Some features of drilling technology with PDC bits

User Rating:  / 0


B.T.Ratov, Dr. Sc. (Tech.), Prof.,, Satbayev University, Almaty, the Republic of Kazakhstan, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., Caspian University, Almaty, the Republic of Kazakhstan

B. V. Fedorov, Dr. Sc. (Tech.), Prof.,, Satbayev University, Almaty, the Republic of Kazakhstan, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

V. L. Khomenko, Cand. Sc. (Tech.), Assoc. Prof., Senior Lecturer of the Department of Mineral Prospecting Technology,, Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, e‑mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

A. R. Baiboz, Doctoral Student,, Satbayev University, Almaty, the Republic of Kazakhstan, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

D. R. Korgasbekov, Doctoral Student,, Satbayev University, Almaty, the Republic of Kazakhstan, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.


Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020, (3): 13-18

 повний текст / full article


Purpose. Improving the technology of drilling wells with blade bits by establishing patterns of interaction in a pair of “cutter-rock” to find out the causes the “hanging” blade bits over the central part of the bottom hole and develop recommendations for eliminating.

Methodology. The tasks were solved by a comprehensive research method, which includes analysis and synthesis of literature and patent sources, analytical studies of existing rotary drilling models to solve the problem of “hanging” of the blade bit.

Findings. It has been established that the distribution of axial load on rock cutting elements depending on the distance from the center of the blade bits is extremely uneven: the incisors located on the periphery of the bit edges experience the smallest load, and the incisors located in the central part of the bit are the most stressed.

Originality. It was shown for the first time that the “hanging” of the bit over the central part of the face is caused by the redistribution of axial load along the bit blades from the minimum value at the periphery of the blades to its sharp increase to the bit axis to compensate for the decrease in the path travelled by the bit in this zone. For the first time, it was proposed to perform blade bits with sharpened blades along a radius, and to destroy the resulting core with a special device.

Practical value. As a result of the research, recommendations have been developed for the design of a fundamentally new design of the blade bit, which will not “hang” over the central part of the face during the drilling process. This design of the blade bit can reduce the energy intensity of drilling.


1. Yahiaoui, M., Paris, J-Y., Delbé, K., Denape, J., Gerbaud, L., & Dourfaye, A. (2016). Independent analyses of cutting and friction forces applied on a single polycrystalline diamond compact cutter. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, (85), 20-26.

2. Chulkova, V. V., & Ganjumyan, R. A. (2014). Selection criteria for PDC bits with anti-vibration inserts. Association of Drilling Contractors Bulletin, (1), 45-48.

3. Yahiaoui, M., Paris, J-Y., Delbé, K., Denape, J., Gerbaud, L., Colin, C., Ther, O., & Dourfaye, A. (2015). Quality and wear behavior of graded polycrystalline diamond compact cutters. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, (56), 87-95.

4. Bogomolov, R. M., Grinev, A. M., & Dedov, N. I. (2016). Creation of innovative diamond bits for drilling additional sidetracks. Bulletin of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 18(4), 215-219.

5. Fedorov, B. V., Khuzina, L. B., Ratov, B. T., & Sharauova, A. B. (2017). Modeling the process of deepening a well with PDC bits. Oil and gas, (4), 77-85.

6. Neskoromnykh, V. V., & Popova, M. S. (2018). Fundamentals of a systematic approach to the design of a drilling tool. Construction of oil and gas wells on land and at sea, (8), 26-31.

7. Oka, A. V., & Dushko, S. R. (2017). To the study of rock destruction with bits equipped with PDC cutters. Scientific researches, 6(17), 15-17.

8. Sysoev, N. I., Burenkov, N. N., & Hung, C. K. (2016). Justification of the structure and the selection of rational design parameters of a drill bit reinforced with diamond carbide inserts. News of higher educational institutions. North Caucasus region. Technical sciences, 2(190), 77-83.

9. Zaitsev, V. I., Karpikov, A. V., & Che, V. V. (2014). Efficiency of use of bits PDC. Proceedings of the Siberian Branch of the Section of Earth Sciences of the Russian Academy of Natural Sciences. Geology, exploration and development of mineral deposits, 5(48), 58-66.

10. Abdul-Rani, A. M., Zamri Ismail, M., Ariff Zaky, M., Hariz, M., Noor, M., Zhun, Y. Y., Ganesan, K., Rao, T. V., V. L. N., Subhash Kamal, & Turnad Lenggo Ginta (2014). Improving Rate of Penetration for PDC Drill Bit Using Reverse Engineering. Applied Mechanics and Materials, (607), 153-160.

11. Soloviev, N. V., Arsentiev, Yu. A., Nguyen Tien Hung, & Kurbanov, N. Kh. (2015). A theoretical method for substantiating the design parameters of cutting-chipping bits. Scientific and Technical Journal “Oil Engineer”, (3), 16-25.

12. Ai, Z., Han, Y., Kuang, Y., Wang, Y., & Zhang, M. (2018). Optimization model for polycrystalline diamond compact bits based on reverse design. Advances in Mechanical Engineering

13. Borisov, K. I., & Rubtsov, V. I. (2014). An analytical study of the temporary strength characteristics of rocks during cutting-chipping PDC cutters. News of Tomsk Polytechnic University, 325(1), 172-180.

14. Biletsky, M. T., Kozhevnykov, A. A., Ratov, B. T., & Khomenko, V. L. (2019). Dependence of the drilling speed on the frictional forces on the cutters of the rock-cutting tool. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 21-27.

15. Biletsky, M. T., Ratov, B. T., Kozhevnykov, A. A., Baiboz, A. R., & Delikesheva, D. N. (2018). Updating the theoretic model of rock destruction in the course of drilling. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan-Series of Geology and Technical Sciences, (2), 63-71.


This Month
All days

Guest Book

If you have questions, comments or suggestions, you can write them in our "Guest Book"

Registration data

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Journal was registered by Ministry of Justice of Ukraine.
Registration number КВ No.17742-6592PR dated April 27, 2011.


D.Yavornytskyi ave.,19, pavilion 3, room 24-а, Dnipro, 49005
Tel.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
You are here: Home About the journal concept of the journal EngCat Archive 2020 Contens №3 2020 Some features of drilling technology with PDC bits