RU2513819C1 - Diamond bore bit - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: diamond bore bit comprises a body and a diamond-containing matrix divided by washing slots into sectors and comprising abrasive material placed in reservoirs that have conical shape at the side of the thread, the upper part of which is equipped with a pin for rigid connection with the body, besides, reservoirs are arranged inside the matrix and are made with a bushing for release of abrasive material, the outlet part of which in the initial position is covered with a matrix material. The working end of the sectors is made with several coaxially arranged grooves, and the reservoirs for abrasive material are made with several bushings, the outlet part of which is arranged at ends of ledges formed between coaxial grooves. Outlet ends of bushings may be arranged in the front part of the end of ledges along with rotation between coaxial grooves. The outlet part of bushings at different sectors may be arranged at different distance from the end of the matrix.

EFFECT: increased efficiency of bit operation.

3 cl, 3 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна.The invention relates to the field of rock cutting tools, namely to drill bits with diamond weapons for drilling wells with coring.

Известна буровая коронка, включающая корпус, алмазосодержащую матрицу, соединенную с корпусом приварочным слоем и разделенную промывочными пазами на отдельные секторы (см. авт. св. СССР №594291, кл. Е21В 10/48, 1975 г.).A drill bit is known, including a housing, a diamond-containing matrix, connected to the housing by a welding layer and divided by washing grooves into separate sectors (see ed. St. USSR No. 594291, class E21B 10/48, 1975).

Недостатком этой коронки является малая механическая скорость бурения, особенно при бурении по малоабразивным породам вследствие быстрого заполирования алмазов.The disadvantage of this crown is the low mechanical drilling speed, especially when drilling on low abrasive rocks due to the rapid polishing of diamonds.

Известна также алмазная буровая коронка, включающая корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую абразивный материал (см. авт. св. СССР №1402659, кл. Е21В 10/48, 1988 г.).A diamond drill bit is also known, including a body with a connecting thread and a diamond-containing matrix, divided by washing grooves into sectors and containing abrasive material (see ed. St. USSR No. 1402659, class E21B 10/48, 1988).

Данная коронка, благодаря использованию абразивного материала, позволяет избежать заполирования алмазов. Однако она не обеспечивает надежного соединения матрицы с корпусом особенно при значительной высоте матрицы и наличии вибрации бурового инструмента. Все это снижает эффективность работы известной коронки.This crown, thanks to the use of abrasive material, avoids polishing diamonds. However, it does not provide a reliable connection of the matrix with the body, especially with a significant height of the matrix and the presence of vibration of the drilling tool. All this reduces the efficiency of the known crown.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является алмазная буровая коронка, включающая корпус с присоединительной резьбой и матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую абразивный материал, размещенный в емкостях, имеющих со стороны резьбы коническую форму, верхняя часть которых снабжена штифтом для жесткого соединения с корпусом; причем емкости расположены внутри матрицы и выполнены с втулкой для выпуска абразивного материала, выходная часть которой в исходном положении перекрыта матричным материалом (см. патент РФ 2468178, кл. Е21В 10/48, 2011 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a diamond drill bit, comprising a body with a connecting thread and a matrix divided by washing grooves into sectors and containing abrasive material placed in containers having a conical shape on the thread side, the upper part of which is equipped with a pin for hard connection to the case; moreover, the containers are located inside the matrix and are made with a sleeve for the release of abrasive material, the output part of which is blocked by the matrix material in its initial position (see RF patent 2468178, CL ЕВВ 10/48, 2011).

К недостаткам данной коронки следует отнести сравнительно высокую энергоемкость процесса разрушения породы. Это связано с неравномерным распределением абразивного материала под торцом коронки, приводящим в ряде случаев, особенно при бурении наклонных скважин, к аномальному износу матрицы.The disadvantages of this crown include the relatively high energy intensity of the process of rock destruction. This is due to the uneven distribution of abrasive material under the end face of the crown, leading in some cases, especially when drilling deviated wells, to abnormal wear of the matrix.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем снижения энергоемкости процесса разрушения породы.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the crown by reducing the energy intensity of the process of rock destruction.

Указанный технический результат достигается тем, что в алмазной буровой коронке, включающей корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую абразивный материал, размещенный в емкостях, имеющих со стороны резьбы коническую форму, верхняя часть которых снабжена штифтом для жесткого соединения с корпусом; причем емкости расположены внутри матрицы и выполнены с втулкой для выпуска абразивного материала, выходная часть которой в исходном положении перекрыта матричным материалом, согласно изобретению рабочий торец секторов выполнен с несколькими соосно расположенными канавками, а емкости для абразивного материала выполнены с несколькими втулками, выходная часть которых расположена на торцах выступов, образованных между соосными канавками.The specified technical result is achieved in that in a diamond drill bit including a body with a connecting thread and a diamond-containing matrix, divided by washing grooves into sectors and containing abrasive material placed in containers having a conical shape on the thread side, the upper part of which is equipped with a pin for rigid connection with housing; moreover, the containers are located inside the matrix and are made with a sleeve for the release of abrasive material, the output part of which is blocked by the matrix material in the initial position, according to the invention, the working end face of the sectors is made with several coaxially spaced grooves, and the containers for abrasive material are made with several bushings, the output part of which is located at the ends of the protrusions formed between the coaxial grooves.

Достижению поставленного технического результата способствует также и то, что:The achievement of the technical result also contributes to the fact that:

- выходные торцы втулок расположены в передней по ходу вращения части торца выступов между соосными канавками;- the output ends of the bushings are located in the front along the rotation part of the end face of the protrusions between the coaxial grooves;

- выходная часть втулок на разных секторах расположена на разном расстоянии от торца матрицы.- the output part of the bushings on different sectors is located at different distances from the end of the matrix.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид коронки в продольном разрезе; на фиг.2 - вид со стороны рабочего торца; на фиг.3 - узел 1 на фиг.1 в увеличенном масштабе.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the crown in longitudinal section; figure 2 is a view from the side of the working end; figure 3 -node 1 in figure 1 on an enlarged scale.

Предложенная буровая коронка содержит корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и матрицу 3, разделенную промывочными пазами 4 на рабочие секторы 5 и содержащую абразивный материал 6. Абразивный материал 6, например кварцевый песок, размещен в емкостях 7, расположенных внутри матрицы 3. имеющих со стороны резьбы 2 коническую форму, верхняя часть которых снабжена штифтами 9 для жесткого соединения с корпусом 1. Рабочие торцы секторов 5 выполнены с несколькими соосно расположенными канавками 8, которые могут располагаться как концентрично, так и с эксцентриситетом относительно оси коронки. При этом емкости 7 для абразивного материала 6 выполнены с несколькими втулками 11, число которых соответствует числу кольцевых выступов 10, образованных соосными канавками 8. Выходная часть втулок 11 расположена в передней по ходу вращения рабочей части торца выступов 10, что обеспечивает гарантированную подачу абразивного материала 6 под всю рабочую площадку выступов 10. Выходная часть каждой втулки 11 в исходном положении перекрыта матричным материалом и удалена от плоскости забоя на определенную высоту, величина которой определяется физико-механическими свойствами разбуриваемых пород. Эта высота от h₁ до h₂ уменьшается и увеличивается соответственно по мере уменьшения и увеличения абразивности разбуриваемых пород. Чем менее абразивные породы и быстрее происходит заполирование алмазов, тем меньше должно быть расстояние от торца втулки 11 до торца матрицы 3, и наоборот, чем абразивнее породы, тем выше от торца матрицы 3 располагается торец втулки 11. Кроме того, этим расстоянием можно регулировать количество подаваемого абразивного материала путем смещения торцов втулок 11 от торца выступов 10 на разных секторах 5. При этом наружную поверхность емкости 7 для абразивного материала 6 предпочтительно выполнять биконической формы. Размещение биконической емкости 7 в матрице 3 повышает надежность их сцепления и обеспечивает высокую надежность крепления матрицы 3 с корпусом 1 благодаря созданию замкового соединения между верхним конусом биконической емкости 7 с матрицей 3.The proposed drill bit contains ahousing 1 with a connectingthread 2 and a matrix 3, divided by flushinggrooves 4 intoworking sectors 5 and containingabrasive material 6.Abrasive material 6, for example quartz sand, is placed incontainers 7 located inside the matrix 3. havingthread sides 2 conical shape, the upper part of which is provided withpins 9 for rigid connection with thehousing 1. The working ends of thesectors 5 are made with several coaxially locatedgrooves 8, which can be located either concentrically or with centricity relative to the axis of the crown. At the same time,containers 7 forabrasive material 6 are made withseveral bushings 11, the number of which corresponds to the number ofannular protrusions 10 formed bycoaxial grooves 8. The output of thesleeves 11 is located in front of the working part of the end face of theprotrusions 10, which ensures a guaranteed supply ofabrasive material 6 under the entire working platform of theprotrusions 10. The output of eachsleeve 11 in the initial position is covered by matrix material and is removed from the face plane to a certain height, the value of which is determined by the physicist o-mechanical properties of drilled rocks. This height from h₁ to h₂ decreases and increases, respectively, as the abrasiveness of the drilled rocks decreases and increases. The less abrasive the rocks and the faster the polishing of the diamonds, the less should be the distance from the end face of thesleeve 11 to the end face of the matrix 3, and vice versa, the more abrasive the rocks, the higher the end face of the matrix 3 is the end face of thesleeve 11. In addition, the number can be adjusted by this distance supplied abrasive material by displacing the ends of thesleeves 11 from the end of theprotrusions 10 ondifferent sectors 5. In this case, the outer surface of thecontainer 7 forabrasive material 6 is preferably performed in a biconical shape. Placing thebiconical container 7 in the matrix 3 increases the reliability of their adhesion and ensures high reliability of mounting the matrix 3 with thehousing 1 due to the creation of a lock connection between the upper cone of thebiconical container 7 with the matrix 3.

Принцип работы алмазной коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы матрицы 3 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода через пазы 4 удаляется на дневную поверхность. В процессе работы происходит износ матрицы 3 и при износе ее на заданную величину обнажаются выходные торцы втулок 11 и абразивный материал 6 из емкостей 7, равномерно расположенных по всей окружности матрицы 3, начинает поступать под торец коронки, способствуя самозатачиванию режущих элементов матрицы 3 и уменьшению их заполирования. При этом благодаря расположению выходных торцов втулок 11 на разном расстоянии от забоя можно обеспечить дозированную подачу абразивного материала 6 под торец коронки.The principle of operation of the diamond crown is as follows. Under the action of axial load and torque, the cutting elements of the matrix 3 are embedded in the rock and destroy it. The destroyed rock through thegrooves 4 is removed to the surface. In the process, the matrix 3 is worn and, when it is worn, the output ends of thesleeves 11 are exposed and theabrasive material 6 from thecontainers 7, evenly spaced around the entire circumference of the matrix 3, starts coming under the crown end, contributing to the self-sharpening of the cutting elements of the matrix 3 and their reduction polishing. Moreover, due to the location of the output ends of thebushings 11 at different distances from the bottom, it is possible to provide a metered supply ofabrasive material 6 under the crown end.

Таким образом, предложенная конструкция коронки позволяет повысить эффективность работы коронки путем обеспечения надежного соединения матрицы с корпусом и предохранения режущих элементов матрицы от заполирования в процессе всего времени работы коронки.Thus, the proposed design of the crown allows you to increase the efficiency of the crown by providing a reliable connection of the matrix with the housing and protecting the cutting elements of the matrix from polishing during the entire operation time of the crown.

Claims (3)

Translated fromRussian

1. Алмазная буровая коронка, включающая корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую абразивный материал, размещенный в емкостях, имеющих со стороны резьбы коническую форму, верхняя часть которых снабжена штифтом для жесткого соединения с корпусом, причем емкости расположены внутри матрицы и выполнены с втулкой для выпуска абразивного материала, выходная часть которой в исходном положении перекрыта матричным материалом, отличающаяся тем, что рабочий торец секторов выполнен с несколькими соосно расположенными канавками, а емкости для абразивного материала выполнены с несколькими втулками, выходная часть которых расположена на торцах выступов, образованных между соосными канавками.1. Diamond drill bit, comprising a housing and a diamond-containing matrix, divided by washing grooves into sectors and containing abrasive material placed in containers having a conical shape on the thread side, the upper part of which is provided with a pin for rigid connection with the body, and the containers are located inside the matrix and made with a sleeve for the release of abrasive material, the output part of which in the initial position is covered by matrix material, characterized in that the working end face of the sectors is made with several Ba extending grooves, and the container for the abrasive article made with several bushings, the output of which are located at the ends of the protrusions formed between the coaxial grooves.2. Алмазная буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что выходные торцы втулок расположены в передней по ходу вращения части торца выступов между соосными канавками.2. The diamond drill bit according to claim 1, characterized in that the output ends of the bushings are located in the front along the rotation part of the end face of the protrusions between the coaxial grooves.3. Алмазная буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что выходная часть втулок на разных секторах расположена на разном расстоянии от торца матрицы.3. The diamond drill bit according to claim 1, characterized in that the output part of the bushings at different sectors is located at different distances from the end face of the matrix.

Images