DE1068644B - Werkzeug zum Wegfräsen eines Bohrlochverrohrungsabschnittes, eines Bohrgestängeabschnittes od. dgl - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein zum Wegfräsen eines Bohrlochverrohrungsabschnittes, eines Bohrgestängeabschnittes od. dgl. bestimmtes Werkzeug.

Es sind Werkzeuge vielerlei Form zum Wegschaffen def im Bohrloch von Ölbohrungen befindlichen Futterrohre vorgeschlagen worden. Auch Hartmetallaufpanzeffing für Bohrwerkzeuge dieser Art ist bekannt. Die bekannten Werkzeuge bestehen hierbei aus einem an einem Drehgestänge angordneten Trag- oder Führungskörper mit radial vorstehenden, in Längsrichtung sich erstreckenden Stirnfräslamellen.

Bei den vollwandigen Stirnfräslamellen dieser Werkzeuge wird durch Abnutzung bald ein Zustand erreicht, bei dem die Fräswirkung abnimmt und schließlich vollständig aufhört. Dies ist dann der Fall, wenn die Tiefe des von den Stirnfräslamellen hergestellten Schlitzes das Fünffache bis Zehnfache der Wandstärke des Mantelrohres beträgt. Ist dieser Zustand erreicht, dann muß das Werkzeug herausgehoben werden und die Ffaierlaimelten müssen ausgewechselt werden. Diese Arbeit ist schwierig und -zeitraubend.

Das neue Werkzeug kennzeichnet sich gegenüber den bekannten Werkzeugen dadurch, daß die Fräserlamellen in Querrichtung in mehrere durch Schlitze voneinander getrennte, bei Verschleiß während des Betriebes hintereinander abbrechende Segmente unterteilt und mit einer mindestens die in Drehrichtung des Werkzeugs Weisende Seitenfläche sowie die radial außenliegende Fläche bedeckenden Härtmetallaufpanzerung versehen sind.

Wird bei dieser Ausführung das Werkzeug abgearbeitet, dann fällt infolge der in den Fräserlamellen vorhandenen Schlitze der radial außenliegende Abschnitt jedes Lamellensegmentes ab, wenn das Segment durchgeschnitten worden ist, so daß also der Fräsvorgang weiter fortgesetzt werden kann, bis die gesamte Lamelle abgearbeitet worden ist. Das Werkzeug läßt sich also viel langer verwenden als bekannte Werkzeuge.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines ausdehnbaren Fräsers mit den Fräszähnen in ausgedehnter Stellung,

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1 mit einem Fräszahn und seinem Tragarm,

Fig. 3 einen noch stärker vergrößerten Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine schaubildliche Teilansicht einer abgeänderten Fräserform mit ortsfesten Außenzähnen,

Fig. 5 einen Teilschnitt nach Linie 5-5 der Fig. 6 eines rohrförmigen Fräsers mit ortsfesten, nach innen gerichteten Fräszähnen und

Fig. 6 eine Stirnansicht des in Fig. 5 dargestellten Fräsers;

Werkzeug zum Wegfräsen
eines Bohrlochverrohrungsabschnittes,
eines Bohrgestängeabschnittes od. dgl.

Anmelder:

Servco Manufacturing Corporation,
Long Beach, Calif. (V. St. A.)

Vertreter; Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Jack Chadderdon, Houston, Tex. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 7 und 8 sind schematische Darstellungen, die

a5 die Wirkung darstellen, welche durch die Unterteilung der Fräserkernlamellen in Segmente erreicht wird.

Der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Fräser ist ein ausdehnbarer Fräser. Die Fräserarme 2 werden auf deren oberen Enden von Zapfen 3 getragen, die in Querrichtung des Fräserkörpers 1 drehbar gelagert sind.

Die unteren Enden oder die nach unten gerichteten Enden der Fräserarme 2 sind verbreitert und sind mit Längsnuten 4 versehen. In der Darstellung weist jeder Fräserarm drei Wüten 4 auf. In jede Nut4 wird eine Fräserlamelle5 eingesetzt, die an ihrer Stelle von einer Schweißnaht oder Lötnaht 6 gehalten wird. Die Schweißung erfolgt in der Weise, daß das Schweißmaterial geschmolzen werden kann, um die verbrauch- -ten Fräserlamellen herauszuheben, oder abgefaßt werden kann, um die Fräserlamellen freizulegen.

Jede Fräserlamelle 5 ist an ihrem untersten Ende am breitesten und vermindert sich in ihrer Höhe zum oberen Ende. Außerdem ist der in Radial richtung vorstehende Abschnitt der Lamelle durch Schlitze 7 in mehrere Segmente8 unterteilt. Ferner sind die radial außenliegenden Kanten der Lamellen abgeschrägt oder hinterdreht.

Die radial außenliegenden Kanten der Lamellen 5 und die Vorderseiten der Lamellen, d. h. die Seiten, die zur Drehrichtung des Werkzeuges weisen, sind mit einer Zwischenmasse oder Matrize oder einer Einbettungsmasse 9 bedeckt, in die viele Frästeilchen oder Frässtückchen 10 eingebettet sind.

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Die Frästeilchen 10 bestehen aas Smterkarbidtetl- Es ist zwar erwünscht, eine unzulässige Erwärmung chen, die auf die gewünschten Formen zerkleinert ader der Sinterkarbidteilchen zu verhüten; es ist aber auch geformt sind und die nach Größen ausgewählt wurden. erwünscht, die Einbettungsmasse für eine bestimmte Frästeilchen von 1,19 mnj bis 6,35 mm Größe ergeben Zeit in einem flüssigen Zustand zu halten, um ein interüttfirietienstelkfide; Erfolge. Jedes Ffisteiicheti besteht 5 granuläres Eindringen der Einbettungsmasse in das aus mehreren Karbidkörnchen, die mittels eines Binde- Bindemittel zu erzielen. Dies wird dadurch erhalten, materials·,, üblicherweise Kobalt, verbunden sind. Zu daß die Einbettungsmasse und die Frästeilchen an die den verwendbaren Sinterkarbiden gehören die Karbide Lamellen 5 angekittet werden. Es kann aber auch davon Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Zirkon, durch erhalten werden, daß zuerst die Frästeilchen 10 Titan, Uran, Tantal uad Niob. io raid die Einbetttmgsmasse 9 zusammengegossen wer-

Vorzugsweise werden für die Frästeilchen Sinter- den, um einen Stab oder eine Schiene zu bilden, die karbidteilchen verwendet, die efn& Härte von 85 und dann in der Art eines Schweißstabes verwendet wird, darüber auf der Rockwell Härteskala »A« haben. Viele tun die Embettungsmasse und die Frästeilchen auf die dieser im Handel erhältlichen Sinterkarbide arbeiten Oberflächen -der Fräserlamellen 5 aufzubringen. Hierzufriedenstellend. Die im Handel erhältlichen haupt- 15 bei können handelsübliche Flußmittel verwendet wersächlichstefl Karbide sind Wolframkarbid in einem den_r um eine feste Verbindung zwischen der Einbet-Bindemittel aus Kobalt, oder Legierungen, die in der tangsmasse oder Matrize und den Friseriämellen her-Hauptsache aus "Wolframkarbid mit verschiedenen zustellen.

Prozentgehalten an anderen Karbiden bestehen, wobei Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführung werden

Kobalt das hauptsächlichste Bindemittel ist. 20. radial nach außen gerichtete ortsfeste Fräserzahne

Bei der Verwendung von gesintertem Wolframkar- verwendet. Auf den Frgserkörper 11 sind mehrere den

bid oder seinen Legierungen ist es wesentlich, das Lamellen S ähnliche Fräserlamellen 12 aufgeschweißt,

Wolframmonokarbid (WC)' und nicht Wolframb'ifcar- die- im vorliegenden Falle eine gleichförmige Radial·

bid (W₂C) zu verwenden.. WjC ist außerordentlich höhe haben. Einige der Lamellen kufen in Ffihruogs»

brüchig und bindet nicht gut, sondern bildet mit dem 25 rippen fS geringerer RadkÜjefe aus, die die Spitze des

Kobaltbindemittel eine brüchige Verbindung, mög- Werkzeuges in einen ringförmigen Teil, beispieleweise

licherweise W₂CCo₈, und hat deshalb einen geringen einem zu fräsenden Rohr öder ^in Mantelrohr, führen.

Stoßwiderstand. Es zersplittert leicht und hält keine Wie bei der erstbeschriebenen Ausführung weisen

Schneidkante. Selbst in verhältnismäßig kleinen Men- die Lamellen 12 Schlitze J4 auf, die die Lamellen in

gen setzt es die Güte der Sinterkarbide herab. 30 eine Reihe von Segmenten unterteilen. Die radial

Im Gegensatz hierzu hat WC die gewünschte Härte,. :=' auß anliegenden Kanten und die Vorderseiten der La*

insbesondere wenn es mit Kobalt oder anderen zweck- mellenl2 sind mit einem Einfeettungsfiberzug 9 und

dienlichen Bindelegierungen gekittet ist, zeigt es FrSsteilchen 10 versehen.

höhere. Stoßfestigkeit. Bei der Erwärmung von WC Bei der inden Mg. 5 und 6 dargestellten Ausführung

auf seinen Schmelzpunkt zersetzt es sich inGrapHt rand 35 weist ein rohr förmiger oder ringförmiger Fräsgrkörper

eine Flüssigkeit, deren Zusammensetzung noch nicht eine Reihe von radial nath innen gerichteten Fräeer--

bestimmt ist. Diese Flüssigkeit erstarrt zu einem Ge- lamellen 17 auf, die in derselben Weise wie bei den-

misch von WC und W₂C, d&s Einschlüsse beim Schmel- feereits feesehfiefceoen Ausführunggn aufgeschweißt und'

zen gebildeten Karbids enthält. Es ist daher wichtig, daa-Ä Schlitze 1β in eine R«&e v,#tl·Segmenten untef~-

nicht gegossene Karbide, sondern gesinterte Karbide 40 teiit sind.

zu verwenden. ^: - Bei der in den Mg. 5 und 6 dargestellten Ausführung

Beim Einbau der Frlslamellen in die .Hutes 4. ist es 'hafcen die Wände des ringförmigen oder -röhrförmigm

Tjrwfmscht, daß die Temperatur unter dem Schmelz- Fräserkörpers 16 mehrere Bohrungen, die mit "Einfoet-

punkt des Bindemittels gehalten -w'vra, um nachteilige taigsmasse und -iMnterkarMdteikäien^O .gefüllt slisd.

Kornvergrößerangen der Karbidtcrrnchtii!' -and/oder 45 ©ie iaienlamdien 17 sind an ihren radial innen g-§-

liachteilige Verdünnung des Bindemittels Htrt der Ei»- legenen Kanten und an ihren Vorderseiten mit d«Ei die

bettungsmasse zu verhüten. Es wird daher eine Einbet- gesinterten iCarMdieödaeöl© enthaltenden Mastrizen-

tungsmasse gewählt, die -einen Schmelzpunkt zwischen ma-ssenßberzug® überzogen.

•871°-C und 1343" C nat und daher weit unter dem Der Fräser 'arbeit«* in "folgender Weise·:

Schmelzpunkt des Bindemittels (1498° C für Kobalt) 50 BeS ättea darg^si-elken Ausfühaing-en -^ird das

!regt. " Werkzeug·, auf dem dSe 'F-räser a-ufgesetet si»d, ϊ·η«η&ι-

E's können vkle Emfoettungsraassen, Legiertingen solchen "Richtttng gedreht, daß die fY-äsfce'ilehen tra-

u»d ZüsammensetzT-mgen v&rwendet werden. Eiribet- geede'FK<;he jeder Lamdle 12 Sie 'V&r4epSSG%€ bildet,

tungsmatenalren bestehen beispielweise -aas -reinem Das in den verschiedenen Formen dargestellte Werk-

Kupier, Kupfer-Zmfc-Liegiermigen, Kupfer-Siickel-ie- 55 zeug ist besonders zum Fräsen -von Bofofloohfutter-roh-

grerungen, Kttpfer-Z-Mik-^iRckel-Tjegiertmgen, »Kupfer- ren oder Bohrgestängerohren bestimmt, wobei es sich

Silizium-X;egierungen und Tiaeh komplizierteren'Legie- aui die Enden dieser -Röhre auflegt,

rangen -von Köpfer, die "Mangan, 'Wdlfram, Eisen,'SiI- Bei den in4e-n"F-ig. Ϊ 'bis 'S 'Und 4-fergestellten Aus-

ber, "Kadrriiuim, ^Beryllium, -Kdbali: und 'andere Legi«- iillvpungen serikt-s'idi das untere Ende des W-er-kseuges,

rüngsmetaileversdhiedener Mengten «ntha'lten. "Es sind 60 äas unteihäfbder atis-den Kepnlamellen¹12 der'Einbet-

auch Viele der im ΉβηΜ erh&flichen ^?Fic;ke-l-Chrom- tungsmasse 9 und den Frästeilchen 10 bestehenden

'Bop-Legieruffgenztifrieäenstellenfl. Ffäse#laraelk-n Hegt, in das Futterrohr od. dgl -und

Die •gewünschten Eigenschaften Ψάτ die Ehibettungs- führt das Werkzeug bei seinem Arbeiten,-so daß das

masse 9 bestehen darin, daß der Schmelzpunkt -unter Ende -des ^rFutterrcShres -gefräst -wird. '-Im Lauie .dieser

dem Karbi'dbindemittel "Hegt; daß die Eiribettungs- 65 Bearbeitung «verschleißen-die'Fräseilamöllen und legen

'niassedie aus Srntefka-rb'id'beätehenden Teilchen -od«r unverbraucihte ^Fiästeitehen -irti. infolge des'Vorhan-

'Frä^teilchen ΐ£0 netzt-und daß Sie SEmbettungemasse denseins-der Ffästeildhen ist-die Abnutzung-der La-

•z"ah, 'federnd, ■ duktil und -ver-sohleißiest 'ist, so daß 'ein mellen sehr viel geringer als-Öie-Abnutzung des'Futter-

güter 'BtoBaufnehmer eöer ^ein '-Stößpüffer -'für 'die 'rohres-efe- des -anderen "Werkstückes, in-desse'n Boh-

Sinterkarbidteilchen-sfe-HieliTisteHchen-rst. 70 rung das Werkzeug eingreift,

Claims (3)

Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführung kann sich der rohrförmige Fräserkörper 16 über den Rohrstrang oder einen anderen in dem Bohrrohr befindlichen Einsatz legen, so daß der hauptsächlichste Fräsvorgang von den Innenrippen ausgeführt wird. Der Fräserkörper selbst mit seinen mit Frästeilchen gefüllten Lochungen wirkt jedoch auch dann, wenn Teile des Ölbohrungseinsatzes radial aus dem Hauptteil des Einsatzes vorstehen. Beispielsweise kann der Einsatz ein Werkzeugschaft oder ein Räumer sein, der vorstehende Fräser hat. In diesem Falle fräsen die Wolframkarbidteilchen selbst die härtesten Fräserteilchen von den umlaufenden Bohrlochwerkzeugen weg. Eine andere Verwendungsart des Fräsers, insbesondere des ohne Führungsende verwendeten in Fig. 4 dargestellten Fräsers, besteht darin, in die Seite eines Bohrlochfutterrohres eine Öffnung einzuf rasen, mit der ein Ablenkungskeil oder Richtkeil zusammenarbeitet. Jede Fräserlamelle ist mit einer Gruppe von Schlitzen versehen, die die Fräserlamelle in eine Reihe von Segmenten unterteilte. Die Schlitze können völlig mit oder teilweise mit Einbettungsmasse gefüllt oder können auch völlig frei von Einbettungsmasse sein. Der Zweck dieser Schlitze besteht darin, dem radial außen gelegenen Abschnitt jedes Segmentes oder gegebenenfalls den radial innen gelegenen Abschnitten der Segmente zu ermöglichen, bei einem Verschleiß der Lamellen wegzubrechen, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Infolgedessen können Fräserlamellen verwendet werden, die ein ziemlich langes Ausmaß haben. Bei dem Stirnfräsen des Futterrohres, beispielsweise des in den Fig. 7 und 8 dargestellten Futterrohres, ist die Fräsgröße am Futterrohr oder die Abnutzungsgröße des Fräsers für die radial innen und radial außen gelegenen Abschnitte der Futterrohrwand nicht gleich. Beispielsweise haben bei der in Fig. 4 dargestellten Fräserart die Enden des Futterrohres das Bestreben, sich in der bei B in Fig. 8 dargestellten Weise zu erweitern. Die Ursache hierfür ist teilweise in dem seitlichen Druck des Führungsendes des Fräsers innerhalb des Futterrohres zu sehen. Andererseits hat der in Fig. 1 dargestellte Fräser das Bestreben, das obere Ende des Futterrohres nach innen zu drücken, wie dies bei C in Fig. 8 dargestellt ist. Ob nun das obere Ende des Futterrohres nach innen gedruckt wird oder sich bei Verwendung einer vollwandigen Lamelle nach außen erweitert, auf jeden Fall besteht die Tatsache, daß sich die Reibung erhöht und daß die Fräswirkung abnimmt, bis ein Zustand erreicht ist, bei dem das Fräsen undurchführbar wird. Dieser Zustand ist dann er- so reicht, wenn die Tiefe des Schlitzes im Fräser das Fünffache bis Zehnfache der Wandstärke des Futterrohres beträgt. Das Werkzeug muß dann herausgehoben und die Fräserlamellen müssen ausgewechselt werden. Wenn die Länge des gefrästen Futterrohres oder des Bohrgestänges nicht übermäßig groß ist, ist das von geringer Bedeutung. Je nach der Größe und Härte ist es möglich, 3,05 m bis 15,24 m des Futterrohres ohne unzulässige Schwierigkeiten zu fräsen. Beim Fräsen von sehr festen Futterrohren oder Rohrstangen ist dieser Betriebszustand jedoch ziemlich unbefriedigend. Durch Schlitzen der Fräserlamellen in der erfindungsgemäßen Weise fällt der radial außenliegende Abschnitt jedes Segmentes ab, wenn das Segment durchgeschnitten worden ist, so daß also der Fräsvorgang weiter fortgesetzt werden kann, bis die gesamte Fräslamelle zerstört worden ist. Es kann zwar eine kleine Eindrehung des Futterrohres erfolgen, wenn das Ende des ersten Segmentes erreicht worden ist. Das Vorhandensein eines freien Segmentes korrigiert jedoch dieses Betriebsverhältnis, so daß die Bewegung des Endes des Futterrohres, wenn die Lamellensegmente verschleißen, in der Richtung des Pfeiles in Fig. 7 erfolgt, d. h. parallel zur Achse des Futterrohres und des Werkzeuges. Durch Verlängern der Fräserlamellen, die aus der Segmentkernlamelle mit ihrer Einbettungsmasse und ihrem Frästeilchenüberzug bestehen, ist es möglich, erforderlichenfalls mehrere hundert Meter eines Futterrohres oder eines Rohrstranges zu fräsen. Bei allen dargestellten Ausführungen haften die Sinterkarbidteilchen fest an der Einbettungsmasse und werden von der Einbettungsmasse getragen. Die Einbettungsmasse wiederum haftet an der Kernlamelle und wird von der Kernlamelle getragen. Auf diese Weise ist ein starrer Träger hoher Festigkeit geschaffen, der es jedem Frästeilchen möglich macht, seine Fräswirkung auszuüben, bis das Frästeilchen völlig abgenutzt worden ist. Patentansprüche:

1. Werkzeug zum Wegfräsen eines Bohrlochverrohrungsabschnittes, eines Bohrgestängeabschnittes od. dgl., bestehend aus einem an einem Drehgestänge angeordneten Trag- und Führungskörper mit radial vorstehenden, in Längsrichtung sich erstreckenden Stirnfräslamellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräslamellen (5> 12, 17) in Querrichtung in mehrere durch Schlitze (7, 14, 18) voneinander getrennte, bei Verschleiß während des Betriebes hintereinander abbrechende Segmente (8, 15, 19) unterteilt und mit einer mindestens die in Drehrichtung des Werkzeugs weisende Seitenfläche sowie die radial außenliegende Fläche bedeckenden Hartmetallaufpanzerung· (9, 10) versehen sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallele Fräslamellen auf einem nach unten gerichteten und begrenzt nach außen schwenkbaren Arm (2) des Trag- und Führungskörpers angeordnet sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trag- und Führungskörper rohrförmig ausgebildet ist und die Lamellen auf diesem nach innen vorstehend fest angeordnet sind (Fig. 5 und 6).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 964 941;
österreichische Patentschrift Nr. 57 112;
USA.-Patentschriften Nr. 1 801 482, 2 690 218.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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