RU2671386C2 - Percussive drill bit with multiple sets of front cutting inserts - Google Patents
Percussive drill bit with multiple sets of front cutting inserts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671386C2 RU2671386C2 RU2016140628A RU2016140628A RU2671386C2 RU 2671386 C2 RU2671386 C2 RU 2671386C2 RU 2016140628 A RU2016140628 A RU 2016140628A RU 2016140628 A RU2016140628 A RU 2016140628A RU 2671386 C2 RU2671386 C2 RU 2671386C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inserts
- drill bit
- radially
- sets
- front surface
- Prior art date
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/36—Percussion drill bits
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/36—Percussion drill bits
- E21B10/40—Percussion drill bits with leading portion
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к ударному буровому долоту для горной породы и, в частности, хотя не исключительно, к буровому долоту, образованному с режущей головкой, на которую устанавливается множество торцевых режущих вставок, размещенных в наборах, причем каждый набор распределен в различных радиальных положениях на передней поверхности режущей головки.The present invention relates to a rock drill bit and, in particular, although not exclusively, to a drill bit formed with a cutting head on which a plurality of end cutting inserts are placed in sets, each set distributed in different radial positions on the front surface of the cutting head.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Ударные буровые долота широко используются и для бурения относительно неглубоких скважин в твердой горной породе и для создания глубоких скважин. Для последнего применения обычно используются бурильные колонны, в которых множество штанг взаимосвязаны для продвижения бурового долота и увеличения глубины скважины. В «бурении с верхним ударником» наземная машина выполнена с возможностью передачи объединенного удара и вращательного движения привода верхнему концу бурильной колонны, в то время как буровое долото, размещенное на нижнем конце, выполнено с возможностью дробления горной породы и образования скважин. При «бурении с погружным ударником» удар передается не через верхний конец бурильной колонны, а с помощью ударника, непосредственно соединенного с буровым долотом внутри скважины.Impact drill bits are widely used for drilling relatively shallow wells in hard rock and for creating deep wells. For the latter application, drillstrings are commonly used in which a plurality of rods are interconnected to advance the drill bit and increase the depth of the well. In “drilling with the upper hammer”, the ground machine is capable of transmitting the combined impact and rotational movement of the drive to the upper end of the drill string, while the drill bit located at the lower end is capable of crushing the rock and forming wells. When “drilling with a submersible hammer”, the impact is transmitted not through the upper end of the drill string, but with the help of a hammer directly connected to the drill bit inside the well.
Буровое долото обычно содержит буровую головку, на которую устанавливается множество твердых режущих вставок, обычно называемых штырями. Такие штыри содержат материал на основе карбида для увеличения срока службы бурового долота. Традиционно, буровое долото содержит множество калибровочных штырей, распределенных по окружности на внешней периферии головки, которая выполнена с возможностью зацепления подвергаемого дроблению материала и определения диаметра скважины. На головку также устанавливается множество торцевых штырей, обеспеченных на передней поверхности головки для зацепления подвергаемого дроблению материала в самой передней по оси области бурения. Примерные ударные буровые долота раскрыты в US 3,357,507; US 3,388,756, US 3,955,635; US 2008/0087473; US 2008/0078584; WO 2012/17460; WO 2006/033606; WO 2009/067073; US 7,527,110; US 7,392,863; EP 2592216; WO 2012/038428 и EP 2383420.A drill bit typically comprises a drill head onto which a plurality of solid cutting inserts, commonly called pins, are mounted. Such pins contain carbide-based material to extend the life of the drill bit. Traditionally, a drill bit comprises a plurality of calibration pins distributed around a circumference on the outer periphery of the head, which is adapted to engage the material being crushed and determine the diameter of the well. A plurality of end pins are also mounted on the head, provided on the front surface of the head to engage the material being crushed in the most axially drilling area. Exemplary percussion drill bits are disclosed in US 3,357,507; US 3,388,756; US 3,955,635; US 2008/0087473; US 2008/0078584; WO 2012/17460; WO 2006/033606; WO 2009/067073; US 7,527,110; US 7,392,863; EP 2592216; WO 2012/038428 and EP 2383420.
Обычно, режущие вставки распределены по передней поверхности в наборах или, как кажется, случайным образом в разных местах, а не на общей окружной линии. Обычно, разнообразие вставок увеличивается постепенно от радиально внутренней к радиально внешней области передней поверхности. Для того чтобы долоту продвигаться в горную породу во время бурения, каждая вставка должна дробить горную породу на ее окружной линии. Когда конкретная область передней поверхности включает в себя одну вставку, необходим полный оборот на 360°, чтобы продвигать долото аксиально вперед. Соответственно, вставки в этих областях долота с меньшим количеством соседних вставок имеют более высокую скорость износа, а также ограничивают скорость проходки долота. Соответственно, требуется буровое долото, которое решает эти проблемы.Typically, the cutting inserts are distributed on the front surface in sets or, as it seems, randomly in different places, and not on a common circumferential line. Typically, the variety of inserts increases gradually from a radially inner to a radially outer region of the front surface. In order for the bit to move into the rock during drilling, each insert must crush the rock in its circumferential line. When a particular area of the front surface includes one insert, a full 360 ° revolution is necessary to advance the bit axially forward. Accordingly, inserts in these areas of the bit with fewer adjacent inserts have a higher wear rate and also limit the rate of penetration of the bit. Accordingly, a drill bit is required that solves these problems.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Основной целью настоящего изобретения является обеспечение ударного бурового долота, которое выполнено с возможностью максимизировать скорость проходки в горную породу во время бурения и максимизировать срок службы долота в максимально возможной степени.The main objective of the present invention is the provision of an impact drill bit, which is configured to maximize the rate of penetration into the rock during drilling and maximize the life of the bit as much as possible.
Дополнительной определенной целью является обеспечение распределения упрочненных режущих вставок на головной части бурового долота, которая оптимизирована, чтобы выдерживать фрикционный износ последовательно в различных радиальных положениях от аксиального центра долота. Дополнительной определенной целью является выполнение торцевых штырей с возможностью максимизировать скорость бурения с помощью их организации и распределения на передней поверхности относительно оси долота и периферийного края головки бурового долота.An additional specific goal is to ensure the distribution of hardened cutting inserts on the head of the drill bit, which is optimized to withstand frictional wear sequentially in different radial positions from the axial center of the bit. An additional specific goal is to make end pins with the ability to maximize drilling speed by organizing and distributing them on the front surface relative to the axis of the bit and the peripheral edge of the drill bit head.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечено ударное буровое долото для горной породы, содержащее: головку, обеспеченную на одном конце вытянутого хвостовика, причем головка имеет обращенную вперед переднюю поверхность, ограниченную периферийным краем; множество торцевых режущих вставок, распределенных на передней поверхности в различных радиальных положениях между центральной осью, продолжающейся через буровое долото, и периферийным краем передней поверхности; причем торцевые режущие вставки сгруппированы во множество наборов, причем каждый набор содержит одинаковое количество вставок и размещен на разном радиальном расстоянии от оси, и каждая вставка каждого соответственного набора размещена на по существу одинаковом радиальном расстоянии, отличающееся тем, что: каждая вставка каждого набора размещена по окружности между парой вставок соседнего радиально внешнего и/или радиально внутреннего набора так, что положения вставок соседних наборов находятся в шахматном порядке по окружности.According to a first aspect of the present invention, there is provided a rock drill bit comprising: a head provided at one end of an elongated shank, the head having a forward facing surface defined by a peripheral edge; a plurality of end cutting inserts distributed on the front surface at different radial positions between the central axis extending through the drill bit and the peripheral edge of the front surface; moreover, the end cutting inserts are grouped into many sets, each set containing the same number of inserts and placed at a different radial distance from the axis, and each insert of each respective set is placed at essentially the same radial distance, characterized in that: each insert of each set is placed on a circle between a pair of inserts of an adjacent radially external and / or radially internal set so that the positions of the inserts of adjacent sets are staggered around the circumference.
Ссылка в этом описании на «режущую вставку» охватывает альтернативные и эквивалентные выражения, такие как режущие штыри и т.п., специально выполняемые с возможностью иметь твердость, которая больше твердости основного корпуса долота.The reference in this description to the “cutting insert” encompasses alternative and equivalent expressions, such as cutting pins and the like, specially adapted to have a hardness that is greater than the hardness of the main body of the bit.
Ссылка в этом описании на «каждую вставку каждого соответственного набора, размещенную на по существу одинаковом радиальном расстоянии» охватывает аксиальные центры каждой из вставок в каждом наборе, размещенных на одной и той же окружной линии и на одинаковом радиальном отделяющем расстоянии от оси. Это выражение также охватывает аксиальные центры по меньшей мере некоторых из вставок в каждом соответственном наборе, размещаемых радиально снаружи или внутри относительно других вставок в том же наборе. Такой вариант включает в себя позиционирование аксиального центра одной или более вставок в наборе так, чтобы она(и) была(и) эксцентричной(ыми) (смещенной(ыми)) относительно других вставок в том же наборе на величину вплоть до диаметра (D), радиуса, трети диаметра (D/3) или четверти диаметра (D/4) вставок в наборе.The reference in this description to “each insert of each respective set placed at substantially the same radial distance” encompasses the axial centers of each of the inserts in each set placed on the same circumferential line and at the same radial separation distance from the axis. This expression also encompasses the axial centers of at least some of the inserts in each respective set placed radially outside or inside relative to other inserts in the same set. This option includes positioning the axial center of one or more inserts in the set so that it (s) is eccentric (s) (offset) relative to other inserts in the same set by up to the diameter (D) , radius, a third of the diameter (D / 3) or a quarter of the diameter (D / 4) of the inserts in the set.
Ссылка в этом описании на «угловое расстояние» охватывает угол между вставками и, в частности, угол между соседними вставками в окружном направлении.The reference in this description to the "angular distance" covers the angle between the inserts and, in particular, the angle between adjacent inserts in the circumferential direction.
Нахождение положений соседних наборов вставок в шахматном порядке по окружности является предпочтительным по ряду причин. Во-первых, путем позиционирования вставок одного набора по окружности между вставками соседнего радиально внешнего и/или радиально внутреннего набора диаметры вставок соседних наборов могут перекрываться радиально, чтобы обеспечивать более компактную конструкцию. Такая конструкция также максимизирует количество вставок, которые могут быть вставлены в переднюю поверхность. Дополнительно, позиционирование вставок различных наборов так, чтобы они был смещены по окружности относительно друг друга, обеспечивает более действенное и эффективное режущее действие на дне буровой скважины. В частности, такая конструкция оказалась более эффективной для разрушения горной породы, так как вырезаемые канавки, создаваемые в горной породе, перекрываются, что содействует скалыванию или фрагментации горной породы, приводимой в движение радиально наружу по режущей поверхности.Finding the positions of adjacent sets of inserts in a checkerboard pattern around the circumference is preferred for several reasons. Firstly, by positioning the inserts of one set in a circle between the inserts of an adjacent radially external and / or radially internal set, the diameters of the inserts of the neighboring sets can overlap radially to provide a more compact design. This design also maximizes the number of inserts that can be inserted into the front surface. Additionally, positioning the inserts of the various sets so that they are circumferentially offset relative to each other provides a more efficient and effective cutting action at the bottom of the borehole. In particular, this design proved to be more effective for the destruction of the rock, since the cut grooves created in the rock overlap, which contributes to chipping or fragmentation of the rock, driven radially outward along the cutting surface.
Возможно, каждый набор содержит от трех до шести режущих вставок. Предпочтительно, каждый набор содержит четыре вставки. Такая конструкция представляет собой оптимальный компромисс между минимизацией износа вставок, а также минимизацией общего веса режущего долота, который естественным образом увеличивается с большим количеством вставок.Each set may contain from three to six cutting inserts. Preferably, each set contains four inserts. This design represents an optimal compromise between minimizing wear on the inserts, as well as minimizing the total weight of the cutting bit, which naturally increases with a large number of inserts.
Предпочтительно, каждый набор содержит от двух до восьми наборов торцевых режущих вставок. Возможно, долото содержит четыре набора вставок. Возможно, внутренний набор вставок представляет собой радиально самый внутренний набор торцевых штырей. Возможно, буровое долото содержит дополнительный набор самых внутренних торцевых штырей, который содержит количество режущих вставок, меньшее, чем количество вставок в радиально внешних наборах (причем каждый из этих радиально внешних наборов содержит одинаковое количество режущих вставок в соответствии с объектом изобретения). Дополнительный набор самых внутренних вставок, имеющий более низкое количество вставок относительно радиально внешних наборов, может быть предпочтительным для использования с головками бурового долота меньшего диаметра.Preferably, each set contains from two to eight sets of end cutting inserts. Perhaps the chisel contains four sets of inserts. Perhaps the inner set of inserts is the radially innermost set of end pins. Perhaps the drill bit contains an additional set of the innermost end pins, which contains a number of cutting inserts less than the number of inserts in the radially external sets (each of these radially external sets contains the same number of cutting inserts in accordance with the object of the invention). An additional set of innermost inserts having a lower number of inserts relative to the radially outer sets may be preferred for use with smaller drill bit heads.
Возможно, диаметр вставок каждого набора увеличивается в направлении радиально наружу от оси. Альтернативно, диаметр вставок во всех или некоторых из наборов может быть по существу одинаковым. Такие конфигурации являются целесообразными для максимизации срока службы бурового долота с учетом различных угловых скоростей вставок в различных наборах. То есть радиально внешние наборы могут содержать вставки большего диаметра относительно внутренних наборов, чтобы компенсировать увеличенную угловую скорость во время бурения так, чтобы обеспечивать равномерную скорость износа вставок во всех наборах.Perhaps the diameter of the inserts of each set increases in the direction radially outward from the axis. Alternatively, the diameter of the inserts in all or some of the kits may be substantially the same. Such configurations are appropriate to maximize the life of the drill bit, taking into account the different angular speeds of the inserts in different sets. That is, radially outer sets may include inserts of larger diameter relative to the inner sets to compensate for the increased angular velocity during drilling so as to ensure uniform wear rate of the inserts in all sets.
Возможно, центральная область передней поверхности размещена аксиально впереди периферийного края. Возможно, передняя поверхность является в общем выпуклой так, что центральная область передней поверхности размещена аксиально впереди периферийного края. Передняя поверхность может быть куполообразной, то есть наклонена аксиально назад по направлению к хвостовику так, что радиально самая внутренняя часть передней поверхности размещена аксиально впереди относительно периферийного края головки. Согласно дополнительным вариантам выполнения, Расположенная аксиально впереди область головки может быть по существу планарной или плоской или может содержать полость так, чтобы быть в общем вогнутой, имея периферийную втулку, которая выступает аксиально вперед от радиально самой внутренней области, в которой устанавливается множество наборов вставок. В некоторых вариантах выполнения кольцеобразная втулка головки может содержать один или множество наборов торцевых штырей в дополнение к калибровочным штырям.It is possible that the central region of the front surface is axially in front of the peripheral edge. It is possible that the front surface is generally convex so that the central region of the front surface is axially in front of the peripheral edge. The front surface can be domed, that is, tilted axially rearward towards the shank so that the radially innermost part of the front surface is axially in front of the peripheral edge of the head. According to additional embodiments, the front axially located region of the head may be substantially planar or flat, or may comprise a cavity so as to be generally concave, having a peripheral sleeve that projects axially forward from the radially innermost region into which the plurality of sets of inserts are mounted. In some embodiments, the annular head sleeve may comprise one or a plurality of sets of end pins in addition to calibration pins.
Предпочтительно, головка и хвостовик образованы за одно целое. Такая конструкция является предпочтительной, чтобы обеспечивать прочное и надежное долото, выполненное с возможностью выдерживать значительный крутящий момент и силы аксиальной нагрузки, передаваемые во время ударного бурения. Дополнительно, головка долота образована в виде цельного компонента, выполненного за одно целое с вытянутым валом, чтобы оптимизировать прочность долота для обеспечения жесткого долота, которое не восприимчиво к независимому движению отдельных компонентов, что в противном случае является невыгодным с многокомпонентными долотами.Preferably, the head and shank are integrally formed. This design is preferred in order to provide a strong and reliable bit made with the ability to withstand significant torque and axial forces transmitted during hammer drilling. Additionally, the head of the bit is formed as an integral component made in one piece with the elongated shaft to optimize the strength of the bit to provide a rigid bit that is not susceptible to the independent movement of individual components, which is otherwise disadvantageous with multi-component bits.
Предпочтительно, передняя поверхность образована в виде единого и общего опорного основания для вставок так, что все вставки вставляются в единую общую поверхность. Такая конструкция является предпочтительной для распределения сил нагрузки равномерно по передней поверхности для максимизации срока службы долота и минимизации износа. Вставки вставляются непосредственно в головку долота через переднюю поверхность, а не устанавливаются через промежуточный и съемный корпус. Такая конструкция является предпочтительной, чтобы обеспечивать конструкционно прочную конфигурацию так, что вставки устойчивы к крутящему моменту и аксиальным силам, возникающим во время использования.Preferably, the front surface is formed as a single and common support base for the inserts so that all the inserts are inserted into a single common surface. This design is preferred for distributing the load forces evenly on the front surface to maximize the life of the bit and minimize wear. The inserts are inserted directly into the bit head through the front surface, and are not installed through an intermediate and removable housing. This design is preferred in order to provide a structurally robust configuration such that the inserts are resistant to the torque and axial forces arising during use.
Предпочтительно, угол между соседними вставками в каждом соответственном наборе является по существу одинаковым. То есть отделяющее расстояние между соседними вставками в окружном направлении вокруг центральной оси в каждом наборе является по существу одинаковым. Предпочтительно, угол между соседними вставками (в каждом наборе) является по существу одинаковым для всех наборов на передней поверхности. Предпочтительно, расстояние в окружном направлении между соседними вставками в каждом наборе увеличивается между наборами в направлении радиально наружу от центральной оси. Как будет понятно, увеличение окружного отделяющего расстояния между вставками в наборах в направлении постепенно наружу от оси является следствием равномерного углового разнесения между соседними вставками во всех наборах.Preferably, the angle between adjacent inserts in each respective set is substantially the same. That is, the separating distance between adjacent inserts in a circumferential direction around a central axis in each set is substantially the same. Preferably, the angle between adjacent inserts (in each set) is substantially the same for all sets on the front surface. Preferably, the circumferential distance between adjacent inserts in each set increases between sets in a direction radially outward from the central axis. As will be understood, the increase in the circumferential separating distance between the inserts in the sets in the direction gradually outward from the axis is a consequence of uniform angular spacing between adjacent inserts in all sets.
Возможно, положения вставок по меньшей мере двух наборов перекрываются радиально. Возможно, положения вставок трех, четырех, пяти, шести или всех наборов перекрываются радиально. Возможно, радиально внутренний, радиально внешний и/или радиально средний наборы содержат вставки, которые размещены так, чтобы перекрываться радиально. Такая конфигурация оптимизирует эффективность резания головки долота и максимизирует скорость проходки, так как плотность распределения вырезаемых канавок в горной породе повышается, так как по меньшей мере некоторые из образуемых канавок перекрываются радиально.It is possible that the positions of the inserts of at least two sets overlap radially. Perhaps the positions of the inserts of three, four, five, six, or all sets overlap radially. Optionally, the radially inner, radially outer, and / or radially middle sets contain inserts that are arranged so as to radially overlap. This configuration optimizes the cutting efficiency of the bit head and maximizes the penetration rate, since the distribution density of the cut grooves in the rock increases, since at least some of the formed grooves overlap radially.
Возможно, буровое долото может содержать первый внутренний набор, размещенный радиально самым внутренним на или по направлению к оси относительно других наборов; и первый промежуточный набор, размещенный радиально между первым внутренним набором и калибровочной группой режущих вставок, размещенных на или по направлению к периферийному краю. Возможно, буровое долото может дополнительно содержать второй промежуточный набор, размещенный радиально между первым промежуточным набором и калибровочной группой. Возможно, буровое долото может дополнительно содержать второй внутренний набор, размещенный радиально между первым внутренним набором и первым промежуточным набором. Такая конструкция является целесообразной для максимизации скорости бурения и срока службы бурового долота, выполненного с куполообразной или выпуклой передней поверхностью. Как будет понятно, количество разных наборов вставок может изменяться в соответствии с размером, геометрией и профилем формы головки долота, включающей в себя, в частности, плоскую и вогнутую области передней поверхности.Optionally, the drill bit may comprise a first inner set located radially at the innermost on or in the direction of the axis relative to the other sets; and a first intermediate set, placed radially between the first internal set and the calibration group of cutting inserts placed on or towards the peripheral edge. Optionally, the drill bit may further comprise a second intermediate set located radially between the first intermediate set and the calibration group. Optionally, the drill bit may further comprise a second inner set located radially between the first internal set and the first intermediate set. This design is appropriate to maximize the drilling speed and the life of the drill bit, made with a domed or convex front surface. As will be understood, the number of different sets of inserts may vary in accordance with the size, geometry and profile of the shape of the bit head, including, in particular, a flat and concave region of the front surface.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечено ударное буровое устройство, содержащее буровое долото, как заявлено здесь.According to a second aspect of the present invention, there is provided an impact drilling apparatus comprising a drill bit as claimed herein.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Далее будет описан конкретный вариант выполнения настоящего изобретения исключительно путем примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:A specific embodiment of the present invention will now be described solely by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which:
Фигура 1 представляет собой внешний вид в перспективе бурового долота, содержащего множество торцевых режущих вставок, распределенных и размещенных в группах или наборах на головной части долота согласно конкретному варианту выполнения настоящего изобретения;Figure 1 is a perspective view of a drill bit containing a plurality of end cutting inserts distributed and placed in groups or sets on the head of the bit according to a particular embodiment of the present invention;
Фигура 2 представляет собой дополнительный вид в перспективе головной части бурового долота на Фигуре 1;Figure 2 is an additional perspective view of the head of the drill bit in Figure 1;
Фигура 3 представляет собой вид сверху передней поверхности головки на Фигуре 2;Figure 3 is a top view of the front surface of the head in Figure 2;
Фигура 4 представляет собой вид сбоку головки на Фигуре 2.Figure 4 is a side view of the head in Figure 2.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT
На Фигурах 1-4 буровое долото 100 содержит буровую головку 101, образованную на одном конце в общем вытянутого вала 102, причем и головка 101 и вал 102 центрированы на продольной оси 108. Вал 102 содержит шлицы 109 для зацепления с соответствующими шлицами приводного инструмента (не показан), который окружает вал 102 во время использования. Головка 101 содержит аксиально переднюю секцию 111 и аксиально заднюю секцию 110 юбки, которая взаимодействует с валом 102. Секция 111 имеет больший диаметр, чем юбка 110 и частично ограничена кольцеобразным самым наружным периферийным краем 106. Обращенная вперед передняя поверхность, обозначенная в целом ссылочной позицией 105, выступает аксиально вперед от края 106 так, что обращенная вперед часть секции 111 является в общем выпуклой и имеет куполообразный профиль при рассмотрении сбоку или в поперечном сечении. Передняя головная секция 111 сужается назад от края 106 через короткую продольно продолжающуюся заднюю поверхность 107, которая сопрягается с аксиально передней областью юбки 110.In Figures 1-4, the
Передняя поверхность 105 может рассматриваться как радиально сегментированная на множество кольцеобразных областей, продолжающихся между осью 108 и периферийным краем 106. В частности, поверхность 105 содержит внешнюю периферийную область 200, которая ограничена по ее периферии краем 106. Область 200 скошена, чтобы сходиться на конус назад относительно оси 108 так, чтобы быть отклоненной относительно радиально самой внутренней области 203, которая выровнена по существу перпендикулярно оси 108. Область 203 аксиально поднята для образования платформы 204, которая выступает вверх от первой промежуточной области 202. Область 202 также выровнена по существу перпендикулярно оси 108. Первая промежуточная область 202 окружена второй промежуточной областью 201, которая скошена, чтобы сходиться на конус назад относительно оси 108. Вторая промежуточная область 201 размещена радиально между первой промежуточной областью 202 и периферийной областью 200. Угол отклонения, с которым область 201 продолжается от оси 108, меньше соответствующего угла, с которым периферийная область 200 продолжается относительно оси 108. Соответственно и, как обозначено на Фигуре 4, области 200-203 совместно образуют в общем выпуклую переднюю поверхность 105, которая выступает аксиально вперед от периферийного края 106.The
На головку 101 устанавливается множество упрочненных режущих вставок, обозначенных в целом ссылочными позициями 103 и 104, выполненных из материала на основе карбида, такого как цементированный карбид или карбид вольфрама, например. Согласно конкретному варианту выполнения вставки 103, 104 являются в общем куполообразными. Однако в соответствии с дополнительными конкретными вариантами выполнения вставки 103, 104 могут иметь режущие кончики, находящиеся аксиально впереди, которые, являются скругленными, коническими, пулеобразными, полусферическими, плоскими или заостренными в соответствии с традиционной конфигурацией режущих вставок. Вставки 103, 104 вставляются в головную секцию 111 так, чтобы аксиально выступать из передней поверхности 105. Как будет понятно, калибровочные вставки 103 размещены на или по направлению к периферийному краю 106, чтобы определять и поддерживать заданный диаметр скважины во время образования. Калибровочные вставки 103 наклонены радиально наружу так, чтобы быть в общем наклоненными и обращенными наружу от оси 108 в соответствии с периферийной областью 200.A plurality of hardened cutting inserts are mounted on the
На Фигурах 2 и 3 вставки 104, которые размещены радиально внутри калибровочных вставок 103, сгруппированы во множество наборов, причем каждый набор размещен на различном радиальном расстоянии от оси 108. Дополнительно, каждая вставка 104 каждого набора размещена на одинаковом радиальном отделяющем расстоянии от оси 108 так, что вставки 104 каждого набора размещены на общей окружной линии вокруг оси 108.In Figures 2 and 3, the
Согласно конкретному варианту выполнения, вставки 104 разделены на первый внутренний набор 205, размещенный радиально самым внутренним на или по направлению к оси 108 и установленный в пределах внутренней области 203. Второй внутренний набор 206 окружает первый набор 205 и установлен в области 202. Первый промежуточный набор 207 окружает второй внутренний набор 206 и установлен в области 201. Второй промежуточный набор 208 (также установленный в области 201) размещен радиально снаружи первого промежуточного набора 207 и радиально внутри группы калибровочных вставок 103. Предпочтительно, чтобы максимизировать срок службы и максимизировать скорость проходки долота 100, каждый набор 205-208 содержит одинаковое количество вставок 104, составляющее четыре вставки на набор согласно настоящему варианту выполнения. Соответственно во время вращения долота 100 вокруг оси 108 каждая вставка 104 каждого набора выполнена с возможностью совместно образовывать кольцеобразную линию резания, когда долото 100 поворачивается на 90° во время бурения. Это должно быть противопоставлено традиционным конструкциям, где, например, самый внутренний набор 205 содержит одну вставку 104, которой требуется поворот на 360° для завершения одной кольцеобразной линии резания в горной породе. Как будет понятно, скорость проходки настоящего долота 100 существенно больше, чему у традиционных конструкций, и износ вставок ниже и распределен более равномерно.According to a specific embodiment, the
Первый и второй промежуточные наборы 207, 208 содержат вставки 104, имеющие оси, которые наклонены, чтобы сходиться на конус радиально наружу от оси 108 в соответствии с угловой ориентацией области 201 (относительно оси 108), внутри которой наборы 207, 208 установлены. Для сравнения, вставки 104 в первом и втором внутренних наборах 205, 206 имеют оси, которые выровнены по существу параллельно с осью 108. Как проиллюстрировано на Фигуре 4, угол, с которым вставки 104 первого и второго промежуточных наборов 207, 208 продолжаются радиально наружу от оси 108, меньше соответствующего угла, с которым калибровочные вставки 103 наклоняются радиально наружу от оси 108.The first and second
На Фигуре 3 каждая вставка 104 первого внутреннего набора 205 отделена от оси 108 на одинаковое радиальное отделяющее расстояние R1. Каждая вставка 104 второго внутреннего набора 206 отделена от оси 108 на одинаковое радиальное отделяющее расстояние R2. Каждая вставка 104 первого промежуточного набора 207 отделена от оси 108 на одинаковое радиальное отделяющее расстояние R3. Каждая вставка 104 второго промежуточного набора 208 отделена от оси 108 на одинаковое радиальное отделяющее расстояние R4. Согласно настоящему варианту выполнения, R1<R2<R3<R4. Однако величина последовательного увеличения от R1 до R4 (через R2 и R3) не является равномерной согласно настоящему варианту выполнения.In Figure 3, each
Согласно настоящему варианту выполнения, угол, на который смежные вставки 104 (соседние в окружном направлении) разнесены, составляет 90° во всех наборах 205-208. То есть угол между смежными вставками 104 каждого набора является неизменным и одинаковым во всех наборах 205-208. Такая конфигурация является предпочтительной в том, что вставки изнашиваются последовательно в различных радиальных положениях от аксиального центра долота, и скорость проходки долота максимизируется.According to the present embodiment, the angle at which adjacent inserts 104 (adjacent in the circumferential direction) are spaced apart is 90 ° in all sets 205-208. That is, the angle between
На Фигуре 3 положение каждого набора вставок 205-208 находится в шахматном порядке по окружности на передней поверхности 105. То есть каждая вставка 104 каждого набора 205-208 размещена по окружности между двумя вставками 104 соседнего радиально внутреннего или радиально внешнего набора 205-208. В частности, каждая вставка 104 набора 205 размещена по окружности между вставками 104 набора 206; вставки 104 набора 206 размещены по окружности между вставками 104 наборов 205 и 207; вставки набора 207 размещены по окружности между вставками 104 наборов 206 и 208, и вставки 104 набора 208 размещены по окружности между вставками 104 набора 207. Согласно конкретному варианту выполнения вставки 104 набора 208 также размещены по окружности между калибровочными вставками 103. Дополнительно и при рассмотрении на виде сверху, как проиллюстрировано на Фигуре 3, соответственные диаметры вставок 104 по меньшей мере некоторых из наборов перекрываются радиально, причем это возможно за счет расположения в шахматном порядке по окружности вставок соседних наборов. В частности, диаметры вставок 104 наборов 207 и 208 перекрываются радиально. Также, как следует из Фигуры 3, каждая вставка 104 каждого набора размещена приблизительно посередине по окружности между парой вставок 104 соседнего набора. При этой конфигурации вставки всех наборов разнесены так, чтобы быть размещенными максимально далеко друг от друга на передней поверхности 105. Такая конструкция является предпочтительной, чтобы максимизировать эффективность резания каждой вставки и обеспечивать конструкционно прочное долото. Расположение в шахматном порядке по окружности вставок и радиальное перекрытие между вставками 104 наборов 207, 208 являются дополнительно предпочтительными, чтобы обеспечивать радиально компактную головку 101 и максимизировать количество наборов 205-208, вставляемых в переднюю поверхность 105. Настоящая конфигурация выполнена с возможностью активного разрушения горной породы на дне буровой скважины, частично благодаря частичному радиальному перекрытию наборов 207, 208 и группированию вставок 104 в наборы (206, 208), размещенные на различных радиальных расстояниях от оси 108.In Figure 3, the position of each set of inserts 205-208 is staggered around the circumference on the
Установка первого внутреннего набора 205 на платформе 204 является предпочтительной, чтобы обеспечивать забуривание, когда вставки набора 205 встречаются с горной породой первоначально во время бурения. Такая конструкция также рассматривается как целесообразная для повышения скорости проходки за счет обеспечения местного «нижнего» уровня в горной породе, в которой трещины могут образовываться во время бурения. Дополнительно, поднятая или выпуклая передняя поверхность 105, имеющая поднятую самую внутреннюю область 203, является целесообразной, чтобы минимизировать риск возникновения трещин в головке 101, начинающихся от промывочных отверстий 112, продолжающихся внутри головки 101.Installing the first
Согласно настоящему варианту выполнения, диаметр вставок 104 первого внутреннего набора 205 меньше соответствующего диаметра второго внутреннего набора 206. Подобным образом, диаметр вставок 104 первого и второго внутренних наборов 205, 206 меньше соответствующего диаметра вставок 104 первого и второго промежуточных наборов 207, 208. Как показано и согласно настоящему варианту выполнения, диаметр калибровочных вставок 103 больше диаметра каждой из внутренней и промежуточной вставок 104 наборов 205-208. Однако согласно дополнительным вариантам выполнения, диаметр вставок 104 во всех наборах 205-208 может быть по существу равным или может быть меньше или больше диаметра калибровочных вставок 103.According to the present embodiment, the diameter of the
Согласно дополнительным вариантам выполнения, обращенная аксиально вперед область головной секции 111 может быть по существу планарной (плоской) или может содержать вогнутую область, ограниченную продолжающейся аксиально вперед периферийной втулкой. Дополнительно, головка 101 может содержать периферийные аксиально продолжающиеся промывочные каналы, связанные с каждым промывочным отверстием 112, для облегчения перемещения аксиально назад промывочной текучей среды и фрагментов и мелких частицы горной породы.According to additional embodiments, the axially forward-facing region of the
Дополнительно, согласно дополнительным вариантам выполнения, головка 101 может содержать дополнительный самый внутренний набор вставок 104, размещенный радиально внутри набора 205, содержащий такое же или меньшее количество вставок (в том же и общем радиальном положении) относительно радиально внешних наборов 205-208. То есть самый внутренний набор вставок 104 может содержать одну, две или три вставки 104, в то время как радиально внешние наборы 205-208 могут содержать четыре или более вставок, причем вставки 104 каждого набора размещены на одинаковом радиальном отделяющем расстоянии R1-R4 относительно оси 108.Additionally, according to additional embodiments, the
Claims (21)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP14160500.6A EP2921639A1 (en) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | Percussive drill bit with multiple sets of front cutting inserts |
EP14160500.6 | 2014-03-18 | ||
PCT/EP2015/054846 WO2015139989A2 (en) | 2014-03-18 | 2015-03-09 | Percussive drill bit with multiple sets of front cutting inserts |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016140628A RU2016140628A (en) | 2018-04-18 |
RU2016140628A3 RU2016140628A3 (en) | 2018-07-02 |
RU2671386C2 true RU2671386C2 (en) | 2018-10-30 |
Family
ID=50289505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016140628A RU2671386C2 (en) | 2014-03-18 | 2015-03-09 | Percussive drill bit with multiple sets of front cutting inserts |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170081920A1 (en) |
EP (1) | EP2921639A1 (en) |
KR (1) | KR20160133445A (en) |
CN (1) | CN106103879B (en) |
AU (1) | AU2015233739C1 (en) |
CA (1) | CA2939473A1 (en) |
MX (1) | MX2016011966A (en) |
RU (1) | RU2671386C2 (en) |
WO (1) | WO2015139989A2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2557190B (en) * | 2016-11-29 | 2020-09-16 | Mincon Int Ltd | Drill bits |
CN107701111B (en) * | 2017-10-25 | 2019-06-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | Cutting percussive tooth, percussive drill bit and method of use thereof |
EP3760828B1 (en) | 2019-07-05 | 2022-04-20 | Sandvik Mining and Construction Tools AB | Drill bit |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3738435A (en) * | 1971-07-29 | 1973-06-12 | Vorel Mfg Co | Vibrating percussion bit |
US4085809A (en) * | 1977-01-10 | 1978-04-25 | Robert Lovell | Reconditionable drill bit assembly |
US5025875A (en) * | 1990-05-07 | 1991-06-25 | Ingersoll-Rand Company | Rock bit for a down-the-hole drill |
DE9310870U1 (en) * | 1993-07-21 | 1993-09-23 | Klattenhoff, Diedrich, 27751 Delmenhorst | DRILL CROWN FOR IMPACT DRILLING OF CONCRETE AND STONE |
US20020162692A1 (en) * | 2001-02-28 | 2002-11-07 | Ruben Aguirre | Impact drill insert with frustum cutters |
US20070137900A1 (en) * | 2003-12-09 | 2007-06-21 | Fredrik Bjork | Rock drill bit |
RU2332553C2 (en) * | 2003-05-26 | 2008-08-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Drill bit for percussion drilling, drilling system incorporating such drill bit and well-boring method |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3388756A (en) | 1965-03-29 | 1968-06-18 | Varel Mfg Company | Percussion bit |
US3382940A (en) * | 1965-10-21 | 1968-05-14 | Frank E. Stebley | Percussion drill bit |
US3357507A (en) | 1965-10-24 | 1967-12-12 | Mission Mfg Co | Percussion bit |
US3955635A (en) | 1975-02-03 | 1976-05-11 | Skidmore Sam C | Percussion drill bit |
US4730682A (en) * | 1985-12-23 | 1988-03-15 | Ingersoll-Rand Company | Erosion resistant rock drill bit |
DE3941609C1 (en) * | 1989-12-16 | 1991-10-24 | Johannes 4130 Moers De Radtke | Boring head for mining - has head and shaft provided with fluid flushing channels and tapering surface on head |
WO1994023172A1 (en) * | 1993-04-05 | 1994-10-13 | Sds Pty. Ltd. | Rotary percussive core drill bit |
US6918455B2 (en) * | 1997-06-30 | 2005-07-19 | Smith International | Drill bit with large inserts |
AR044550A1 (en) * | 2003-05-26 | 2005-09-21 | Shell Int Research | DRILLING HEAD AND SYSTEM AND METHOD TO DRILL A DRILLING WELL IN A LAND FORMATION |
AR044485A1 (en) * | 2003-06-12 | 2005-09-14 | Shell Int Research | DRILLING MACHINE WITH PERCUSSION, DRILLING SYSTEM THAT INCLUDES SUCH DRILLING MACHINE AND A METHOD FOR DRILLING A WELL |
US7455126B2 (en) * | 2004-05-25 | 2008-11-25 | Shell Oil Company | Percussive drill bit, drilling system comprising such a drill bit and method of drilling a bore hole |
SE530135C2 (en) | 2004-09-21 | 2008-03-11 | Sandvik Intellectual Property | Rock drill bit adapted for striking drilling |
US20080078584A1 (en) | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Atlas Copco Secoroc Ab | Bit assembly for down-hole drills |
US7527110B2 (en) | 2006-10-13 | 2009-05-05 | Hall David R | Percussive drill bit |
SE530650C2 (en) | 2007-11-21 | 2008-07-29 | Sandvik Intellectual Property | Percussion drill bit for rock drilling and a method for manufacturing such a drill bit |
EP2383420B1 (en) | 2010-04-29 | 2012-06-20 | Sandvik Intellectual Property AB | Drill bit for percussive rock drilling |
WO2012017460A1 (en) | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Urbantech S.R.L. | An improvement of a supporting structure for an anti-noise barrier wherein foundations and lifting post are realized in a single element and relative assembly method |
EP2434086B1 (en) | 2010-09-22 | 2013-05-15 | Sandvik Intellectual Property AB | A rock drill bit and a drilling assembly for percussive rock drilling |
EP2586960B1 (en) * | 2011-10-27 | 2016-01-13 | Sandvik Intellectual Property AB | Drill bit having a sunken button and rock drilling tool for use with such a drill bit |
EP2592216B1 (en) | 2011-11-11 | 2018-11-07 | Sandvik Intellectual Property AB | Drill bit for rock drilling tool, and rock drilling tool |
-
2014
- 2014-03-18 EP EP14160500.6A patent/EP2921639A1/en not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-03-09 CN CN201580011437.8A patent/CN106103879B/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-03-09 WO PCT/EP2015/054846 patent/WO2015139989A2/en active Application Filing
- 2015-03-09 CA CA2939473A patent/CA2939473A1/en not_active Abandoned
- 2015-03-09 US US15/126,335 patent/US20170081920A1/en not_active Abandoned
- 2015-03-09 KR KR1020167025105A patent/KR20160133445A/en not_active Application Discontinuation
- 2015-03-09 RU RU2016140628A patent/RU2671386C2/en not_active IP Right Cessation
- 2015-03-09 MX MX2016011966A patent/MX2016011966A/en unknown
- 2015-03-09 AU AU2015233739A patent/AU2015233739C1/en not_active Ceased
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3738435A (en) * | 1971-07-29 | 1973-06-12 | Vorel Mfg Co | Vibrating percussion bit |
US4085809A (en) * | 1977-01-10 | 1978-04-25 | Robert Lovell | Reconditionable drill bit assembly |
US5025875A (en) * | 1990-05-07 | 1991-06-25 | Ingersoll-Rand Company | Rock bit for a down-the-hole drill |
DE9310870U1 (en) * | 1993-07-21 | 1993-09-23 | Klattenhoff, Diedrich, 27751 Delmenhorst | DRILL CROWN FOR IMPACT DRILLING OF CONCRETE AND STONE |
US20020162692A1 (en) * | 2001-02-28 | 2002-11-07 | Ruben Aguirre | Impact drill insert with frustum cutters |
RU2332553C2 (en) * | 2003-05-26 | 2008-08-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Drill bit for percussion drilling, drilling system incorporating such drill bit and well-boring method |
US20070137900A1 (en) * | 2003-12-09 | 2007-06-21 | Fredrik Bjork | Rock drill bit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2939473A1 (en) | 2015-09-24 |
RU2016140628A3 (en) | 2018-07-02 |
AU2015233739C1 (en) | 2018-11-22 |
WO2015139989A3 (en) | 2016-01-21 |
KR20160133445A (en) | 2016-11-22 |
CN106103879B (en) | 2019-07-26 |
WO2015139989A2 (en) | 2015-09-24 |
AU2015233739A1 (en) | 2016-09-01 |
RU2016140628A (en) | 2018-04-18 |
MX2016011966A (en) | 2016-12-15 |
AU2015233739B2 (en) | 2018-08-02 |
EP2921639A1 (en) | 2015-09-23 |
US20170081920A1 (en) | 2017-03-23 |
CN106103879A (en) | 2016-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2332554C2 (en) | Drill bit, system and method of well-boring in subsurface bed | |
EP2865843B1 (en) | Percussive rock drill bit with optimised gauge buttons | |
EP2799659A1 (en) | Percussive rock drill bit | |
RU2600119C2 (en) | Drill bit with buried teeth and drilling tool for rocky rocks for use with such drilling bit | |
AU2014344104A1 (en) | Percussive rock drill bit with optimised gauge buttons | |
RU2671386C2 (en) | Percussive drill bit with multiple sets of front cutting inserts | |
RU2681762C2 (en) | Drill bit with grooves in crushing surface | |
JP2023538935A (en) | engraved drill bit | |
RU2334862C1 (en) | Rotary drilling bit (versions) | |
JP2007277946A (en) | Excavation tool | |
RU2252306C2 (en) | Chisel for striking-rotary drilling | |
EP3617438A1 (en) | Percussive drill bit with radially extended front face | |
RU2332556C1 (en) | Crown drilling bit | |
OA21130A (en) | Carved out drill bit. | |
JP5994015B1 (en) | Bit for down the hole hammer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210310 |