SU1778264A1 - Impregnated drilling bit - Google Patents
Impregnated drilling bit Download PDFInfo
- Publication number
- SU1778264A1 SU1778264A1 SU904860683A SU4860683A SU1778264A1 SU 1778264 A1 SU1778264 A1 SU 1778264A1 SU 904860683 A SU904860683 A SU 904860683A SU 4860683 A SU4860683 A SU 4860683A SU 1778264 A1 SU1778264 A1 SU 1778264A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- diamonds
- matrix
- insert
- fifty
- diamond
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Description
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту для колонкового бурения с областью применения в горных породах IX- IX категории по буримости.The invention relates to a rock cutting tool for core drilling with a field of application in rocks of the IX-IX category for drillability.
Известны импрегнированные коронки с комбинированными матрицами, включающими кроме алмазов и вставки из композиционного материала типа твесал. К общему недостатку этих конструкций коронок относятся разрушение вставок алмазов, частая излишняя потеря размера внутреннего диаметра, различие работоспособности вставок и алмазосодержащей матрицы, приводящие к образованию кольцевых выработок по рабочему торцу коронки, что снижает производительность бурения.Impregnated crowns with combined matrices are known, which include, in addition to diamonds and inserts from composite material of the type Twecal. A common drawback of these crown designs is the destruction of diamond inserts, the frequent excessive loss of inner diameter size, the difference in the performance of the inserts and the diamond-containing matrix, leading to the formation of ring workings at the working end face of the crown, which reduces drilling productivity.
Наиболее близкой по конструкции является алмазная буровая коронка, включающая короночное кольцо с резьбой, приварочный слой и алмазосодержащую матрицу, прикрепленные методом инфильтрациц к короночному кольцу и разделенные промывочными пазами на сектора, содержащие породоразрушающие композиционные вставки установленные по наружному и внутреннему диаметру и в клиновой части профиля.The closest in design is a diamond drill bit, including a threaded core ring, a weld-in layer and a diamond-containing matrix, attached by the method of infiltration to the core ring and divided by flushing grooves into sectors containing rock-cutting composite inserts installed along the outer and inner diameters and in the wedge of the profile.
Такая конструкция обладает высокой работоспособностью, однако, т.к. вставки и алмазосодержащая матрица оснащены одинаковыми по прочности и размеру алмазами, вставки над рабочим торцом при бурении не выступают и поэтому не образуют и не концентрируют сеть микротрещин на забое горной породы. Вставки лишь защищают клиновый профиль от быстрого износа.This design has high performance, however, because the inserts and the diamond-containing matrix are equipped with diamonds of the same strength and size, the inserts do not protrude above the working end when drilling and therefore do not form and do not concentrate the network of microcracks on the bottom of the rock. The inserts only protect the wedge profile from rapid wear.
1778264 А11778264 A1
1778'2641778'264
Целью изобретения является повышение эффективности работы импрегнированной буровой коронки за счет интен сификации процесса разрушения породы забоя.The aim of the invention is to increase the efficiency of the impregnated drill bit due to the intensification of the process of destruction of the face rock.
Указанная цель достигается тем, что в импрегнированной буровой коронке,. содержащей короночное кольцо, приварочный слой и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы, имеющими в ради альном направлении торец с плоским и наклонным участками, первый из ко торых армирован композиционными встав- ^д ками, наклонный участок торца матрицы расположен с внутренней стороны и имеет в плане ширину в 1,3“2,3 раза больше ширины плоского участка, при этом размер алмазов - db компо- 20 зиционных вставок определяется исходя из выраженияThis goal is achieved by the fact that in the impregnated drill bit. containing a crown ring, a welding layer and a diamond-containing matrix, divided by washing grooves into sectors having in the radial direction an end face with flat and inclined sections, the first of which is reinforced with composite inserts, the inclined section of the matrix end face is located on the inside and has in terms of width, 1.3 “2.3 times the width of the flat section, while the size of diamonds - d b composition inserts is determined based on the expression
К?· ί е,' Рдл где Ка - коэффициент, корректирующий средний размер алмазов композиционной вставки,. Зависящий от марки и зернис- 80 тости;К? · Ί е, 'Рдл where К а is the coefficient correcting the average size of diamonds of the composite insert. Depends on brand and grain- 80 toasts;
iM, “ соответственно количество алмазов, работающих на поверхности матрицы и вставi M , “respectively, the number of diamonds working on the surface of the matrix and
ки, шт.;Ki, pcs .;
средняя площадь контакта алмаза с горной породой, мм2;the average area of contact of diamond with rock, mm 2 ;
соответственно удельная нагрузка, приходящаяся на рабочие элементы матрицы и вставки, кН/мм2; эквивалентный коэффициент отношения рабочей площади матрицы к площади армирующей вставки.accordingly, the specific load per working elements of the matrix and insert, kN / mm 2 ; equivalent coefficient of the ratio of the working area of the matrix to the area of the reinforcing insert.
При таком конструктивном решении алмазы определенного размера, установленные во вставках на плоском участке матрицы, позволяют выдержи- 50 вать при бурении большие нагрузки и выступание над матрицей, за счет чего образуется на забое сеть микротрещин или зона предразрушения. Наклонный участок торца матрицы обес- gg печивает то, что результирующие силы ; каждого сектора от воздействия осе-вой нагрузки пересекаются на оси скважины и на протяжении проводки скважины стремятся поддерживать заданное направление, т.к. они сходятся на оси скважины, что обеспечивает уменьшение искривления и способствует плавной рабо.те коронки.With this constructive solution, diamonds of a certain size, installed in inserts on a flat section of the matrix, can withstand heavy loads and protrusion above the matrix during drilling, due to which a network of microcracks or a pre-fracture zone is formed on the bottom. The inclined section of the end face of the matrix ensures that the resulting forces; each sector from the effects of axial load intersect on the axis of the well and throughout the course of the well’s wiring tend to maintain a given direction, because they converge on the axis of the well, which reduces curvature and contributes to the smooth operation of the crown.
Выполненные исследования позволили установить при определенных параметрах iM, i6, Scp , FM, Ρβ, коэффициент Κα, при котором может быть > определен необходимый средний размер de алмаза армирующей вставки, достаточной при бурении обеспечить выступание этой вставки над рабочим торцом коронки с образованием сети микротрещин на забое. Рассматриваемый новый эффект разрушения забоя горной породы позволяет сконцентрировать в нужном направлении нагрузку, за счет, чего увеличивается разрушающая способность рабочего торца матрицы. Это приводит к увеличению механической > скорости бурения и стойкости коронки.The performed studies made it possible to establish, at certain parameters i M , i 6 , S cp , F M , Ρ β , a coefficient Κ α at which the necessary average size d e of the diamond of the reinforcing insert can be determined, sufficient to ensure that this insert protrudes above the working end face of the crown with the formation of a network of microcracks at the bottom. The considered new effect of destruction of the bottom of the rock allows you to concentrate the load in the right direction, due to which the destructive ability of the working end of the matrix increases. This leads to an increase in mechanical> drilling speed and crown resistance.
В такой коронке на наклонных участках матрицы в диаметральных сечениях результирующие силы противоположных секторов пересекаются на оси скважины. Именно эти силы препятствуют отклонёнию оси коронки от оси скважины, сохраняя ее направленность и способствуют плавной работе коронки.In such a crown, on the inclined sections of the matrix in diametric sections, the resulting forces of the opposite sectors intersect on the axis of the well. It is these forces that prevent the deviation of the axis of the crown from the axis of the well, while maintaining its direction and contribute to the smooth operation of the crown.
Кроме того, существенными отличиями изобретения, которые отражены в формуле изобретения, являются следующие: отношение отношение Кэ= = 50 площадка матрицы к площади вставок; определен средний размер алмазов армирующей вставки d0 в зависимости от зернистости и показателя г прочности (качества) алмазов; определен коэффициент Кя, который позволяет установить для данной коронки средний размер и марку алмазов для горных пород при Рсг от 2,5 до 8,0 кН/мм2.In addition, the essential differences of the invention, which are reflected in the claims, are as follows: the ratio of the ratio of K e = = 50 area of the matrix to the area of the inserts; the average size of the diamonds of the reinforcing insert d 0 is determined depending on the grain size and the g value of the strength (quality) of diamonds; determined coefficient K i, which allows to set the average size of the crown and diamond mark for rocks with P c from 2.5 to 8.0 kN / mm 2.
Рассматриваемые параметры представлены в таблице.The considered parameters are presented in the table.
Из таблицы видно, что при 869 шт, алмазов, работающих на поверхности матрицы, трёбуется, чтобы в композиционных армирующих вставках работало 55 шт. алмазов, тогда площадь> контакта с горной породой алмазов, : работающих в армирующей вставке, составит 0,04 мкм2 и удельная нагрузка на эту вставку и ее алмазы увеличится в 3,315 раза, что позволит об · 1778264 разовать зону предразрушения в горной породе алмазами армирующей вставки. При этом требуется, чтобы средний размер d6 алмаза армирующей вставки должен быть равен 200-250 мкм при Kq= 0,004- 0,005 и зернистости алмазов матрицы 160-200 мкм. Конкретному значению Ка будет соответствовать значение db.The table shows that with 869 pieces, diamonds working on the surface of the matrix are required to make 55 pieces work in composite reinforcing inserts. diamonds, then the area of> contact with the rock diamonds: working in the reinforcing insert will be 0.04 μm 2 and the specific load on this insert and its diamonds will increase by 3.315 times, which will allow to form a 1778264 pre-fracture zone in the rock with reinforcing diamonds insertion. It is required that the average size d 6 of the diamond reinforcing insert should be equal to 200-250 microns at K q = 0.004-0.005 and the diamond grain size of the matrix is 160-200 microns. A specific value of K a will correspond to the value of d b .
Из таблицы и приведенной зависимости видно, что все параметры конструкции 1<а, Scp, К,, iM, i6, de находятся в строгой взаимосвязи. Нару шать эту взаимосвязь нельзя, т.к. при-15 ведет к потере эффекта образования зоны предразрушения.From the table and the above dependence it is seen that all design parameters 1 < a , S cp , K ,, i M , i 6 , d e are in strict relationship. This relationship cannot be violated, because at -15 leads to a loss of the effect of the formation of a pre-fracture zone.
На фиг.1 представлена коронка в разрезе; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на 20 фиг.2.Figure 1 presents the crown in the context; figure 2 is a view along arrow a in figure 1; in Fig.Z - section BB in 20 of Fig.2.
Коронка состоит из короночного кольца 1, алмазосодержащей матрицы 2, каждый сектор которой состоит из безалмазной засыпки 3, армирующей 25 вставки 4, приварочного слоя 5, подрезных вставок 6 и 7·The crown consists of a crown ring 1, a diamond-containing matrix 2, each sector of which consists of a diamond-free backfill 3, a reinforcing 25 insert 4, a welding layer 5, cutting inserts 6 and 7 ·
На вставках 4 применены алмазы определенного по формуле размера.Inlays 4 used diamonds of a certain size formula.
Коронка работает следующим об- 30 разом.The crown works as follows 30 times.
Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, получаемых от шпинделя через буровую колонну, осуществляется процесс разрушения ко- gg ронкой забоя скважины.Under the action of axial load and torque received from the spindle through the drill string, the process of destruction by kgg by the casing bottom hole is carried out.
В силу того, что в процессе самозатачивания армирующие вставки 4 г выступают над рабочей поверхностью, при этом выступание вставок обеспечивается условиями, изложенными в сущности изобретения, данные вставки работают как инденторы, способные развивать на забое глубокие трещины, с образованием при вращении сети тре- 45 щин (зоны предразрушения) за счет возрастания нагрузки на вставках при самозатачивании и выступании.Due to the fact that in the process of self-sharpening, reinforcing inserts 4 g protrude above the working surface, while the protrusion of the inserts is ensured by the conditions set forth in the essence of the invention, these inserts work as indenters capable of developing deep cracks in the bottom, with the formation of a network of cracks. chins (pre-fracture zones) due to an increase in the load on the inserts during self-sharpening and protrusion.
Эффект образования зоны предразрушения позволяет значительно увели— ςθ чИть разрушающую способность матрицы и при этом снизить нагрузку на алмазы самой матрицы. Сильно развитая сеть трещин глубоко на 3-7 мм прони кает в массив горной породы. При этом наклонный участок матрицы препятствует искривлению скважины и плавно работает по ослабленной трещинами породе. Все это вместе взятое позволяет увеличить стойкость коронки, механическую скорость бурения при сохранении заданного направления скважины.The effect of the formation of the prefracture zone allows one to significantly increase — ςθ to read the destructive ability of the matrix and at the same time reduce the load on the diamonds of the matrix itself. A well developed network of cracks penetrates deep into the rock mass by 3–7 mm. In this case, the inclined section of the matrix prevents the bending of the well and smoothly works along the rock weakened by cracks. All this taken together allows you to increase the resistance of the crown, the mechanical drilling speed while maintaining a given direction of the well.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904860683A SU1778264A1 (en) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | Impregnated drilling bit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904860683A SU1778264A1 (en) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | Impregnated drilling bit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1778264A1 true SU1778264A1 (en) | 1992-11-30 |
Family
ID=21532935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904860683A SU1778264A1 (en) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | Impregnated drilling bit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1778264A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631756C1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-09-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук | Method for detachable fastening of two- and three-layered plates-cutters with super-hard layers and solid hard alloy substrate |
RU186600U1 (en) * | 2018-09-03 | 2019-01-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук | Drill bit with weld-wedge split mount for cutting inserts |
RU2694644C2 (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Method of detachable attachment of cutting plates with one or two super-hard outer layers and hard-alloy substrate |
-
1990
- 1990-05-11 SU SU904860683A patent/SU1778264A1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631756C1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-09-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук | Method for detachable fastening of two- and three-layered plates-cutters with super-hard layers and solid hard alloy substrate |
RU2694644C2 (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Method of detachable attachment of cutting plates with one or two super-hard outer layers and hard-alloy substrate |
RU186600U1 (en) * | 2018-09-03 | 2019-01-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук | Drill bit with weld-wedge split mount for cutting inserts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4339009A (en) | Button assembly for rotary rock cutters | |
US7331410B2 (en) | Drill bit arcuate-shaped inserts with cutting edges and method of manufacture | |
US4006788A (en) | Diamond cutter rock bit with penetration limiting | |
US4334586A (en) | Inserts for drilling bits | |
US5996715A (en) | Mine roof drill bit and cutting insert therefor | |
US5836410A (en) | Percussive blow assisted rotary drill | |
US4889200A (en) | Rock drill | |
AU642075B2 (en) | Rotary drill bit insert | |
US4787464A (en) | Variable rake mine tool insert and method of use | |
US6105693A (en) | Partially enhanced percussive drill bit | |
NO830155L (en) | Bit. | |
ITTO20010009A1 (en) | ROTARY TOOL FOR DRILLING WITH TOOTHED BLADES WITH LATERAL-REDUCED MOVEMENT AND UNDERGROUND DRILLING PROCEDURE. | |
US20070017710A1 (en) | Secondary cutting element for drill bit | |
EP0177467B1 (en) | Drill steel | |
US6260637B1 (en) | Rock drill | |
US7025155B1 (en) | Rock bit with channel structure for retaining cutter segments | |
US5810102A (en) | Reversible bit assembly | |
CN210289637U (en) | High anticollision PDC drill bit | |
AU745518B2 (en) | Partially enhanced drill bit | |
CN104066920A (en) | Drill bit | |
SU1778264A1 (en) | Impregnated drilling bit | |
US3519092A (en) | Percussion bit | |
US2894726A (en) | Drilling bit | |
US5662387A (en) | Cutter head and method for mining hard rock | |
US3326307A (en) | Rock bit roller cone |