ITTO980752A1 - Ponte per perforatrici rotative utilizzante un posizionamento ottima- le dei coltelli basato ssu una geometria a smusso. - Google Patents
Ponte per perforatrici rotative utilizzante un posizionamento ottima- le dei coltelli basato ssu una geometria a smusso. Download PDFInfo
- Publication number
- ITTO980752A1 ITTO980752A1 IT98TO000752A ITTO980752A ITTO980752A1 IT TO980752 A1 ITTO980752 A1 IT TO980752A1 IT 98TO000752 A IT98TO000752 A IT 98TO000752A IT TO980752 A ITTO980752 A IT TO980752A IT TO980752 A1 ITTO980752 A1 IT TO980752A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- region
- knives
- knife
- tip
- toothed blade
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 28
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 18
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 23
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type 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
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits
- E21B10/55—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits with preformed cutting elements
-
- 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
- E21B10/56—Button-type inserts
- E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
- E21B10/573—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts characterised by support details, e.g. the substrate construction or the interface between the substrate and the cutting element
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
Description
DESCRIZIONE dell’Invenzione Industriale avente per tìtolo:
«PUNTE PER PERFORATRICI ROTATIVE UTILIZZANTI UN POSI-ZIONAMENTO OTTIMALE DEI COLTELLI BASATO SU UNA GEO-METRIA A SMUSSO»
CAMPO TECNICO
La presente invenzione riguarda punte rotative per perforare o trivellare formazioni sotterranee. Più specificatamente, l'invenzione riguarda punte a elementi taglienti fissi o a lame dentate cosiddette "drag" impieganti elementi taglienti o coltelli superabrasivi e presentanti geometrie, a smusso dei bordi taglienti variabili in corrispondenza di posizioni o zone diverse sulla faccia della punta, le variazioni essendo specificatamente progettate per migliorare la durata di coltelli individuali senza ridurre la velocità di penetrazione o "rate of penetration (ROP)" della punta.
TECNICA DI SFONDO
E' già da tempo noto che formando un notevole smusso anulare sul bordo o filo tagliente della tavola di diamante di un coltello fatto di un materiale compatto di diamante policristallino o "polycrystalline diamond compact (PDC)" è possibile aumentare la durata della tavola di diamante, riducendo la sua tendenza alla scheggiatura e alla frattura durante gli stadi iniziali di una operazione di perforazione prima della formazione di una spianatura da usura sul lato della tavola di diamante e del substrato di supporto contattante la formazione in fase di perforazione. Si ritiene che tale caratteristica sia suscettibile di fornire vantaggi simili a coltelli superabrasivi diversi da PDC, come ad esempio PDC e materiali compatti di nitruro di boro cubico termicamente stabili.
Il Brevetto Statunitense Riconcesso Re 32036 a nome Dennis illustra un simile coltello di PDC sagomato a disco a bordo tagliente smussato comprendente una tavola di diamante policristallino formata in condizioni di alta pressione ed alta temperatura su un substrato di supporto di carburo di tungsteno. Per convenzionali coltelli di PDC, le dimensioni (la larghezza radiale) e l'angolo dello smusso convenzionali sarebbero di 0,25 mm (0,10 pollici) (guardando sulla e perpendicolarmente alla faccia tagliente della tavola di diamante) con orientamento ad angolo di 45° rispetto all'asse longitudinale del coltello, fornendo così una larghezza radiale maggiore misurata sulla superficie stessa dello smusso. Sono pure noti in questo campo coltelli di PDC a smussi multipli, come insegnato da Cooley et al. nel Brevetto Statunitense 5 437 343 ceduto alla Assegnatarla della presente invenzione. Sono pure noti bordi taglienti arrotondati, invece che smussati, come descritto nel Brevetto Statunitense No. 5016 718 a nome Tandberg.
Per un certo periodo di tempo, le tavole di diamante del coltelli di PDC erano limitate in profondità o spessore a circa 0,76 mm (0,030 pollici) o meno a causa della difficoltà di fabbricare tavole più spesse di qualità adeguata. Tuttavia, recenti perfezionamenti di processi hanno fornito tavole di diamante molto più spesse, con spessori superiori a 1,78 min (0,070 pollici), sino a e inclusi 3,3 mm (0,130 pollici). La Domanda di Brevetto Statunitense Copendente No. di Serie 08/602 076, ora Brevetto Statunitense No. 5706 906, depositata il 15 Febbraio 1996 e ceduta alla Assegnatarla della presente invenzione, descrive e rivendica varie configurazioni di un coltello di PDC impiegante una tavola di diamante relativamente spessa. Questi coltelli includono una faccia di taglio portante un grande smusso o "zona di spoglia" su di essa adiacente al bordo tagliente, la quale zona di spoglia può superare 1,27 mm (0,050 pollici) in larghezza, misurata radialmente e attraverso la superficie della zona di spoglia stessa. Sono pure noti altri coltelli presentanti grandi smussi ma senza tavole di diamante di tale grande profondità.
Recenti prove di laboratorio, come pure prove sul posto hanno dimostrato definitivamente che un parametro significativo influenzante la durata del coltelli di PDC è la geometria del bordo tagliente. Specificatamente, smussi anteriori più grandi (il primo smusso su>un coltello ad incontrare la formazione quando la punta è fatta ruotare nel senso normale) forniscono coltelli più durevoli. Il robusto carattere dei summenzionati coltelli a "zone di spoglia” o a "rake land", corrobora tali scoperte, ma ha rivelato una tendenza a limitare indesiderabilmente la ROP.
Si è cosi sentita nel campo l'esigenza di progettare una robusta struttura di coltello, non ancora completamente apprezzata e sfruttata, a causa di dimostrate limitazioni relative alla ROP. Inoltre, nessuno in tale campo ha sinora apprezzato un gualche vantaggio associato al variare la geometria a smusso di un coltello superabrasivo, e specificatamente di PDC, su una faccia di una punta cosi da massimizzare sia la durata del coltello che la ROP della punta su cui i coltelli sono montati.
I presenti inventori hanno scoperto che alcune posizioni o zone su una faccia di una punta tagliano la faccia della formazione adiacente più facilmente che non altre. Ad esemplo, facendo riferimento a FIG. 1 del disegni, in essa è illustrata schematicamente una punta rotativa di tipo a lame dentate di PDC esemplificativa 310 includente un corpo 312 della punta con un profilo 314 della punta estendentesi radialmente verso l'esterno da una linea centrale o asse longitudinale 316. Nella punta 310, il cono 318, comprendente una prima regione immediatamente circostante la linea centrale taglia una zona di taglio conica generalmente circolare 42 nella formazione 40, che è tagliata molto più facilmente della zona di taglio anulare 44, tagliata da una seconda regione comprendente il naso 320, il fianco 322 e lo spallamento 324 del profilo 314 della punta. Più elevate sollecitazioni in-situ nella roccia della zona 44 adiacentemente al naso 320, al fianco 322 e allo spailamento 324 della seconda regione si combinano con sollecitazioni Indotte dal caricamento da parte del coltelli 330 di PDC su di essa per rinforzare la roccia. Viceversa, la roccia della zona 42 tagliata dai coltelli 330 di PDC della prima regione centrale o cono ha le sollecitazioni ampiamente scaricate rispetto a quelle della zona 44, facilitando la separazione o "tranciatura" degli sfridi di taglio da essa. L'impiego di una singola configurazione dei coltelli nelle varie regioni della punta, come in punte convenzionali, non è in grado di ottimizzare la ROP, la durata dei coltelli, o entrambe. Inoltre, il solo impiego di coltelli aventi convenzionali smussi piccoli, non fornisce durata sufficiente per coltelli posizionati attraverso tutte le regioni della faccia della punta nella perforazione di molte formazioni .
E' inoltre noto che il caricamento dinamico differisce per valore e direzione rispetto a coltelli in corrispondenza di posizioni differenti sulla faccia della punta, e tali valori e direzioni possono essere previsti con una certa affidabilità per posizioni dei coltelli per un dato profilo della punta rispetto ad un dato tipo di formazione rocciosa. Una discussione del caricamento dei coltelli e dei fattori che lo influenzano, tra cui la resistenza della roccia rispetto a coltelli in corrispondenza di posizioni diverse su una faccia della punta, può essere trovata nel Brevetto Statunitense 5605 198 a nome Tibbitts et al., ceduto alla Assegnataria della presente invenzione e qui incorporato a titolo di riferimento.
DIVULGAZIONE DELL’INVENZIONE
La presente invenzione comprende una punta a lame dentate rotativa in cui zone rocciose presentanti difficoltà di taglio variabili corrispondenti a differenti posizioni o regioni sulla faccia della punta sono state identificate, il caricamento dinamico su coltelli da disporre nelle differenti posizioni o regioni è stato previsto, e una appropriata larghezza o dimensione dello smusso del bordo di taglio (in seguito talvolta chiamata "categoria di smusso" ) per i coltelli di PDC o altri coltelli superabrasivi in ciascuna regione è stata selezionata. In dipendenza dal profilo della punta, vi possono essere essenzialmente due zone, come è stato discusso precedentemente, tre zone o anche più nel caso di profili relativamente complessi e sofisticati posizionamenti dei coltelli. Inoltre, coltelli disposti in una regione di demarcazione tra una zona di taglio ed un'altra possono presentare smussi di dimensioni intermedie tra quelle di ciascuna zona adiacente, o coltelli portanti altre categorie di smussi possono essere disposti nella regione di demarcazione. Al suo limite logico, la dimensione ottimale dello smusso può essere scelta per ciascuna posizione di ciascun coltello su una punta, ivi compreso lo spessore. Smussi possono pure essere selezionati in base ad un tipo o a una gamma di tipi desiderati della formazione, e in base alle previste condizioni di perforazione o trivellazione. Ad esempio, la dimensione dello smusso può sino a un certo punto essere aumentata in proporzione alla durezza della roccia. Tuttavia, un coltello con un grande smusso può rivelarsi Inefficace contro roccia estremamente dura, per la quale può essere preferito un coltello relativamente aguzzo o affilato, particolarmente se la roccia è di natura omogenea. Inoltre, nell'attuare perforazione in formazioni stratificate, o altre formazioni non-omogenee inter-letti, come ad esempio roccia contenente selce per la quale le vibrazioni possono costituire un problema, possono essere scelti coltelli con smussi relativamente più grandi. Ciò, come risulta implicito in guanto precede, è in contrasto con la perforazione di roccia omogenea, in cui le vibrazioni non costituiscono un aspetto sostanziale.
In una forma di realizzazione esemplificativa, una punta progettata e fabbricata secondo l'invenzione porta coltelli più affilati nel centro o cono ove il taglio della roccia scaricata dalle sollecitazioni risulta facile e la profondità di taglio relativamente grande, mentre coltelli con smussi più grandi sono posizionati sul nasello e sul fianco e si estendono sino allo spallamento ove il taglio della roccia ò più difficoltoso, il caricamento dinamico del coltelli è più severo, e pertanto è richiesta una maggior durata dei coltelli stessi .
BREVE DESCRIZIONE DE! DISEGNI
Nei disegni:
FIG. 1 è una vista in sezione laterale schematica di un quarto di una punta a lame dentate rotativa esemplificativa impegnata con una formazione rocciosa sotterranea durante un'operazione di perforazione;
FIG. 2A è una vista frontale di un coltello di PDC a smusso piccolo impiegabile con la presente invenzione e FIG. 2B è una vista in sezione laterale del coltello di PDC a smusso piccolo di FIG. 2A, presa lungo le linee di sezione B-B;
FIG. 3 è una vista frontale di un coltello di PDC a smusso grande impiegabile con la presente invenzione;
FIG. 4 è una vista in sezione laterale di una prima configurazione interna per il coltello di PDC a smusso grande di FIG. 3;
FIG. 5 è una vista in sezione laterale di una seconda configurazione interna per il coltello di PDC a smusso grande di FIG. 3;
FIG. 6 è una vista, presa guardando verso l'alto dalla formazione, di una faccia di una punta a lame dentate rotativa esemplificativa secondo 1 'invenzione; e
FIG. 7 è una vista in sezione laterale della punta di FIG. 6, illustrante posizioni di coltelli sul profilo della punta e posizioni e orientamenti di ugelli.
MODO MIGLIOREPER ATTUARE L’INVENZIONE Facendo ora riferimento alle FIG. 1 e da 2A a 5, come precedentemente menzionato, è contemplato dall'invenzione che coltelli superabrasivi, come ad esempio PDC presentanti differenti dimensioni degli smussi possano essere impiegati in regioni differenti della faccia della punta.
FIG. 2A e 2B illustrano un coltello 10 a "smusso piccolo" esemplificativo costituito da una tavola 12 di PDC superabrasiva, supportata da un substrato 14 di carburo di WC. L'interfaccia 16 tra la tavola di diamante di PDC 12 ed il substrato 14 può essere piana o non piana, in conformità con molte strutture variabili per la medesima come è noto nel campo. Il coltello 10 è sostanzialmente cilindrico e simmetrico attorno all'asse longitudinale 18, benché tale simmetria non sia richiesta e benché coltelli non simmetrici siano noti nel campo. La faccia di taglio 20 del coltello 10 prevista per essere orientata su una punta rivolta generalmente nel senso'di rotazione della punta, si estende sostanzialmente trasversalmente a tale direzione, e all'asse 18. La superficie 22 della porzione centrale della faccia di taglio 20 è piana com'è rappresentato, benché possano essere impiegate superfici concave, convesse, a costolature o altre superfici sostanzialmente ma non esattamente piane. Uno smusso 24 si estende dalla periferia della superficie 22 al bordo tagliente o di taglio 26 in corrispondenza della parete laterale 28 della tavola 12 di diamante. Lo smusso 24 e 11 bordo tagliente 26 possono estendersi attorno all'intera perlferia della tavola 12 o, solamente lungo una porzione della periferia prevista per essere posizionata adiacentemente alla formazione che deve essere tagliata. Lo smusso 24 può comprendere il summenzionato convenzionale smusso da 0,25 mm (0,010 pollici) per un angolo di 45° oppure può presentare un gualche altro angolo, come indicato relativamente allo smusso 124 del coltello 10 che sarà descritto in seguito. Benché dimensioni dello smusso di 0,25 mm (0,010 pollici) siano indicate a titolo esemplificativo (entro tolleranze convenzionali, è previsto che dimensioni dello smusso entro un intervallo di da 0,025 mm a circa 0,38 mm (da 0,001 a circa 0,15 pollici) (misurate come è stato precedentemente descritto) isiano suscettibili di fornire uno smusso "piccolo" per l'attuazione pratica dell'invenzione.
Le FIG. da 3 a 5 illustrano un esemplificativo coltello 110 a "smusso grande" costituito da una tavola 112 di PDC superabrasiva supportata da un substrato 114 di carburo di WC. L'interfaccia 116 con la tavola 112 di diamante PDC ed il substrato 114 può essere piana o non piana, ih conformità con molte strutture variabili per la medesima, come è noto nel campo (si vedano in particolare le FIG. 4 e 5). Il coltello 110 è sostanzialmente cilindrico e simmetrico attorno all'asse longitudinale 118, benché tale simmetria non sia richiesta e benché siano noti nel campo coltelli non simmetrici. La faccia di taglio 120 del coltello 110, prevista per essere orientata su una punta rivolta generalmente nel senso di rotazione della punta, si estende sostanzialmente trasversalmente a tale direzione, e all'asse 118. La superficie 122 della porzione centrale della faccia di taglio 120 è piana, com'è rappresentato, benché possano essere impiegate superfici concave, convesse, costolate o altre superfici sostanzialmente ma non esattamente piane. Uno smusso 124 si estende dalla periferia della superficie 122 al bordo di taglio o tagliente 126 in corrispondenza della parete laterale 128 della tavola 112 di diamante. Lo smusso 124 e il bordo tagliente 126 possono estendersi attorno all'intera periferia della tavola 112, oppure solamente lungo una porzione della periferia in modo da essere posizionati adiacenti alla formazione che deve essere tagliata. Lo smusso 124 può comprendere una'superficie orientata a 45" rispetto all'èsse 118, di una larghezza, misurata guardando sulla e perpendicolarmente alla faccia di taglio 120, di da circa 0,38 mm (0,015 pollici) a oltre 1,27 mm (0,050 pollici), ma generalmente tra circa 0,38 mm e 0,64 mm (0,015 e 0,025 pollici) per la maggior parte delle applicazioni di perforazione. Smussi a "zona di spoglia" grandi, come menzionato precedentemente, e in un intervallo di larghezze degli smussi di da circa 1 a 1,5 mm (da 0,040 a 0,060 pollici) possono essere impiegati selettivamente in formazioni abrasive morbide, come ad esempio arenarie non consolidate, come richiesto.
Si ritiene che siano utili angolo degli smussi di da circa 10° a circa 80° rispetto all'asse 118, essendo preferiti angoli nell'intervallo di da circa 30° a circa 60”. L'angolo di spoglia effettivo di uno smusso rispetto alla formazione può essere alterato variando la spoglia posteriore del coltello .
F1G. 4 illustra una configurazione interna per il coltello 110, in cui la tavola 112 può variare da uno spessore convenzionale di da circa 0,76 mm a 1 mm (da 0,030 a 0,040 pollici) ad uno spessore limite dell'ordine di 1,78 mm (0,070 pollici) o maggiore, secondo gli insegnamenti della summenzionata Domanda di Brevetto Ό76.
FIG. 5 illustra una seconda configurazione interna per il coltello 110, in cui la faccia anteriore del substrato 114 ha configurazione troncoconica, e la tavola 112, di profondità sostanzialmente costante, si conforma alla sagoma della faccia anteriore 115 per fornire una desiderata grande larghezza dello smusso senza richiedere una grande massa del diamante PDC come descritto nella Domanda di Brevetto '06.
Si deve comprendere che lo spessore delle tavole superabrasive impiegate nei coltelli a smusso grande usati con l'invenzione, come pure la configurazione della interfaccia tra tavola e substrato, possono essere variati in modo tale che uno smusso di dimensioni adeguate possa essere realizzato tra la parte anteriore della faccia di taglio e il lato del coltello in corrispondenza del bordo tagliente, pur rimanendo entro i limiti del lato della tavola. L'angolo dello smusso può pure influenzare lo spessore della tavole e la configurazione d'interfaccia richiesti per una data larghezza dello smusso.
FIG. 6 e 7 illustrano una punta a lame dentate rotativa 200 secondo l'invenzione. La punta 200 include un corpo 202 avente una faccia 204 ed ineludente una pluralità (in questo caso sei) di lame orientate generalmente radialmente 206 estendentisi al di sopra della faccia 20A della punta ad uno strumento misuratore 207. Cave 208 giacciono tra lame adiacenti 206. Una pluralità di ugelli 218 forniscono fluido di perforazione dal polmone 212 entro il corpo 202 della punta e ricevuto attraverso passaggi 214 alla faccia 204 della punta, sfridi di taglio della formazione generati durante un’operazione di perforazione o trivellazione essendo trasportati attraverso la faccia 204 della punta entro 1 percorsi 216 del fluido comunicanti con le rispettive cave 208. Il gambo 220 include una connessione a perno a vite 222 com’è noto nella tecnica, benché possano essere impiegati altri tipi di connessione.
Il profilo 224 della faccia 204 della punta, come definito dalle lame 206, è illustrato in FIG.
7, in cui la punta 200 è rappresentata adiacente ad una formazione rocciosa sotterranea 40 e zone 42 e 44 di essa in corrispondenza del fondo del foro del pozzo. La prima regione 226 e la seconda regione 228 sul profilo 224, rispettivamente rivolte alle zone 42 e 44, portano pure rispettivamente coltelli 10 a smusso piccolo e coltelli 110 a smusso grande.
Si può asserire che la prima regione 226 comprende il cono 230 del profilo 224 della punta com'è illustrato, mentre si può asserire che la seconda regione 228 comprende il naso 232, il fianco 234 e estendendosi allo spallamento 236 del profilo 224. Una regione di demarcazione, piuttosto che una brusca delimitazione, può esistere tra la prima e seconda regioni 226 e 228. Ad esempio, la zona rocciosa 46 ponticellante i bordi delle .zone,rocciose 42 e 44 della,formazione 40 può comprendereiun'area in cui requisiti imposti ai coltelli e alla resistenza della formazione variano continuamente a causa della dinamica della punta. Alternativamente, la zona rocciosa di delimitazione 46 può avviare la presenza di una terza regione sul profilo della punta in cui è desiderabile uno smusso del coltello avente una terza dimensione. In ogni caso, l'area anulare del profilo 224 opposta alla zona 46 può essere dotata di coltelli di entrambi i tipi impiegati nella regione 226 e quelli della regione 228, o possono essere impiegati coltelli con dimensioni degli smussi intermedie tra quelle del coltelli nelle regioni 226 e 228.
La punta 200, attrezzata com'è stato descritto con una combinazione di coltelli 10 a smussi piccoli e coltelli 110 a smussi grandi, perforerà con ROP sostanzialmente equivalente a quella di punte convenzionali dotate solamente di coltelli a smusso piccolo, ma manterrà superiore integrità dei coltelli, e sarà assai più veloce di una punta dotata solamente di coltelli a smussi grandi.
I presenti inventori ritengono che un concetto significativo dell'invenzione producente le prestazioni superiori precedentemente descritte in combinazione con il mantenimento della integrità dei coltelli sia l'ottimizzazione delle dimensioni dello smusso dei coltelli per il caricamento o per la meccanica di taglio a cui i coltelli sono sottoposti in corrispondenza di varie posizioni sul corpo della punta.
Perciò, l'invenzione non è limitata, nè deve essere considerata limitata, all'impiego con un qualsiasi dato profilo della punta, tipo o dimensione dei coltelli, applicazione o formazione desiderata. Piuttosto, l'invenzione è applicabile al perfezionamento delle prestazioni della punta e della durata dei coltelli in generale, il modo specifico per realizzare tali perfezionamenti variando con i traguardi che devono essere raggiunti.
Da ultime, ridondanza dei coltelli influenza il caricamento dei coltelli, la profondità di taglio (DOC) e la ROP. Poiché le dimensioni o la larghezza di uno smusso di un coltello influenzano l'area di contatto di un coltello con la formazione che viene tagliata, i presenti inventori hanno riconosciuto che nel determinare il posizionamento e la ridondanza dei coltelli deve essere pure considerata la geometria di essi.
Benché la presente invenzione sia stata descritta in base alle forme di realizzazione illustrate, gli ordinari esperti del ramo comprenderanno che essa non è limitata a tali forme di realizzazione, e molte aggiunte, omissioni, e modifiche potendo essere effettuate nell'invenzione come illustrata senza allontanarsi dall'ambito protettivo di essa come qui di seguito rivendicato.
Claims (16)
- RIVENDICAZIONI 1. Punta a lame dentate rotativa per perforare una formazione sotterranea, comprendente: un corpo di punta avente un asse longitudinale ed estendentesi radialmente verso l'esterno da esso ad un distanziale, il corpo della punta comprendendo inoltre almeno una prima regione ed una seconda,regione su una faccia da orientare verso.la formazione sotterranea durante la perforazione ;e una pluralità di coltelli posizionati sul corpo della punta nella prima e seconda regioni, i coltelli comprendendo ciascuno una faccia di taglio superabrasiva estendentesi in due dimensioni sostanzialmente trasversalmente ad una direzione di movimento dei coltelli durante la perforazione e includendo un bordo tagliente posizionato in modo da impegnare la formazione sotterranea, in cui la faccia di taglio di almeno un coltello posizionato nella prima regione presenta uno smusso adiacente al bordo tagliente di una larghezza sostanzialmente diversa da una larghezza di uno smusso adiacente al bordo tagliente di almeno un coltello posizionato nella seconda regione.
- 2. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 1, in cui la prima regione comprende un'area più vicina all'asse longitudinale del corpo della punta che non la seconda regione, e la larghezza dello smusso dell'almeno un coltello della prima regione è inferiore alla larghezza dell'almeno un coltello della seconda regione.
- 3. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 2, in cui la prima regione giace entro un cono sulla faccia del corpo della punta, e la seconda regione di estende almeno su un naso e fianco sulla faccia della punta:.
- 4. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 3, in cui la seconda regione si estende sino allo spessore o distanziale sul corpo della punta.
- 5. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 1, in cui le facce di taglio superabrasive sono fermate su tavole di materiale compatto di diamante policristallino.
- 6. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 5, in cui le tavole di materiale compatto di diamante policristallino sono supportate da substrati metallici.
- 7. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 6, in cui la tavola dell'almeno un coltello nella seconda regione è più spessa della tavola dell'almeno un coltello nella prima regione.
- 8. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 1, in cui gli smussi di almeno la maggior parte dei coltelli nella seconda regione sono di dimensioni maggiori degli smussi di almeno la maggior parte dei coltelli nella prima regione.
- 9. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 1, includente inoltre almeno un coltello posizionato in prossimità di una zona di demarcazione tra la prima e seconda regioni, e avente uno smusso di larghezza intermedia tra lo smusso dell'almeno un coltello nella prima regione e dell'almeno un coltello nella seconda regione.
- 10. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 1, in cui 1'almeno un coltello della prima regione comprende una pluralità di tali coltelli, l'almeno un coltello nella seconda regione comprende una pluralità di tali coltelli, e in cui un'area sulla faccia della punta comprendente una regione dì demarcazione tra la prima e seconda regioni include una pluralità dì coltelli, almeno uno dei coltelli nella regione di demarcazione presentando uno smusso di larghezza uguale a quello della pluralità di coltelli della prima regione e almeno un altro dei coltelli nella regione di demarcazione presentando uno smusso di larghezza uguale a quelle della pluralità dei coltelli della seconda regione.
- 11. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 1, includente inoltre una terza regione avente posizionati su essa coltelli presentanti smussi adiacenti ai bordi taglienti di larghezza diversa da quella degli smussi dei coltelli della prima e seconda regioni.
- 12. Punta a lame dentate rotativa secondo la rivendicazione 1, in cui il corpo della punta include inoltre una pluralità di lame orientate generalmente radialmente sporgenti da esso al di sopra della faccia del corpo della punta ed estendentisi al distanziale, e in cui l’almeno un coltello della prima regione e l'almeno un coltello della seconda regione sono disposti sulle lame.
- 13. Procedimento per progettare una punta a lame dentate rotativa per perforare una formazione sotterranea comprendente: selezionare un corpo di punta avente un profilo estendentesi da una linea centrale ad uno spessore o distanziale; selezionare posizioni per la disposizione di coltelli aventi facce di taglio superabrasive sul corpo della punta lungo il profilo tra la linea centrale e lo spessore o distanziale; selezionare almeno due larghezze di smusso diverse per facce di taglio di coltelli da disporre sul corpo della punta in dipendenza almeno in parte dalla difficoltà relativa prevista di tagliare roccia impegnata da coltelli in corrispondenza di posizioni diverse lungo il profilo.
- 14. Procedimento secondo la rivendicazione 13, comprendente inoltre il selezionare le.almeno due larghezze di smusso diverse in dipendenza, in parte, dal caricamento dinamico che si prevede abbia ad essere esercitato sui coltelli in corrispondenza di diverse posizioni del profilo.
- 15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, comprendente inoltre il selezionare le almeno due larghezze di smusso diverse in dipendenza, in parte, dalla ridondanza dei coltelli in corrispondenza di diverse posizioni del profilo.
- 16. Procedimento per progettare una punta a lame dentate rotativa per perforare una formazione sotterranea, comprendente: selezionare un corpo di punta avente un profilo estendentesi da una linea centrale ad uno spessore o distanziale; selezionare posizioni per la disposizione di coltelli aventi, facce di taglio superabrasive sul corpo della punta e lungo il profilo tra la linea centrale e lo spessore o distanziale; selezionare almeno due diverse larghezze di smusso per facce di taglio di coltelli da disporre sul corpo della punta, in dipendenza, almeno in parte, dal caricamento dinamico che si prevede abbia ad essere esercitato su coltelli in corrispondenza di diverse posizioni del profilo.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/925,883 US5960896A (en) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | Rotary drill bits employing optimal cutter placement based on chamfer geometry |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITTO980752A0 ITTO980752A0 (it) | 1998-09-07 |
| ITTO980752A1 true ITTO980752A1 (it) | 2000-03-07 |
| IT1303565B1 IT1303565B1 (it) | 2000-11-14 |
Family
ID=25452387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT1998TO000752A IT1303565B1 (it) | 1997-09-08 | 1998-09-07 | Ponte per perforatrici rotative utilizzanti un posizionamentoottimale dei coltelli basato su una geometria a smusso. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5960896A (it) |
| BE (1) | BE1012750A3 (it) |
| GB (1) | GB2328963A (it) |
| IT (1) | IT1303565B1 (it) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7000715B2 (en) | 1997-09-08 | 2006-02-21 | Baker Hughes Incorporated | Rotary drill bits exhibiting cutting element placement for optimizing bit torque and cutter life |
| US6230828B1 (en) * | 1997-09-08 | 2001-05-15 | Baker Hughes Incorporated | Rotary drilling bits for directional drilling exhibiting variable weight-on-bit dependent cutting characteristics |
| US6672406B2 (en) | 1997-09-08 | 2004-01-06 | Baker Hughes Incorporated | Multi-aggressiveness cuttting face on PDC cutters and method of drilling subterranean formations |
| US6220375B1 (en) * | 1999-01-13 | 2001-04-24 | Baker Hughes Incorporated | Polycrystalline diamond cutters having modified residual stresses |
| DE60140617D1 (de) * | 2000-09-20 | 2010-01-07 | Camco Int Uk Ltd | Polykristalliner diamant mit einer an katalysatormaterial abgereicherten oberfläche |
| US6536543B2 (en) | 2000-12-06 | 2003-03-25 | Baker Hughes Incorporated | Rotary drill bits exhibiting sequences of substantially continuously variable cutter backrake angles |
| US6615934B2 (en) * | 2001-08-15 | 2003-09-09 | Smith International, Inc. | PDC drill bit having cutting structure adapted to improve high speed drilling performance |
| US7036611B2 (en) | 2002-07-30 | 2006-05-02 | Baker Hughes Incorporated | Expandable reamer apparatus for enlarging boreholes while drilling and methods of use |
| US8448725B2 (en) * | 2004-12-10 | 2013-05-28 | Smith International, Inc. | Impact resistant PDC drill bit |
| US7860693B2 (en) | 2005-08-08 | 2010-12-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods and systems for designing and/or selecting drilling equipment using predictions of rotary drill bit walk |
| DE112006002137T5 (de) * | 2005-08-08 | 2008-06-26 | Halliburton Energy Services, Inc., Houston | Verfahren und Systeme zum Konstruieren und/oder Auswählen von Bohrausrüstung mit einer gewünschten Bohrmeißellenkbarkeit |
| CA2628809A1 (en) * | 2005-11-08 | 2007-05-18 | Baker Hughes Incorporated | Methods for optimizing efficiency and durability of rotary drag bits and rotary drag bits designed for optimal efficiency and durability |
| EP2122113A1 (en) * | 2006-12-18 | 2009-11-25 | Baker Hughes Incorporated | Superabrasive cutting elements with enhanced durability and increased wear life, and drilling apparatus so equipped |
| CN101688434B (zh) | 2007-05-30 | 2013-06-19 | 霍利贝顿能源服务公司 | 带有具有改进的可操纵性和降低的磨损的保径垫的旋转钻头 |
| WO2009079371A1 (en) | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods and systems to predict rotary drill bit walk and to design rotary drill bits and other downhole tools |
| US9644428B2 (en) * | 2009-01-09 | 2017-05-09 | Baker Hughes Incorporated | Drill bit with a hybrid cutter profile |
| US8887839B2 (en) | 2009-06-25 | 2014-11-18 | Baker Hughes Incorporated | Drill bit for use in drilling subterranean formations |
| RU2012103935A (ru) * | 2009-07-08 | 2013-08-20 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Режущий элемент и способ его формирования |
| RU2012103934A (ru) | 2009-07-08 | 2013-08-20 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Режущий элемент для бурового долота, используемого для бурения подземных пород |
| RU2012106880A (ru) | 2009-07-27 | 2013-09-10 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Изделие из абразивного материала и способ его изготовления |
| WO2011038383A2 (en) * | 2009-09-28 | 2011-03-31 | Bake Hughes Incorporated | Earth-boring tools, methods of making earth-boring tools and methods of drilling with earth-boring tools |
| EP2638243A2 (en) * | 2010-11-10 | 2013-09-18 | Halliburton Energy Services, Inc. | System and method of configuring drilling tools utilizing a critical depth of cut control curve |
| US9493991B2 (en) | 2012-04-02 | 2016-11-15 | Baker Hughes Incorporated | Cutting structures, tools for use in subterranean boreholes including cutting structures and related methods |
| GB201217433D0 (en) * | 2012-09-28 | 2012-11-14 | Element Six Gmbh | Strike tip for a pick tool, assembly comprising same and method for using same |
| US10370911B2 (en) * | 2016-12-08 | 2019-08-06 | Baker Hughes Incorporated | Methods and systems for drilling boreholes in earth formations |
| US10458189B2 (en) | 2017-01-27 | 2019-10-29 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Earth-boring tools utilizing selective placement of polished and non-polished cutting elements, and related methods |
| CN108505944A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-07 | 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 | 一种pdc钻头 |
| US11401749B2 (en) * | 2019-07-01 | 2022-08-02 | Cnpc Usa Corporation | Cutting element with reduced friction |
| CN112127799A (zh) * | 2020-10-14 | 2020-12-25 | 深圳市海明润超硬材料股份有限公司 | 一种金刚石复合片钻头 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US32036A (en) * | 1861-04-09 | Hunter dayidson | ||
| US4342368A (en) * | 1977-08-18 | 1982-08-03 | Kennametal Inc. | Rotary drills and drill bits |
| USRE32036E (en) | 1980-06-11 | 1985-11-26 | Strata Bit Corporation | Drill bit |
| GB8405267D0 (en) * | 1984-02-29 | 1984-04-04 | Shell Int Research | Rotary drill bit |
| GB2188354B (en) * | 1986-03-27 | 1989-11-22 | Shell Int Research | Rotary drill bit |
| GB8607701D0 (en) * | 1986-03-27 | 1986-04-30 | Shell Int Research | Rotary drill bit |
| GB2218131B (en) * | 1988-05-06 | 1992-03-25 | Reed Tool Co | Improvements in or relating to rotary drill bits |
| US4913247A (en) * | 1988-06-09 | 1990-04-03 | Eastman Christensen Company | Drill bit having improved cutter configuration |
| NO169735C (no) * | 1989-01-26 | 1992-07-29 | Geir Tandberg | Kombinasjonsborekrone |
| US5033560A (en) * | 1990-07-24 | 1991-07-23 | Dresser Industries, Inc. | Drill bit with decreasing diameter cutters |
| GB2252574B (en) * | 1991-02-01 | 1995-01-18 | Reed Tool Co | Rotary drill bits and methods of designing such drill bits |
| US5314033A (en) * | 1992-02-18 | 1994-05-24 | Baker Hughes Incorporated | Drill bit having combined positive and negative or neutral rake cutters |
| US5437343A (en) * | 1992-06-05 | 1995-08-01 | Baker Hughes Incorporated | Diamond cutters having modified cutting edge geometry and drill bit mounting arrangement therefor |
| US5379853A (en) * | 1993-09-20 | 1995-01-10 | Smith International, Inc. | Diamond drag bit cutting elements |
| US5605198A (en) * | 1993-12-09 | 1997-02-25 | Baker Hughes Incorporated | Stress related placement of engineered superabrasive cutting elements on rotary drag bits |
| US5582261A (en) * | 1994-08-10 | 1996-12-10 | Smith International, Inc. | Drill bit having enhanced cutting structure and stabilizing features |
| US5706906A (en) * | 1996-02-15 | 1998-01-13 | Baker Hughes Incorporated | Superabrasive cutting element with enhanced durability and increased wear life, and apparatus so equipped |
| US5881830A (en) * | 1997-02-14 | 1999-03-16 | Baker Hughes Incorporated | Superabrasive drill bit cutting element with buttress-supported planar chamfer |
-
1997
- 1997-09-08 US US08/925,883 patent/US5960896A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-09-03 GB GB9819097A patent/GB2328963A/en not_active Withdrawn
- 1998-09-07 IT IT1998TO000752A patent/IT1303565B1/it active IP Right Grant
- 1998-09-08 BE BE9800656A patent/BE1012750A3/fr active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2328963A (en) | 1999-03-10 |
| US5960896A (en) | 1999-10-05 |
| IT1303565B1 (it) | 2000-11-14 |
| ITTO980752A0 (it) | 1998-09-07 |
| BE1012750A3 (fr) | 2001-03-06 |
| GB9819097D0 (en) | 1998-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ITTO980752A1 (it) | Ponte per perforatrici rotative utilizzante un posizionamento ottima- le dei coltelli basato ssu una geometria a smusso. | |
| US6435058B1 (en) | Rotary drill bit design method | |
| ITTO980754A1 (it) | Utensile di perforazione rotanti per perforazioni direzionale con ca- ratteristiche di taglio variabili in funzione del carico agente sul- | |
| CN101107089B (zh) | 在前切削刃处具有变化倒角角度的切削刀片 | |
| USRE48524E1 (en) | Cutting elements having cutting edges with continuous varying radii and bits incorporating the same | |
| US6401844B1 (en) | Cutter with complex superabrasive geometry and drill bits so equipped | |
| US7836981B2 (en) | Thermally stable polycrystalline diamond cutting elements and bits incorporating the same | |
| EP0891467B1 (en) | Polycrystalline diamond cutter with enhanced durability and increased wear life | |
| US5590727A (en) | Tool component | |
| WO2006050167B1 (en) | Polycrystalline cutter with multiple cutting edges | |
| US6604588B2 (en) | Gage trimmers and bit incorporating the same | |
| ITTO980796A1 (it) | Elemento tagliente, punta da perforazione, sistema e procedimento per la perforazione di formazioni tenere e plastiche. | |
| EP1201873B1 (en) | PDC bit with stress relief groove | |
| CA2672836A1 (en) | Superabrasive cutting elements with enhanced durability and increased wear life, and drilling apparatus so equipped | |
| ITTO20010987A1 (it) | Gruppi fresanti superabrasivi comprendenti frese con varie orientazioni e punte da perforazione provviste di tali gruppi. | |
| ITTO20010919A1 (it) | Fresa superabrasiva avente una tavoletta di spessore ottimizzato ed interfacce arcuate tra tavoletta e sottostrato ottimizzate. | |
| JP2007501133A5 (it) | ||
| ITTO20001113A1 (it) | Punta di perforazione impregnata con frese pdc nella posizione conica. | |
| US5383527A (en) | Asymmetrical PDC cutter | |
| US20150275584A1 (en) | Specialized bit for challenging drilling environments | |
| EP0186408A2 (en) | Improvements in or relating to cutting elements for rotary drill bits | |
| ITTO990545A1 (it) | Tagliente superabrasivo con interfacce arcuate tra tavola e substrato. | |
| CN109590496B (zh) | 具有凹口、切削刀片的工具承载架及其制造方法 | |
| US4727945A (en) | Cutting element having diamond cutting blank reinforced by a shoulder | |
| CN220828225U (zh) | 一种金刚石复合片与钻头的装配结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 0001 | Granted |