DE3779867T3

DE3779867T3 - Fräswerkzeug zum Schneiden einer Bohrlochverrohrung.

Info

Publication number: DE3779867T3
Application number: DE3779867T
Authority: DE
Inventors: Gerald D. Lynde; James M. Price
Original assignee: Tri State Oil Tools Inc
Current assignee: Tri State Oil Tools Inc
Priority date: 1986-11-06
Filing date: 1987-08-11
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2007-08-12
Also published as: AU608526B2; US4887668A; NO874622D0; NO874622L; EP0266864A3; AU7655587A; EP0266864B2; DE3779867T2; CA1284100C; EP0266864A2; EP0266864B1; NO177397B; DE3779867D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein verbessertes Fräs- oder Schneidwerkzeug, das radial expandierbare Schneidarme zum Schneiden einer Schacht-Verrohrung besitzt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf verbesserte Schneidklingen an dem äußeren Ende der radial expandierbaren Schneidarme, die in Schneidposition mit der inneren Peripherie der Schacht-Verrohrung in Kontakt treten können.
Bis dato sind Schneidwerkzeuge für das Schneiden der inneren Peripherie von Schacht-Verrohrungen vorgesehen worden, die einen Schneidkörper haben, an dem Schneidarme schwenkbar innerhalb von Schlitzen des Schneidkörpers eingebaut sind, um sie in eine Radialrichtung zu bewegen zwischen einer zurückgezogenen Position, in der das Werkzeug innerhalb der Schacht-Verrohrung abgelassen werden kann, und einer radial expandierbaren Position, bei dem sie in Schneidkontakt mit der inneren Peripherie der Schacht-Verrohrung stehen. Die unteren Endabschnitte der Schneidarme wurden bis dato mit Klingen ausgeformt, die fest einzementierte Karbid- Schneidfragmente oder Chips besaßen, die die Schneidkante bildeten.
Beispielsweise zeigt US-PS 3 331 439 (datiert vom 18. Juli 1967) ein Schneidwerkzeug, das schwenkbar angebrachte Schneidarme besitzt, bei der Klingen an dem unteren Ende der Schneidarme mit hartem Schneidmaterial versehen sind, das darin eingebettet ist. In ähnlicher Weise zeigt US-PS 2 859 943 (datiert vom 11. November 1958) ein Schneidwerkzeug für eine Schachtverrohrung, das schwenkbar angebrachte äußere Arme mit Schneidklingen besitzt, bei denen Karbid- Schneidfragmente oder Tips eingebettet sind, die die Schneidoberfläche bilden. US-PS 3 195 636 (datiert vom 20. Juli 1965) zeigt ein ähnliches Schneidwerkzeug mit einem schwenkbaren Schneidarm und einer Material-Matrix, die mit der Schneidfläche des Arms fest verbunden ist und eingebettete Schneidelemente besitzt.
Ältere Schneidwerkzeuge, so wie sie sich aus den oben genannten Patenten ergeben, benötigen beispielsweise vier oder fünf Stunden, um eine komplette Schneid-Operation durchzuführen, wenn beispielsweise eine Schachtverrohrung mit 48 Inch (= 122 cm) Durchmesser und einer Wanddicke von 1 1/2 Inch (= 3,8 cm) vorliegt.
EP-A-0 231 989 zeigt ein Schneidwerkzeug, das allgemein für Fräswerkzeuge verwendet wird, die zum Schneiden und Entfernen von einer Verrohrung dienen, die fortschreitend vom oberen Ende der Verrohrung vorgenommen wird. Dieses Werkzeug verwendet Schneidklingen, die an ihrem unteren Ende nach hinten gebogen sind relativ zu ihrem oberen Ende in der Drehrichtung. Eine Vielzahl von harten Karbid-Schneidelementen ist an die vorn liegende Fläche der Klingen fest angebracht und bildet planare Schneidflächen.
US-A-0231989 offenbart ein Werkzeug zum Durchtrennen und Fräsen eines Abschnitts einer Schachtverrohrung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Schneidwerkzeug vorgesehen, das in einem Bohrloch rotierbar montiert ist und zum Schneiden einer Verrohrung unter Rotation dient. Es umfaßt:
einen rohrförmigen Schneidkörper mit einem Längsschlitz, der geeignet ist, mit einem Bohrlochseil oder Bohrstrang verbunden zu werden, um in ein Bohrloch abgesenkt zu werden, und der von der zu schneidenden Verrohrung umgeben ist;
einen verlängerten Schneidarm, der von dem Schlitz aufgenommen wird und der im Bereich seines unteren Endes Schneiden aufweist;
und mit dem Schneidwerkzeug verbundene Mittel, die selektiv in einer bestimmten Bohrlochtiefe betätigt werden, das untere Ende des Arms nach außen zu bewegen, um auf die Verrohrung schneidend einzuwirken,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidmittel ein Paar von im wesentlichen ähnlichen Schneidklingen (58, 60) umfassen, die parallel zueinander montiert sind, wobei jede Klinge in Bezug auf die Rotationsachse des Fräswerkzeugs nach hinten geneigt ist und wobei die Schneidmittel wenigstens einen Fuß umfassen, der eine Führungsfläche in Bezug auf die Rotationsachse des Fräswerkzeugs während des Schneidvorgangs aufweist, und
daß eine Vielzahl von Schneideinsätzen bestimmter Größe und Form in einem bestimmten Muster auf der Führungsfläche des Fußes befestigt ist, wobei jeder Schneideinsatz eine exponierte Frontschneidfläche aufweist, eine entgegengesetz te Rückseite, die an der Führungsfläche des Fußes befestigt ist, und eine periphere Oberfläche, die sich zwischen den Flächen erstreckt und eine relativ scharfe Schneide an der Verbindungsstelle der peripheren Oberfläche und der Frontseite definiert, wobei die Schneideinsätze dicht nebeneinander auf der Führungsfläche der Schneidmittel in einer Vielzahl von dicht parallel nebeneinander angeordneten Reihen angeordnet sind, die sich im allgemeinen von der Rotationsachse nach außen erstrecken und in einer Vielzahl von dicht nebeneinander parallel angeordneten Reihen angeordnet sind, die sich im wesentlichen entlang der Rotationsachse erstrecken, wobei die Frontflächen und die zugehörigen Schneiden der untersten Schneideinsätze eine untere, im wesentlichen kontinuierliche Schneidfläche definieren, die sich während des Schneidvorganges fortschreitend abnutzt.
Eine Ausführungsform des Schneidwerkzeuges vorliegender Erfindung hat verbesserte Schneidklingen am äußeren Ende des radial expandierbaren Schneidarms, wobei die Schneidklingen eine Vorderfront-Schneidfläche besitzen, die in Bezug auf die Drehachse des Schneidwerkzeuges eine Schneid- und/oder Fräskante definieren an ihrer radial äußersten Fläche. Die unteren Enden der Vorderfrontschneidflächen sind beide nach innen geneigt in Bezug auf das jeweilige obere Ende der Vorderfrontfläche, wobei sie eine nach innen geneigte Schneidfläche präsentieren, die in Schneidposition mit der Verrohrung in Kontakt tritt. Der Fuß der Klinge hat eine Vielzahl von Hartkarbid-Schneidelementen oder -einsätzen, die in enger Stellung zueinander in einer Vielzahl von aneinanderliegenden Reihen liegen und eine planare Schneidfläche bilden. Sowohl der Schneidenfuß als auch die Karbid-Einsätze werden fortschreitend abgetragen von ihrer äußersten Fläche her, während der Schneidprozeß fortschreitet. Die Hardkarbid-Einsätze, die einen rechteckigen Querschnitt haben, besitzen im wesentlichen parallele Front- und Rückseiten. Die Seitenfläche zwischen der Front- und Rückseite ist nach innen gebogen in Bezug auf die Drehachse des Schneidwerkzeuges, so daß sich ein sogenannter negativer Fräswinkel ergibt, der die Schneid-Effektivität vergrößert und die Effizienz der Schneidflächen während des Schneidvorganges.
Es sei angemerkt, daß die Seitenflächen zwischen den planaren Front- und Rückseiten der Einsätze sich im rechten Winkel (senkrecht) zu den planaren Flächen erstrecken. Deshalb wird wegen der Vorwärts-Einschränkung des oberen Endes der Klinge in Bezug auf die Drehrichtung die Seite oder Mantelfläche der Einsätze an geschrägt um einen gewissen Betrag in Bezug auf die Drehrichtung, und zwar in demselben Maße wie der Betrag der Schrägstellung oder Inklination der planaren Vorderfläche der Klinge. Weiterhin ist eine Vielzahl von Hartkarbid-Schneidelementen, wie beispielsweise zylindrische Scheibchen, in versetzten Reihen auf der Vorderseite angeordnet. Hierbei ergibt sich eine minimale Druckfläche gegen die Verrohrung, wobei die relativ kleinen, versetzt angeordneten Karbidscheibchen oder Schneidelemente kontinuierlich eine frische Schneidkante präsentieren, wenn die Schneidoperation fortschreitet. Hierbei wird der Zeitaufwand des Schneidvorganges minimalisiert. Beispielsweise wird bei der Verwendung vorliegender Erfindung mit einem parallel in Abstand angeordneter Schneidklingen auf jedem Schneidarm eine 48-Zoll-Durchmesser-Verrohrung mit einer Wanddicke von 1,5 Zoll (= 3,8 cm) in weniger als einer Stunde durchschnitten, verglichen mit der zeitlichen Inanspruchnahme bei bekannten Schneidwerkzeugen und Schneidverfahren, bei denen vier Stunden und mehr zur Vollendung einer Schneid-Operation benötigt wurden.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen radial expandierbaren Schneidarm, der eine reversible Klinge an seinem Ende besitzt, die im wesentlichen parallele planare Vorderflächen besitzt, so daß nach dem Verschleiß der vorderen (Leit-)Fläche die Klinge vom Schneidarm entfernt und durch Rotation um 180º reversiert werden kann. Die ursprünglich hintere (Schlepp-)Fläche wird dann die neue Leitfläche, so daß durch Reversion eine neue Schneidfläche der zu schneidenden Verrohrung präsentiert wird. Eine derartige reversible Klinge vergrößert die Lebensdauer der Klinge insbesondere dann, wenn die Klingen geschränkt oder gebogen sind in Bezug auf die Drehachse des Schneidwerkzeuges.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht eine verbesserte Schneidklinge vor, die eine Vielzahl von Hartkarbid-Elementen oder Einsätzen besitzt, die in dichter Anordnung zueinander in benachbarten Reihen auf der Vorderseite der Klinge sitzen und eine planare Leit-Schneid-Fläche bilden. Die Einsätze haben generell parallele planare Vorder- und Rückseiten, wobei die Rückseite mit dem Klingenfuß fest verbunden ist und ihre Vorderseiten eine planare Schneidfläche bilden. Die Mantelfläche der Einsätze zwischen den parallelen Seiten erstreckt sich entlang einer Längsachse, die im wesentlichen rechtwinklig zu der planaren Schneidfläche liegt und die einen relativ kleinen Durchmesser haben, so daß sich kontinuierlich eine scharfe Kante von benachbarten, sukzessiven Karbid-Einsätzen präsentiert, wenn die Karbid-Einsätze fortschreitend abgenutzt werden von ihren radialen Außenflächen, während die Schneidoperation sich fortsetzt. Die Hartkarbid-Einsätze sind beispielsweise durch Hartlöten an die betreffende Oberfläche der Klinge befestigt und bilden eine Schneidkante, die sich eingräbt oder einbeißt in die innere periphere Fläche der sie umgebenden, zu schneidenden Verrohrung.
Die Erfindung wird nun exemplarisch beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt, teilweise als Ansicht, der ein Schneid- oder Fräswerkzeug zeigt, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die innerhalb einer Verrohrung positioniert ist, und bei der schwenkbar angebrachte Schneidarme in radial zurückgezogener Position dargestellt sind, so daß das Werkzeug innerhalb der Verrohrung abgesenkt werden kann, um an die innere Peripherie der Ver rohrung anlegbar zu sein;
Fig. 2 eine Detailansicht gemäß Fig. 1, bei der das Werkzeug mit seinen schwenkbeweglichen Schneidarmen sich in einer radial expandierten Position befindet, bei der die Schneidklingen sich in Schneidkontakt mit der inneren Peripherie der Verrohrung befinden;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des unteren Armes des Schneidarmes unter Darstellung der verbesserten Schneidklingen, die sich daran befinden;
Fig. 4 eine Vorderansicht, die die planare Stirnfläche der Klinge zeigt, die an dem unteren Ende des Schneidarmes in Schneidkontakt mit der inneren Peripherie der zu schneidenden Verrohrung zeigt;
Fig. 5 eine Schnittansicht entsprechend der Linie 5-5 gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine Ansicht von unten auf die Schneidklinge gemäß vorliegender Erfindung, im wesentlichen entlang der Linie 6-6 der Fig. 4;
Fig. 7 eine Seitenansicht der Schneidklingen gemäß Erfindung, im wesentlichen gemäß Linie 7-7 der Fig. 4;
Fig. 8 eine vergrößerte Seitenansicht der zylindrischen Karbid-Scheiben, die auf der Basis der Schneidklingen angebracht sind;
Fig. 9 eine Vorderansicht ähnlich der Fig. 4, bei der jedoch die Schneidklingen in verbrauchtem bzw. verschlissenem Zustand dargestellt sind;
Fig. 10 eine auseinandergezogene Darstellung, die das untere Ende des Schneidarmes und eine Schneide zeigt, die vom Schneidarm abgebaut ist, wobei die Karbid-Scheiben die planare Schneidfläche der Klinge bilden;
Fig. 11 eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung, die einen modifizierten Schneidarm und Klinge zeigt, die insbesondere zum Schneiden einer Vielzahl von konzentrischen Verrohrungen dienen;
Fig. 12 einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 12-12 der Fig. 11;
Fig. 13 eine Bodenansicht des modifizierten Schneidarmes im wesentlichen der Linie 13-13 gemäß Fig. 11;
Fig. 14 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt einer weiteren Ausführungsform eines Schneidwerkzeuges gemäß Erfindung, bei dem die expandierenden Schneidarme schwenkbar angebracht sind auf einem kombinierten Schneid- und Fräswerkzeug, bei dem zuerst die Verrohrung geschnitten und anschließend ein Verrohrungsabschnitt fortschreitend weggefräst wird, beginnend vom oberen ringförmigen Ende des Verrohrungsabschnittes;
Fig. 15 eine Seitenansicht eines radial expandierenden Schneidarmes der Ausführungsform gemäß Fig. 14, dargestellt abgenommen vom Schneidwerkzeug;
Fig. 16 die Endansicht des radial expandierenden Armes gemäß Fig. 15, wobei die schneidende Stirnfläche der Klinge zu sehen ist, die nach innen eingestellt ist von ihrem oberen Ende in Bezug auf die Rotationsrichtung;
Fig. 17 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die eine weitere Ausführungsform eines Schneid- und Fräswerkzeuges gemäß der Erfindung darstellt, bei dem ein kombiniertes Schneid- und Fräswerkzeug dargestellt ist, das eine Vielzahl von Klingen hat, die an dem unteren Ende eines Schneidarmes befestigt sind und die den Schneidarm in einer zurückgezogenen Position zeigt;
Fig. 18 eine Ansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 17, bei der jedoch die Schneidarme in radial expandierter Position dargestellt sind;
Fig. 19 eine vergrößerte Seitenansicht eines Schneidarmes, der von dem Schneidwerkzeug gemäß Fig. 18 abgenommen und die eine Vielzahl von Schneidklingen gemäß vorliegender Erfindung darstellt;
Fig. 20 eine Endansicht des Schneidarmes gemäß Fig. 19.

Beschreibung der Erfindung

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, insbesondere auf die Fig. 1 und 2. Mit der Bezugszahl 10 ist eine Schacht-Verrohrung bezeichnet. Ein Bohrstrang bzw. Bohrseil ist allgemein mit 12 bezeichnet. Der Strang besitzt ein unteres, mit Gewinde versehenes Ende 14, das mit dem oberen Ende eines Tauchstückes 16 verschraubt ist. Letzte res umschließt eine Zentralbohrung 18, die Bohrflüssigkeit vom Bohrstrang 12 und von einer Oberflächen-Lokation aufnimmt. Ein unteres, mit Gewinde versehenes Ende 20 des Tauchstückes 16 ist verschraubt mit dem oberen Ende eines Schneidwerkzeuges, das allgemein mit der Bezugszahl 22 bezeichnet ist.
Das Schneidwerkzeug 22 besitzt einen rohrförmigen Schneidkörper 24 mit einer Zentralbohrung 26, in der Hydraulikelemente, allgemein mit der Bezugszahl 28 bezeichnet, eingebaut sind. Die Hydraulikelemente reagieren auf die fließende Bohrflüssigkeit vom Bohrstrang 12 und sind hydraulisch zu aktivieren, wie weiter unten beschrieben werden wird. Das Schneidwerkzeug 22 hat einen unteren Schmalteil 30 mit reduziertem Durchmesser, der ein mit Innengewinde versehenes Ende 32 besitzt. Drei sich in Längsrichtung erstreckende Schlitze 34 sind peripher beabstandet um die Peripherie eines rohrförmigen Schneidkörpers 24 angeordnet, der sich an das Schmalteil 30 anschließt. Diese Schlitze nehmen drei längliche Schneidarme 36 auf, die einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben mit einer Längsachse 37. Jeder längliche Schneidarm 36 hat ein oberes Ende 38, das schwenkbar über einen Splint 40 am Schneidkörper 24 befestigt ist, und ein unteres Ende 42, das sich nach unten erstreckt. Eine Extension oder Nase 44 erstreckt sich vom oberen Ende 38 nach oben. Längliche Schneidarme 36 können freischwenkbar zwischen der zurückgezogenen Position gemäß Fig. 1 zum Absenken innerhalb der Verrohrung 10, und einer radial expandierten Position, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, bei der die unteren Enden 42 der Arme 36 radial nach außen geschwungen sind, in einen Schneidkontakt mit der Peripherie der Vorrohrung 10, die zu zerschneiden ist, verschwenkt werden.
Bohrschächte können mehrere, konzentrische Verrohrungsstränge aufweisen, die geschnitten werden müssen, so daß die Länge der Arme 36 und das Ausmaß der Schwenkbewegung vorgewählt werden müssen entsprechend der Zahl und dem Abstand der zu zerschneidenden, konzentrischen Verrohrungsstränge. Die Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 1 bis 10 dargestellt ist, ist insbesondere geeignet zum Schneiden bzw. Fräsen eines einzigen Verrohrungsstranges. Die Ausführungsform gemäß den Fig. 11 bis 13 sind geeignet, eine Vielzahl von konzentrischen Verrohrungssträngen zu zerschneiden, falls gewünscht. Bei dem Schneiden eines einzelnen Verrohrungsstranges kann das Schneiden normalerweise in einem einzigen Arbeitsgang innerhalb des Schachtes durchgeführt werden, indem Bohrflüssigkeit unter Druck von der Oberfläche her durch den Bohrstrang 12 geführt ist und indem der Bohrstrang 12 rotiert wird und das Schneidwerkzeug 22 mit Schneidarmen 36 in eine radial expandierte Position in schneidendem Kontakt mit der Peripherie der Verrohrung 10 gebracht wird. Die Gelenkverbindungen zwischen den Armen 36 und dem Schneidkörper 24 sind so konstruiert, daß die Verbindungen ausreichen, um ein Drehmoment zu übertragen, wie es erforderlich ist, um das Schneiden der Verrohrung 10 zu ermöglichen.
Um die unteren Enden 42 der Schneidarme 36 radial nach außen in die expandierte Schneidposition in Bezug auf die Verrohrung 10 zu bringen, gehören zu den Hydraulikelementen 28 ein Kolben 46, der innerhalb des Schneidkörpers 24 eingebaut ist und der kontinuierlich durch eine Feder 48 nach oben gedrückt wird. Ein Paar im Abstand liegende Verengungen oder O-Ringe 50 sind vorgesehen
und so formatiert, daß sie eine Verengung des nach unten gerichteten Flusses der Bohrflüssigkeit ergeben. Ein Indikator 52 im Bereich des oberen O-Ringes 50 besitzt eine Vielzahl von Bohrungen 54; wenn ein bestimmter Flüssigkeitsdruckunterschied erreicht ist, bewegt sich der Kolben 46 nach unten und kontaktiert die Nasen 44, so daß die Schneidarme 36 radial nach außen geschwenkt werden und in Bezug auf die Verrohrung 10 eine Schneidposition gelangen. Wenn die Schneidarme 36 nach außen geschwenkt werden in Kontakt mit der Verrohrung 10, wird ein verringerter Flüssigkeitsdruckunterschied angezeigt an der Oberfläche, so daß eine Bedienungsperson darauf aufmerksam gemacht wird, daß die Schneidarme 36 sich in der expandierten Schneidposition an der inneren Peripherie der Verrohrung 10, die zu zerschneiden ist, befinden.
Ein wichtiges Detail dieser Erfindung ist die verbesserte Schneidklingen-Anordnung 57, die am unteren Ende eines jeden Schneidarmes 36 angebracht ist. Die Schneidklingen-Anordnung 57 umfaßt ein Paar von im wesentlichen identischen Klingen 58 und 60. Zur Vereinfachung werden dieselben Bezugszahlen für gleiche Elemente der Klingen 58 und 60 verwendet. Der Schneidarm 36 besitzt ein Paar Schlitze oder Nuten 62 und 64, die in seinem unteren Ende 42 ausgeformt sind. Die Nuten 62 und 64 begrenzen ein Paar durchgehender Gabelformen, die eine gemeinsame Zinke bzw. gemeinsamen Finger 66 in der Mitte und ein Paar Außenzinken oder -finger 68, 70 auf gegenüberliegenden Seiten des Fingers 66 ausbilden. Die Finger 66, 68 und 70 besitzen quer in Flucht liegende Bohrungen 72. Die Klingen 58 und 60 besitzen Schenkel 74, die in die Nuten 62 und 64 hineinragen; ein Paar Bohrungen 76 in den Schenkeln 74 liegen quer in Flucht mit den Bohrungen 72 der Finger 66, 68 und 70. Passende Kombinationen 78 von Schrauben und Bolzen werden von den quer in Flucht liegenden Bohrungen 72 und 76 aufgenommen und sichern die Klingen 58 und 60 innerhalb der Schlitze 62 und 64.
Jede Klinge 58, 60 besitzt einen Fuß 80 mit einer planaren Vorderseite 82 und einer im wesentlichen planaren Rückseite 84. Die Vorderseite 82 bildet eine Leitfläche, die der Rotationsrichtung zugewandt ist; die Rückseite 84 bildet eine Nachlauffläche in Bezug auf die Drehrichtung. Die Klinge 58 verbreitert sich vom Schenkel 74 und bildet einen im wesentlichen dreieckigen Umriß - gesehen von vorn auf die plane Vorderseite 82. Die Klingen-Vorderseite besitzt einen inneren und äußeren Apex 86 bzw. 88, die innere und äußere Flächen begrenzen. Die in Axialrichtung außenliegende Fläche, die durch den Apex 88 gebildet ist, definiert die Schneidkante, die die innere Peripherie der Verrohrung 10 in Schneidstellung kontaktiert.
In Bezug auf die Längsachse 37 des länglichen Schneidarmes 36 besitzt die Klinge ein oberes Ende 58A, ein unteres Ende 58B, eine innere und äußere Schrägseite 58C bzw. 58D. Die äußere Schrägseite 58D liegt der zu schneidenden Verrohrung 10 zugewandt. Ein unteres Ende 58B ist teilweise ausgeschnitten und bildet ausgeschnittene Flächen 58E.
Unter besonderem Hinweis auf die Fig. 6, 7 und 10 ist zu vermerken, daß die Außenfinger 68 und 70 jeweils eine Außenfläche 68A bzw. 70A und eine Innenfläche 68B bzw. 70B definieren. Der mittlere Finger 66 definiert gegenüberliegende Flächen 66A und 66B. In Bezug zur in Radialrichtung ganz außen liegenden Seite des Schneidarms 36 wird der Finger 68 nach oben und der Finger 70 nach unten schmaler, so daß sich der Finger 68 zu seinem unteren Ende verdickt und der Finger 70 zu seinem oberen Ende verdünnt. Im Hinblick auf die Drehrichtung ist das untere Ende 58B der Klinge 58 nach hinten um einen Winkel A abgebogen (vgl. Fig. 7). Der Winkel A ist opitmal etwa 5º mit einem optimalen Bereich etwa zwischen 1º und 15º. Unter bestimmten Anwendungsbedingungen dürfte auch ein Winkel von bis zu 20º adäquat funktionieren.
Auf der planaren Leitfläche 82 im Bereich des Apex 88 und auf der planaren Spurfläche 84 im Bereich des Apex 86 ist eine Vielzahl von harten Karbid-Schneidelementen oder -einsätzen befestigt. Diese umfassen zylindrische Karbid-Scheibchen oder Knöpfe 90, die mit hinreichender Hartverlötung oder dergleichen auf der planaren Fläche 82 und 84 des Fußes 80 befestigt sind. Die Einsätze oder Scheibchen 90 sind vorzugsweise in versetzten Reihen angeordnet, die sich von den Apexes 86 und 88 erstrecken. Dabei haben die äußeren Reihen z. B. jeweils sieben oder sechs Scheibchen, wie Fig. 2 zeigt. Eine dritte Reihe besitzt zwei Scheibchen 90. Erfahrungsgemäß arbeitet zufriedenstellend ein Scheibchen mit einer Dicke von 3/16 Zoll ( 4,8 mm), einem Durchmesser von 3/8 Zoll ( 9,5 mm). Ein solches Scheibchen wird unter dem Handelsnamen "Sandvik S 6" von der Sandvik Company, Housten, Texas, vertrieben.
Jedes zylindrische Scheibchen 90 besitzt eine Frontseite 90A, das die Schneidseite für die Vorderseite 82 bildet, und eine gegenüberliegende Rückseite 90B, die bündig mit dem stützenden Fuß 80 liegt und mit diesem verlötet ist.
Jedes zylindrische Scheibchen 90 besitzt eine Frontseite 90A, das die Schneidseite für die Vorderseite 82 bildet, und eine gegenüberliegende Rückseite 90B, die bündig mit dem stützenden Fuß 80 liegt und mit diesem verlötet ist. Eine zylindrische Fläche 90C verbindet die Seiten 90A und 90B und erstreckt sich entlang einer Linie oder Längsachse im rechten Winkel zu den planaren Front- und Rückseiten 90A und 90B. Eine ringförmige Schneidkante 90D, die an der Zusammenführung von Frontseite 90A und zylindrischer Fläche 90C ausgebildet ist, gräbt oder beißt sich in die innere periphere Fläche der Verrohrung 10, wenn sie sich in schneidendem Kontakt dazu befindet, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Frontseiten 90A der Scheibchen 90 bilden die vorneliegende Schneidfläche auf der Klinge 58 und erstrecken sich in einem Winkel A relativ zur Rotationsachse (vgl. Fig. 7); dabei ergeben sie eine negative Fräsfläche für die Seiten 90A und die ringförmigen Schneidkanten 90D. Resultierend aus der Einbiegung der vornliegenden Schneidflächen der Klingen 58 und 60 mit den unteren Enden 58B rückwärtig zu den oberen Enden 5ßA in Bezug auf die Rotationsrichtung, besitzen die zylindrischen oder ringförmigen Flächen 90C jedes Scheibchens 90 Längsachsen, die in einem Winkel B relativ zu der Querachse des länglichen Schneidarmes 36 liegen. Der Winkel B ist gleich dem Winkel A, da die ringförmige Oberfläche 90C sich entlang einer Längsachse in rechtem Winkel zu den Seiten 90A und 90B erstreckt. Dementsprechend präsentiert sich die scharfe ringförmige Schneidkante 90D der inneren Peripherie der Verrohrung 10, die zu schneiden ist, während des ersten Kontaktes der Karbid-Scheibchen 90 mit der Verrohrung 10. Es sei angemerkt, daß sich irgendwelche Leerflächen zwischen den Scheibchen 90 während der Löt-Vorgänge füllen, beispielsweise mit einer Nickel-Silber-Verbindung. Dementsprechend ist eine relativ ununterbrochene ausgeglichene planare vordere Schneidfläche vorhanden, die durch die Vielzahl von Scheibchen 90 hervorgerufen wird.
Wenn die Schneidoperation mit einem ungebrauchten oder neuen Karbid-Scheibchen 90 eingeleitet wird, kontaktiert anfangs die scharfe Kante 90D die innere Peripherie der zu schneidenden Verrohrung. Bei fortschreitender Schneidoperation und Verschleiß der Klingen 58, 60 werden sukzessiv Karbid-Scheiben 90 und Schneidkanten 90D kontinuierlich der inneren Peripherie präsentiert, da die Scheibchen 90 mit den ringförmigen Schneidkanten 90D versetzt in drei Reihen angeordnet sind und progressiv verschleißen von der radial äußersten Fläche der Klinge 58 und 60. Lediglich die scharfe Schnittkante 90D eines Scheibchens 90, nicht die gesamte Breite der zylindrischen Fläche 90C ist anfangs mit der Verrohrung 10 in Kontakt, da die Fläche 90C einen negativen Fräswinkel, definiert durch den Winkel B, besitzt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird insbesondere darauf hingewiesen, daß die äußere. Seite 58D der Klinge 58 sich in Bezug auf die innere Seite 58C in einer hinteren Position befindet relativ zu der Rotationsrichtung, wie sie durch den Winkel C definiert ist. Dies verschränkt entsprechend die zylindrische Oberfläche 90C des Scheibchens 90, so daß ein größerer Anteil der ringförmigen Schneidkante 90D des Scheibchens 90 in einem Winkel relativ zur Verrohrung 10 präsentiert ist. Der Winkel C ist vorzugsweise derselbe wie der Winkel A und B.
Das Hardkarbid-Scheibchen 90 hat eine Dicke D gemäß Fig. 6 von etwa 3/16 inch (= 4,8 mm). Die Dicke des Fußes 80 der Klinge 58 - E - in Fig. 6 beträgt vorzugsweise etwa 3/8 inch (= 9,5 mm) oder etwa 2 · die Dicke des Scheibchens 90. Üblicherweise ist eine Dicke des Unterteils 80 von etwa 2-4 · der Dicke des Einsatzes oder Scheibchens 90 funktionsmäßig ausreichend. Um den Widerstand oder Zug (drag) zu minimalisieren, der durch den Kontakt der Klingen 58 an der Verrohrung 10 zustande kommt, wird das Material der Klinge 58 aus weichem, unlegiertem Stahl hergestellt, der eine Brinell-Härte im Bereich von etwa 145 besitzt, wobei die optimale Brinell-Härte etwa zwischen 130 und 160 liegt. Die Karbid-Scheibchen 90 haben eine Rockwell-A-Härte von etwa 85 bis 88, die etwa 7-9 · härter ist als die des Materials, aus dem die Klinge 58 hergestellt ist. Für befriedigende Ergebnisse wird angenommen, daß das Scheibchen 90 wenigstens etwa 3 · härter sein sollte als die Klinge 58.
Die zu schneidende Verrohrung hat eine Brinell-Härte von etwa 200; die Karbid-Scheibchen 90 sind etwa 5 · härter als die Verrohrung 10. Aus der Tatsache, daß das Unterteil 80 aus einem Material hergestellt ist, das um ein Vielfaches weicher ist das der Karbid-Scheibchen 90, resultiert, daß die sich durch Verschleiß ergebende flache Oberfläche des Unterteils 80 ein Minimum an Reibung ergibt, das wiederum ein minimales Drehmoment bei der Rotation des Bohrstranges 12 und des Schneidwerkzeuges 22 erfordert. Der Abstand F in Fig. 6 zwischen den Klingen 58 und 60 sollte groß genug sein, um die Späne, die während der Schneidoperation anfallen und durch die Klinge 58 erzeugt werden in Bezug auf die Rotationsachse, aufzunehmen. Ein Abstand F von etwa 1/2 Zoll (= 12.5 mm) ist als ausreichend befunden worden.
Es sei angemerkt, daß sich Scheibchen 90 sowohl auf der anliegenden inneren Seite 58C der Klinge 58 als auch auf der äußeren Seite 58D befinden. Scheibchen, die sich im Bereich der inneren Seite 58C befinden, sind während der Schneidoperation ungenutzt und werden nur gebraucht, nach Umdrehung der Klinge 58 nach Verschleiß der äußeren Seite 58D. Die Klingen 58 und 60 werden reversiert (umgedreht) nach der Entfernung des Schneidwerkzeuges 22 aus dem Bohrschacht; die inneren Seiten 58C werden dann die äußeren Seiten 58D. Die Klingen 58 und 60 werden üblicherweise nach ungefähr einem Verschleiß von 1 Zoll reversiert.
Gemäß einem spezifischen, jedoch nicht begrenzenden Beispiel, bei dem ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 10 genutzt wurde, um eine Verrohrung mit 48 Zoll (= 122 cm) Durchmesser und einer Wanddicke von 1 1/2 Zoll (= 3,8 cm), waren die Klingen 58 und 60 in Winkeln A, B und C von etwa 5º angeordnet. Ein Drehmoment von etwa 5000 foot pounds (6779 Mm) wurde eingesetzt und eine Rotations geschwindigkeit von etwa 120 UpM wurde verwendet mit einem Flüssigkeitsdruck von ungefähr 500 bis 600 psi (= 3447 bis 4137 KN/ma). Versuchsresultate von mehreren verschiedenen Schneidoperationen wurden erzielt, um eine Verrohrung von 48 Zoll Durchmesser in weniger als einer Stunde zu schneiden.
Im Vorgehenden wurden die Einsätze (Scheibchen) 90 als zylindrische Scheibchen beschrieben; es sei angemerkt, daß andere Gestaltungen der Einsätze 90 ebenfalls befriedigend funktionieren, beispielsweise Einsätze in Form von Quadraten, Rechtecken oder Dreiecken. Es ist jedoch erwünscht, daß die Schneideinsätze parallele planare Vorder- und Rückseiten aufweisen, mit kreisförmigen Seitenflächen zwischen den Parallelseiten, die sich zu rechten Winkeln zu den Parallelseiten erstrecken.
In den Fig. 11 bis 13 ist eine andere Ausführungsform eines Schneidarmes dargestellt, die speziell dafür geeignet ist, vielfach konzentrische Verrohrungsstränge zu durchschneiden. Ein Schneidarm 36A besitzt ein oberes Ende 38F mit einer Nase 44F und einem unteren Ende 42F. Klingen 58F und 60F sind auf dem unteren Ende des Arms 36A durch Kombinationen 78F von Bolzen und Muttern montiert, in ähnlicher Weise wie an den Armen 58 und 50 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 10. Die Klingen 58F und 60F sind nicht als reversibel dargestellt. Sie können jedoch wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 10 reversibel hergestellt sein. Um durch eine Vielfach-Verrohrung hindurchzuschneiden, müssen die Schneidarme 36A mit einem maximalen Abstand nach außen vorstehen und mehr als eine Verrohrung gleichzeitig kontaktieren können. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, daß die Länge des länglichen Schneidarms 36A, der mit einer Schneidfläche versehen ist, eine beträchtliche Länge besitzt.
Wie insbesondere in Fig. 12 dargestellt ist, besitzt die Außenseite 37B des länglichen Armes 36A eine Leitreihe von Karbid-Schneidelementen oder -Einsätzen, die äls Scheibchen 90F entlang der Leit-Oberfläche 37C dargestellt sind und als eine im wesentlichen parallele Marschreihe von Scheibchen 90F, die auf einem Einsatz 37D der Fläche 37B liegen. Die Karbid-Scheibchen 90F haben ihre äußeren planaren Seiten angeordnet in einem Winkel G relativ zu der Drehrichtung, wobei dies derselbe Winkel ist wie der Winkel C der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 10. Hierbei ergibt sich ein negativer Fräswinkel beim Kontakt der anliegenden Verrohrungsstränge. Die Karbid-Scheibchen 90F sind identisch zu den Karbid-Scheibchen 90, die in der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 10 dargestellt sind.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dargestellt in den Fig. 14 bis 16; diese ist insbesondere zum Schneiden und Fräsen von Verrohrungen innerhalb eines Bohrschachtes gedacht. Das Schneid- und Fräswerkzeug 22B ist speziell geeignet zum Schneiden und Fräsen eines Verrohrungsabschnittes, um ein "Fenster" einer vorbestimmten Länge aus der Verrohrung zu entfernen. Das Schneid- und Fräswerkzeug 22B umfaßt expandierbare Schneidarme 36B, die zwischen einer expandierten und einer zurückgezogenen Position an gewählten Tiefen bewegt werden können. Dieses Werkzeug wird oft als "section mill" (= Abschnittsfräse) bezeichnet. Die sogenannte section mill wird insbesondere verwendet bei seitlichen Operationen, um seitlich in bestehenden Bohrlöchern zu arbeiten.
Wie in Fig. 14 dargestellt, besitzt das Schneid- und Fräswerkzeug 22B einen rohrförmigen äußeren Schneidkörper 24B und eine Zentralbohrung 268, die ein unter Druck stehendes Fluid von einer Oberfläche-Lokation erhält. In den rohrförmigen Schneidkörper ist ein Mandrel 92 eingebaut, das obere und untere Drosseln 94 und 96 besitzt, die Einschnürungen bilden. Ein Ring 98 im Bereich des oberen Endes des Mandrel 92 besitzt eine Vielzahl von kreisförmig in Abstand stehenden Öffnungen 100, durch die die Bohrflüssigkeit fließen kann. Ein Kolben 102 ist an der äußeren Peripherie des Mandrel 92 fest verbunden und bewegt sich mit ihm. Eine Feder 104 ist eingespannt zwischen einem Flansch 106, der einen Anschlag am Körper 24B, und einem Flansch 108 am Kolben 102 eingespannt und drückt das Mandrel 108 immer in eine obere Position.
Der Schneidkörper 248 besitzt eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen 34B, die in Abstand kreisförmig um ihn herum angeordnet sind. In jedem Schlitz 34B ist ein Schneidarm 36B gelenkartig mit Hilfe von Gelenkbolzen 40B am Körper 248 angebracht. Der Schneidarm 36B besitzt eine Kulissenfläche 110 auf seiner inneren Rückseite. Bei einer Bewegung des Mandrels 92 nach unten berührt das untere Ende des Mandrels 92 die Kulissenfläche 110 und bewegt den Schneidarm 36B um den Gelenkbolzen 408 nach außen in eine Schneidkontaktposition mit dem anliegenden Verrohrungsgehäuse. Die innere Peripherie der Verrohrung wird zunächst für eine Schneidoperation in Horizontalrichtung kontaktiert und anschließend wird das obere ringförmige Ende der Verrohrung fortschreitend gefräst oder stückweise entfernt, wie es in der Technik zur Entfernung von bestimmten Verrohrungssektionen bekannt ist.
In den Fig. 15 und 16 ist der Schneidarm 36B außerhalb des Schneidwerkzeuges 22B dargestellt. Die radial außenliegende Fläche des Schneidarms 368 ist mit 112 bezeichnet; die Vorderfläche des Schneidarmes 36B in Bezug auf die Rotationsachse ist mit 114 bezeichnet. Auf der radial äußeren Fläche 112 ist eine Schneidfläche 116 angebracht, die ein Unterteil 118 mit einer vornliegenden planaren Fläche 120 und einer hintenliegenden gefüllten Fläche 122 dargestellt, jeweils in Bezug auf die Rotationsachse des Schneidwerkzeuges 22B. Der Unterteil 118 besitzt eine untenliegende Fläche bei 123. Reihen von Hartkarbid-Schneideinsätzen oder Scheibchen 124 sind auf der planaren Leitfläche 120 des Unterteils 118 montiert. Sie bilden eine planare vorneliegende Schneidfläche der Klinge 116. Jedes Scheibchen 124 ist identisch dem Scheibchen 90, wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-10 dargestellt.
Die Klinge 116 ist an ihrem unteren Ende hinsichtlich der Drehachse und dem oberen Ende der Klinge nach hinten geneigt. Ein Winkel A1 gemäß Fig. 16 zeigt die Verschränkung der Klinge 116. Als Optimum wurde gefunden, daß der Winkel A1 zwischen 3 und 5º liegt. Es kann angenommen werden, daß ein Winkel A1 zwischen 1º und 10º befriedigend funktioniert. Es kann angenommen werden, daß ein Winkel A1 bis zu 20º unter bestimmten Bedingungen ebenfalls noch funktioniert. Scheibchen oder Einsätze 124 besitzt planare, parallele Vorder- und Hinterseiten mit einer kreisförmigen Fläche zwischen den Seiten, der in einem rechten Winkel hierzu steht. Er ist angeordnet in einem Winkel B1 relativ zu der Querachse des länglichen Armes 36B, die von derselben Größenordnung ist als der Winkel A1. Demnach wird ein negativer Kreiswinkel durch die untere Fläche 123 vorgesehen und durch die vorneliegende planare Schneidfläche bei der Rotation des Fräswerkzeuges 22B. Die Dicke D1 des Unterteils 118 beträgt etwa 3/8 Zoll, d. h. etwa das Zweifache der Dicke der dazugehörigen Scheibchen 124, die vorzugsweise etwa 3/16 Zoll beträgt. Das Unterteil 118 hat vorzugsweise eine Dicke von etwa dem 2-4fachen der Dicke der zugehörigen Scheibchen 124. Die Härte des Unterteils 118 ist ähnlich dem gemäß Ausführungsform der Fig. 1 bis 10.
Während der Schneidoperation kontaktieren Anfänglich die äußersten Kanten der Klingen 116 die innere Peripherie der im Bereich liegenden Verrohrung, um dort die Verrohrungswand zu durchschneiden. Nachdem die Verrohrungswand durchschnitten ist, wird eine gewünschte Abschnittslänge der Verrohrung durch fortschreitendes Fräsen oder Schneiden des oberen ringförmigen Endes der Verrohrung entfernt, die durch den Horizontalschnitt gebildet ist, bis die gewünschten Verrohrungsabschnitte entfernt sind.
Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel einer sogenannten section mill wird nunmehr in den Fig. 17-20 dargestellt. Ein schwenkbar angebrachter Schneidarm wird verwendet, mit Schneidklingen und Schneideinsätzen gemäß vorliegender Erfindung.
Ein Mandrel oder "kelly" wird bei 16C in den Fig. 17 und 18 dargestellt. Er besitzt eine Zentralbohrung 18C. Das Mandrel 16C kann mit einem passenden Bohrstrang verbunden werden und von einer Oberflächenlokation bedient und gesteuert werden. Ein rohrförmiger Schneidkörper wird im allgemeinen bei 24C dargestellt; er besitzt eine Zentralbohrung 26C, die den unteren Abschnitt des Mandrel 16C aufnimmt. Der Schneidkörper 24C ist so montiert, daß er axiale Längsbewegungen relativ zum Mandrel 16C vollführen kann.
Das Mandrel 16C umfaßt eine untere ringförmige Drossel 126, die eine Art Bedienungsdrossel darstellt. Eine untere ringförmige Ausdehnung oder Vergrößerung 128 am Mandrel 16C bildet eine äußere ringförmige kulissenoberfläche 130. Eine obere ringförmige Ausdehung oder Vergrößerung 132 am Mandrel 16C bildet einen Kolben und besitzt einen Flansch 134 als Anschlag für den Schneidkörper 24C. Eine Kolbenkammer 136 ist vorgesehen oberhalb des Kolbens oder der ringförmigen Erweiterung 132 vorgesehen. Eine Flüssigkeitsbohrung 38 liefert Flüssigkeit an die Kolbenkammer 136 zur Bewegung nach oben des Körpers 174 relativ zum Mandrel 16C, wenn Flüssigkeitsdruck durch die Bohrung 18C von einer Oberflächenlokation aufgebracht wird. Der Schneidkörper 24C besitzt einen inneren Flansch 139, der eine Anschlagfläche für den Kolben 132 ergibt und als Anschlag in der expandierten Position des Schneidarmes 36C wirkt, wie in Fig. 18 dargestellt. In ähnlicher Weise wirkt ein innerer Flansch 141 als Anschlag, um die relative Bewegung nach unten des Körpers 24C in der zurückgezogenen Position des Schneidarmes 36C zu begrenzen, wie in Fig. 17 dargestellt.
Der Schneidkörper 24C besitzt eine Vielzahl von eingeformten Schlitzen 34C; Schneidarme 36C sind um Schwenkbolzen 40C schwenkbar in die Schlitze 34C eingebaut. Der Schwenkarm 36C besitzt einen oberen und einen unteren Klingenkopf 142, wie insbesondere aus der Fig. 19 und 20 hervorgeht. Eine Kulissenfläche 143 ist auf der rückwärtig inneren Fläche der Arme 36C vorgesehen.
Der Klingenkopf 142 besitzt eine Vielzahl von Klingen 144, die auf diesem in einer im wesentlichen parallelen Anordnung aufgesetzt sind; untereinander haben sie beispielsweise einen Abstand von etwa 3/4 Zoll. Jede Klinge 144 hat einen Grundkörper 145 mit einer mitgeführten Rückseite 146 und einer Stirnseite 148, die vorne liegt. Die unteren Enden der Klingen 144 sind mit 150 bezeichnet. Sie bilden eine Fläche am unteren Ende, die auf dem oberen kreisförmigen Ende einer Verrohrung reitet, die fortschreitend vom Ende der Verrohrung her weggefräst oder abgespant werden soll. Reihen von versetzt angeordneten Einsätzen oder Scheibchen 154 sind auf der planaren Stirnseite 148 jeder Klinge 144 befestigt. Sie definieren eine vornliegende Schneidfläche 156 und eine untere Schneidkante oder Fläche entlang der unteren Endfläche 150 der Klingen 144. Klingen 144 und Einsätze 154 sind identisch in ihren Dimensionen entsprechend Scheibchen und Klingen gemäß Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 10. In gleicher Weise sind die Winkel A2 und B2 in Fig. 20 identisch zu den Winkeln A und B der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 10. Die vorlaufende planare Schneidfläche 156, die durch die Scheibchen 154 gebildet wird, steht in einem Winkel A2 im Bezug zur Längsachse des Schneidwerkzeuges 22C. Jeder Einsatz bzw. jedes Scheibchen 154 hat eine äußere zylindrische Fläche, die eine ringförmige Schneidkante darstellt, die sich in einem Winkel B2 in Bezug zur Querachse des Schneidarmes 36C erstreckt, wie auch in der Ausführungsform der Fig. 1 bis 10 für die Scheibchen 90. Der Winkel B2 ist gleich dem Winkel A2 und erzeugt damit eine negative Frässtellung, die sich aus der Einschränkung der planaren Leitfläche 148 der zugehörigen Klinge 144 ergibt.
Im Betrieb der Ausführungsform der Fig. 17 bis 20 befinden sich während des Eindrehens des Mandrel 16C die Schneidarme 36C in der in Fig. 7 gezeigten Position, wenn der Fluiddruck in der Bohrung 18C gedämpft wird. Wird eine Expansion der Arme 36C gewünscht, so wird die Bohrung 18C und durch die Öffnung 138 die Flüssigkeitskammer 136 mit Druck der zirkulierenden Flüssigkeit beaufschlagt. Es wird der Körper 24C in dieser Position gemäß Fig. 18 relativ zum Mandrel 16C bewegt, bei der die Schulter 139 den Kolben 132 kontaktiert. Bei dieser Aufwärtsbewegung des Körpers 24C kontaktiert die Kulissenoberfläche 130 auf dem Mandrel 16 die innere Kulissenfläche 143 auf dem Arm 36C; dieser bewegt sich radial nach außen in die expandierte Schneidposition gemäß Fig. 18.
In dieser Position werden die Schneidarme 36C blockiert und bleiben in der blockierten Position so lange Flüssigkeitsdruck oder Bohrgewicht anliegen. Um die Schneidarme 36C in die zurückgezogene Position gemäß Fig. 17 gelangen zu lassen, kann der Druck reduziert und der Mandrel 16C angehoben. In dieser Position wird die Kulissenfläche 130 am Mandrel 16C nach oben bewegt relativ zu der mit ihr zusammenwirkenden Kulissenfläche 143 auf dem Arm 36C. Der Arm geht in die in Fig. 17 gezeichnete Position zurück. Demnach wird Umlaufdruck des Fluids nur zur Bewegung des Schwenkarmes 36C in eine offene expandierte Position eingesetzt; das Bohrgewicht hält die Schneidarme 36C in einer offenen Position. Ein kontinuierlicher oder konstanter Flüssigkeitsdruck, erzeugt von einer Flüssigkeitspumpe, ist nicht erforderlich. Es werden auch keine Federn zur Rückstellung der Schneidarme in eine Rückstellungsposition eingesetzt, da die Arme allein durch das Anheben des Mandrels 16C zurückziehbar sind.
Es versteht sich, daß die Schneideinsätze, die für die Ausführungsform beschrieben wurden, auch eine andere als eine zylindrische Gestalt, wie in der Zeichnung dargestellt, haben können. Sie funktionieren auch dann zufriedenstellend. Beispielsweise können Einsätze quadratisch, rechteckig oder dreieckig sein. Es ist jedoch erstrebenswert, daß die Schneidarme parallele vorder- und Rückseiten haben und daß kreisförmige bzw. gekrümmte Mantelflächen sich in relativen Winkel nach der Seite hin erstrecken.
Wenn auch mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt wurden, so versteht sich, daß Modifikationen und Anpassungen der jeweiligen dargestellten Ausführungsformen möglich sind. Jedoch sei ausdrücklich angemerkt, daß derartige Modifikationen und Anpassungen unter Gedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung, gemäß den Ansprüchen fallen.

Claims

1. Fräswerkzeug (22), das in einem Bohrloch rotierbar montiert ist, zum Schneiden einer Verrohrung (10) unter Rotation, umfassend:

- einen rohrförmigen Schneidkörper (24) mit einem Längsschlitz (34), der geeignet ist, mit einem Bohrlochseil (12) verbunden zu werden, um in ein Bohrloch abgesenkt zu werden, und der von der zu schneidenden Verrohrung (10) umgeben ist;

- einen verlängerten Schneidarm (36), der von dem Schlitz (34) aufgenommen wird und der im Bereich seines unteren Endes Schneiden aufweist;

- Mittel (40) am Schneidkörper (24) zur schwenkbeweglichen Befestigung des oberen Endes des Schneidarms (36) im Schlitz (34), um eine Schwenkbewegung der Schneiden nach außen zu ermöglichen, die sie in Schneidkontakt mit der inneren Peripherie der anliegenden zu schneidenen Verrohrung (10) bringt;

- und mit dem Fräswerkzeug verbundene Mittel (28), die selektiv in einer bestimmten Bohrlochtiefe betätigt werden, das untere Ende des Arms nach außen zu bewegen, um auf die Verrohrung schneidend einzuwirken,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidmittel ein Paar von im wesentlichen ähnlichen Schneidklingen (58, 60) umfassen, die parallel zueinander montiert sind, wobei jede Klinge (58, 60) in Bezug auf die Rotationsachse des Fräswerkzeugs (22) nach hinten geneigt ist und wobei die Schneidmittel wenigstens einen Fuß (80) umfassen, der eine Führungsfläche (82) in Bezug auf die Rotationsachse des Fräswerkzeugs (22) während des Schneidvorgangs aufweist,

und daß eine Vielzahl von Schneideinsätzen (90) bestimmter Größe und Form in einem bestimmten Muster auf der Führungsfläche (82) des Fußes (80) befestigt ist, wobei jeder Schneideinsatz (90) eine exponierte Frontschneidfläche (90A) aufweist, eine entgegengesetzte Rückseite (90B), die an der Führungsfläche (82) des Fußes (80) befestigt ist, und eine periphere scharfe Schneide (90D) besitzt, die sich an der Verbindungsstelle der peripheren Oberfläche (90C) und der Frontseite (90C) befindet und aufeinanderfolgende Schneideinsätze (90) und Schneiden (90D) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie die innere Peripherie der Verrohrung (10) kontinuierlich kontaktieren und durch die Verrohrung (10) hindurchschneiden, wenn der Schneidarm (36) nach außen schwingt, wobei die Schneideinsätze (90) dicht nebeneinander auf der Führungsfläche (82) der Schneidmittel in einer Vielzahl von dicht parallel nebeneinander angeordneten Reihen angeordnet sind, die sich im allgemeinen von der Rotationsachse nach außen erstrecken und in einer Vielzahl von dicht nebeneinander parallel angeordneten Reihen angeordnet sind, die sich im wesentlichen entlang der Rotationsachse erstrecken, wobei die Frontflächen (90A) und die zugehörigen Schneiden (90D) der untersten Schneideinsätze eine untere, im wesentlichen kontinuierliche Schneidfläche definieren, die sich während des Schneidvorgangs fortschreitend abnutzt.

2. Fräswerkzeug (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vielzahl von Einsätzen (90) aus einem harten Karbidmaterial bestehen und äußere Oberflächen haben, die kontinuierlich die Verrohrung kontaktieren, die geschnitten wird, während der Schneidprozeß fortschreitet.

3. Fräswerkzeug (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidklingen (58, 60) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und eine vordere Führungsfläche (82) und eine hintere Nachlauffläche (84) definieren, die sich parallel zu der Führungsfläche (82) erstrecken, wobei sich beide Klingen (58, 60) nach außen und innen vom Arm (36) in einer im wesentlichen symmetrischen Anordnung zum Arm erstrecken, wobei die harten Karbideinsätze (90) auf der Führungsfläche der Schneiden (58, 60) eine von dem Arm nach außen gerichtete, ebene Schneidfläche bilden.

4. Fräswerkzeug (22) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Nachlauffläche (84) der Schneiden (58, 60) eine Vielzahl von harten Karbideinsätzen (90) aufweist, die auf der von dem Arm (36) nach innen gerichteten Seite befestigt sind und eine ebene Schneidoberfläche definieren,

wobei Mittel (78) die Klingen (58, 60) auf dem Arm (38) abnehmbar befestigen, so daß die Klingen (58, 60), wenn sie auf ihren Führungsflächen (82) abgenutzt sind, entfernt werden können, wodurch die ursprüngliche Nachlauffläche (84) zur Führungsfläche unter Bildung der Schneidfläche wird.

5. Fräswerkzeug (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schneide (90D) jedes Schneideinsatzes (90) einen im wesentlichen bogenförmigen untersten Teil vor der Abnutzung aufweist.

6. Fräswerkzeug (22) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schneideinsatz (90) im allgemeinen vor der Abnutzung zylindrisch geformt ist.

7. Fräswerkzeug (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die exponierte Schneidfläche (90A) jedes Schneidelements (90) eine plane Fläche in einer Fläche ist, die vom oberen Ende einer Klinge (58, 60) um einen Winkel zwischen etwa einem (1) Grad und 20 Grad nach hinten in Bezug auf die Rotationsachse des Fräswerkzeugs geneigt ist.

8. Fräswerkzeug (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bewegung des unteren Endes des Arms nach außen Hydraulikmittel (46) umfassen, die in eine verlängerte Position bei einem bestimmten Flüssigkeitsdruck nach unten bewegbar sind, der innerhalb des röhrenförmigen Schneidkörpers (24) erreicht wird, um das untere Ende des Arms nach außen zu bewegen.

9. Fräswerkzeug (22) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Federvorrichtungen (48) die hydraulisch betriebenen Mittel (46) bei Reduzierung des Flüssigkeitsdrucks innerhalb des röhrenförmigen Schneidkörpers (24) in eine zurückgezogene Position zurückbewegen.

10. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidarm (36A) eine Führungsseite (37C) in Rotationsrichtung für die Schneidoberfläche und eine Außenseite (37B) hat, die der inneren Peripherie des röhrenförmigen Teils zur Bildung einer Schneidfläche an der Verbindungsstelle der Führungsfläche (37C) und der äußeren Seite (37B) benachbart ist, und daß eine Vielzahl von Schneidelementen (90F) sich längs des verlängerten Arms (36A) in einer Längs reihe über einen größeren Teil der Länge des Arms entlang der Verbindung der Führungsfläche (37C) und der äußeren Seite (37B) des verlängerten Schneidarms (36A) erstreckt, um die Schneidfläche zu definieren,

und daß eine Vielzahl von Schneidelementen (90F) nahe dem unteren Ende des verlängerten Arms (36A) sich im wesentlichen quer zum verlängerten Arm in einer im wesentlichen quer verlaufenden Reihe zur Bildung einer zusätzlichen Schneidfläche erstreckt.

11, Fräswerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine separate Klinge (58F, 60F) auf dem unteren Ende des verlängerten Arms (36A) befestigt ist, die die im wesentlichen quer verlaufende Reihe der Schneidelemente trägt.

12. Fräswerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere radiale Ende (37B) des verlängerten Arms (36) eine abgestufte längliche Oberfläche (37D) hat, die sich im wesentlichen parallel relativ zu der sich longitudinal erstreckenden Reihe von Schneidelementen (90F) erstreckt, und daß eine zweite sich longitudinal erstreckende Reihe von Schneidelementen (90F) auf der abgestuften länglichen Oberfläche (37D) angebracht ist.

13. Fräswerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schneidelement (90F) vor der Abnutzung einen im allgemeinen bogenförmigen untersten Teil hat.

14. Fräswerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schneidelement (90F) im allgemeinen eine zylindrische Form hat.