RU144484U1

RU144484U1 - WINDOW MILLER

Info

Publication number: RU144484U1
Application number: RU2014108288/03U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Незаметдинов; Андрей Григорьевич Балута; Андрей Александрович Саломатин
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2014-08-20

Abstract

Фрезер оконный включает корпус с промывочным каналом вдоль его оси, сменные лопасти, армированные твердосплавным покрытием и отверстие с резьбой для крепления к клину-отклонителю, отличающийся тем, что корпус снабжен боковыми лопастными рабочими поверхностями спиральной формы, между которыми размещено отверстие с резьбой для крепления к клину-отклонителю, а также промывочными отверстиями в нижней торцевой части корпуса и на линии перехода со спиральной калибрующей части на нижнюю торцевую часть корпуса, при этом сменные лопасти выполнены приварными и оснащены самозатачивающимися твердосплавными режущими пластинами, а верхняя часть корпуса имеет цилиндрическую форму.A window milling cutter includes a housing with a flushing channel along its axis, interchangeable blades reinforced with a carbide coating and a threaded hole for attachment to a deflector wedge, characterized in that the housing is equipped with lateral blade working surfaces of a spiral shape, between which there is a threaded hole for attaching to a deflector wedge, as well as flushing holes in the lower end part of the housing and on the transition line from the spiral calibrating part to the lower end part of the housing, with interchangeable blades enes welded and self-sharpening feature carbide cutting inserts and the upper part of the housing has a cylindrical shape.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к буровой технике, в частности к режущему инструменту, применяемому в комплекте с клином-отклонителем, и может быть использована для вырезания окна в обсадной колонне и последующего забуривания бокового ствола скважины.The proposed utility model relates to drilling equipment, in particular to a cutting tool used in conjunction with a wedge diverter, and can be used to cut a window in the casing and subsequent drilling of the side wellbore.

Известен фрезерный инструмент, представляющий собой комплекс, состоящий из фрезер-райбера пилотного и фрезер-долота. Фрезер-райбер состоит из корпуса и штока, рабочие поверхности корпуса оснащены режущими зубьями из твердосплавных пластин, а шток наплавлен релитом. Фрезер-долото состоит из корпуса, армированного по торцевой и боковой поверхностям дробленым металлокерамическим твердым сплавом (Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. М.: Недра, 1988, с. 213, 214.).Known milling tool, which is a complex consisting of a milling-riber pilot and a milling chisel. The milling cutter consists of a body and a rod, the working surfaces of the body are equipped with cutting teeth from carbide inserts, and the rod is fused with relit. The milling cutter consists of a body reinforced on the end and side surfaces with crushed metal-ceramic hard alloys (Pustovoitenko IP Prevention and liquidation of accidents in drilling. M: Nedra, 1988, p. 213, 214.).

Недостатками известного фрезерного инструмента являются металлоемкость; инструмент состоит из двух фрезеров, каждый из которых ограничен функционально, т.к. фрезер-райбер после спуска без клина-отклонителя прорезает окно в обсадной колонне на небольшую длину и поднимается наверх, фрезер-долото далее фрезерует обсадную колонну и калибрует окно необходимого профиля и тоже поднимается наверх; при этом дополнительно нужна спусковая фреза для установки клина-отклонителя, инструмент ограничен действием по прорезанию окна и не рассчитан на забуривание в скважине нового ствола.The disadvantages of the known milling tools are metal; the tool consists of two milling cutters, each of which is functionally limited, as After descent without a deflecting wedge, the milling cutter cuts the window in the casing to a short length and rises up, the milling cutter further mills the casing and calibrates the window of the required profile and also rises up; at the same time, a launch cutter is needed to install the deflector wedge, the tool is limited by the window cutting action and is not designed to drill a new hole in the well.

Известна фреза, содержащая полый корпус, в котором выполнены промывочный канал вдоль оси фрезы и сквозные промывочные отверстия в режущей части корпуса, выполненные под углом к оси фрезы; верхняя часть корпуса выполнена цилиндрической формы, а боковая - переменного сечения в виде многогранника, грани которого имеют в сечении форму неправильной трапеции, на которой закреплены режущие элементы; боковые и торцевые рабочие режущие поверхности корпуса покрытых износоустойчивым режуще-истирающим слоем покрытия; нижняя торцевая поверхность корпуса выполнена с режущими элементами, имеющая продольные непрерывные пазы между боковыми рабочими поверхностями, корпус выполнен неразъемным, сужающимся к низу, режущие боковые поверхности выполнены в виде непрерывно-ступенчатой системы с пологим переходом одной режущей части к другой и с непрерывно нанесенным на эти поверхности слоем износоустойчивого режуще-истирающего покрытия и с количеством ступенек, зависящим от свойств металла, прорезаемого фрезой и грунта за пределами обсадной колонны; режуще-истирающие поверхности боковой и торцевой частей корпуса усилены режущими элементами, жестко закрепленными в продольных пазах, выполненных в ступеньках режущих кромок, образованных в месте перехода от цилиндрической к конической поверхностям, используемые режущие элементы имеют форму плоского сегмента круга или плоской неправильной трапеции; непрерывные продольные пазы между боковыми рабочими поверхностями выполнены под углом 2°±0,2 к оси корпуса в горизонтальной и 5°±0,2 - вертикальной плоскостях (патент на полезную модель РФ №103564, МПК E21B 29/06, оп 30.11.2010 г.).Known milling cutter containing a hollow body, in which the flushing channel is made along the axis of the cutter and through flushing holes in the cutting part of the body, made at an angle to the axis of the cutter; the upper part of the body is made of cylindrical shape, and the side is of variable cross section in the form of a polyhedron, the faces of which have the shape of an irregular trapezoid in cross section on which the cutting elements are fixed; side and end working cutting surfaces of the housing coated with a wear-resistant cutting-abrasive coating layer; the lower end surface of the housing is made with cutting elements, having longitudinal continuous grooves between the side working surfaces, the housing is made one-piece, tapering to the bottom, the cutting side surfaces are made in the form of a continuously-stepped system with a gentle transition of one cutting part to another and continuously applied to these the surface with a layer of wear-resistant cutting-abrasive coating and with the number of steps depending on the properties of the metal cut by the cutter and soil outside the casing string; the cutting-abrasive surfaces of the side and end parts of the body are reinforced with cutting elements rigidly fixed in longitudinal grooves made in the steps of the cutting edges formed at the transition from cylindrical to conical surfaces, the used cutting elements are in the form of a flat segment of a circle or a flat irregular trapezoid; continuous longitudinal grooves between the lateral working surfaces are made at an angle of 2 ° ± 0.2 to the axis of the body in the horizontal and 5 ° ± 0.2 - vertical planes (patent for utility model of the Russian Federation No. 103564, IPC E21B 29/06, op 30.11.2010 g.).

Недостатками известного устройства является то, что из-за плоского торца при зарезке окна возможно возникновение подклинок, так как одновременно начинают зарезаться боковая поверхность и торцевая, что создает повышенный момент сопротивления, который передается на бурильную колонну; при бурении кармана в горной породе после вырезки окна фреза работает неэффективно, так как происходит налипание слоя породы на поверхности торца. Не предусмотрены промывочные отверстия и каналы на торце инструмента, следовательно, при работе фрезы торцевая часть нагревается, забивается шламом и подвергается ускоренному разрушению, ухудшая процесс резания. Армирование рабочих поверхностей твердосплавными пластинами усложняет технологию восстановления.The disadvantages of the known device is that due to the flat end when cutting the window, the occurrence of knots is possible, since at the same time the side surface and the end face are cut, which creates an increased moment of resistance, which is transmitted to the drill string; when drilling a pocket in a rock after cutting a window, the milling cutter works inefficiently, since a layer of rock is sticking to the surface of the end face. There are no flushing holes and channels at the end of the tool, therefore, during operation of the cutter, the end part heats up, becomes clogged with sludge and undergoes accelerated destruction, worsening the cutting process. Carbide reinforcing of working surfaces complicates restoration technology.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по конструктивным признакам и достигаемому результату является система для вырезания окна в обсадной колонне, включающая клин-отклонитель с направляющей поверхностью, механический якорь, прикрепленный на нижнем конце клина-отклонителя, фрезерный инструмент, состоящий из фрезера оконного, закрепленного на верхнем конце клина-отклонителя с возможностью разъединения, и двух фрезеров-райберов, расположенных выше по стволу скважины относительно фрезера оконного. Фрезер оконный в верхней части имеет утолщение. Клин-отклонитель имеет уступ, выполненный с возможностью его взаимодействия с утолщением фрезера оконного в момент зарезания стенки обсадной колонны. Лопасти фрезера выполнены сменными, армированными твердым сплавом и/или режущими вставками. Фрезеры-райберы соединены между собой через гибкий патрубок посредством упорной замковой резьбы и имеют участки корпуса с уменьшенным диаметром. Диаметр фрезеров-райберов увеличивается на один типоразмер вверх от фрезера оконного (патент РФ №2278239, МПК E21B 29/06, оп. 21.09.2005 г.).The closest to the proposed utility model in terms of design features and the achieved result is a system for cutting a window in the casing, including a deflector wedge with a guiding surface, a mechanical anchor attached to the lower end of the deflector, a milling tool consisting of a window milling unit mounted on the upper end of the deflecting wedge with the possibility of separation, and two milling cutters, ribers located above the wellbore relative to the window milling cutter. The window milling cutter in the upper part has a thickening. The deflector wedge has a step made with the possibility of its interaction with the thickening of the window milling cutter at the time of casing string wall stabbing. The blades of the milling cutter are made replaceable, reinforced with hard alloy and / or cutting inserts. The milling ribs are interconnected through a flexible pipe by means of a persistent locking thread and have sections of the body with a reduced diameter. The diameter of the milling ribs increases by one size up from the window milling cutter (RF patent No. 2278239, IPC E21B 29/06, op. 21.09.2005).

В системе для вырезания окна в обсадной колонне в качестве прототипа рассматривается один из рабочих узлов системы - это фрезер оконный.In a system for cutting a window in a casing string, one of the working units of the system is considered as a prototype - this is a window milling machine.

Недостатками известного фрезера оконного является следующее:The disadvantages of the known window milling machine is the following:

- из-за плоского торца при зарезке окна возможно возникновение подклинок, так как одновременно начинают зарезаться боковая поверхность и торцевая, что создает повышенный момент сопротивления, который передается на бурильную колонну;- due to the flat end when the window is tapped, the formation of knots is possible, since at the same time the side surface and the end face are cut, which creates an increased resistance moment, which is transmitted to the drill string;

- вогнутая поверхность торца фрезера конструктивно не позволяет эффективно работать при бурении кармана в горной породе после вырезки окна, так как из-за затрудненного выведения горной породы с площади контакта происходит налипание слоя породы на вогнутой поверхности торца;- the concave surface of the end of the milling cutter structurally does not allow to work effectively when drilling a pocket in the rock after cutting the window, since due to the difficult removal of the rock from the contact area, the rock layer sticks to the concave surface of the end;

- из-за утолщения в верхней части фрезера оконного могут возникать зависания и подклинки инструмента при прохождении в вырезанное окне;- due to the thickening in the upper part of the window milling cutter, freezes and tool sticks may occur when passing through a cut window;

- из-за значительного вылета лопастей над корпусом происходит перерасход износоустойчивого режуще-истирающего покрытия.- due to the significant departure of the blades above the body, an over-expenditure of wear-resistant cutting-abrasive coating occurs.

- отверстие с резьбой под подвесной винт находится на части корпуса фрезера с наименьшим диаметром, а сам фрезер жестко фиксируется к пяте клина-отклонителя с помощью подвесного винта, и из-за значительной площади соприкосновение исключается возможность изгиба компоновки в месте крепления подвесным винтом, что может препятствовать безаварийному спуску в скважинах с сильно искривленной пространственной траекторией.- the threaded hole for the hanging screw is located on the part of the mill body with the smallest diameter, and the router itself is rigidly fixed to the fifth of the deflecting wedge with the help of a hanging screw, and due to the large area of contact, the possibility of bending the layout in the place of attachment by a hanging screw is excluded, which may prevent accidental descent in wells with a strongly curved spatial path.

Задача полезной модели заключается в устранении вышеприведенных недостатков и улучшении эксплуатационных характеристик за счет технологичности и усовершенствования конструкции.The objective of the utility model is to eliminate the above disadvantages and improve operational characteristics due to manufacturability and design improvements.

Указанная задача достигается тем, что фрезер оконный включает корпус с промывочным каналом вдоль его оси, сменные лопасти, армированные твердосплавным покрытием и отверстие с резьбой для крепления к клину-отклонителю, согласно полезной модели, корпус снабжен боковыми лопастными рабочими поверхностями спиральной формы, между которыми размещено отверстие с резьбой для крепления к клину-отклонителю, а также промывочными отверстиями в нижней торцевой части корпуса и на линии перехода со спиральной калибрующей части на нижнюю торцевую часть корпуса, при этом сменные лопасти выполнены приварными и оснащены самозатачивающимися твердосплавными режущими пластинами, а верхняя часть корпуса имеет цилиндрическую форму.This task is achieved in that the window milling cutter includes a housing with a washing channel along its axis, replaceable blades reinforced with a carbide coating and a threaded hole for attachment to a deflector wedge, according to a utility model, the housing is equipped with lateral blade working surfaces of a spiral shape, between which are placed threaded hole for fastening to the deflector wedge, as well as flushing holes in the lower end part of the housing and on the transition line from the spiral calibrating part to the lower end hour housing, while the replaceable blades are welded and equipped with self-sharpening carbide cutting inserts, and the upper part of the housing is cylindrical.

Спиральная форма боковых лопастных поверхностей способствует равномерному движению фрезера оконного по клину-отклонителю и препятствуют заклиниванию инструмента при заходе в окно. Расположение отверстия с резьбой для крепления к клину-отклонителю между боковыми лопастными рабочими поверхностями обеспечивает гибкость компоновки и, соответственно, более успешный ее спуск в скважину с сильно искривленной пространственной траекторией.The spiral shape of the lateral blade surfaces contributes to the uniform movement of the window milling cutter along the deflecting wedge and prevent the tool from jamming when entering the window. The location of the threaded hole for attachment to the deflector wedge between the lateral blade working surfaces provides layout flexibility and, consequently, its more successful descent into the well with a strongly curved spatial path.

Заявляемое устройство имеет новизну, является техническим решением и имеет практическое применение.The inventive device has a novelty, is a technical solution and has practical application.

На фиг. 1а изображен аксонометрический вид фрезера оконного, на фиг. 1б - вид сверху фрезера оконного, на фиг. 2 - изображена схематично компоновка устройства.In FIG. 1a is a perspective view of a window milling machine; FIG. 1b is a plan view of a window milling machine, in FIG. 2 - schematically shows the layout of the device.

Условно фрезер оконный делится на три части: нижняя торцевая часть I, спиральная калибрующая часть II и цилиндрическая часть III. Инструмент состоит из корпуса 1 с резьбой 2 и промывочного канала 3, выполненного вдоль оси фрезера (цилиндрическая часть III). Боковые лопастные рабочие поверхности 4 выполнены спиральной формы и расположены на спиральной калибрующей части II корпуса 1. В нижней торцевой части I расположены сменные приварные лопасти 5, режущая кромка которых образует радиусный профиль резания. На заднюю часть сменных приварных лопастей 5 нанесен слой износоустойчивого режуще-истирающего покрытия 6, плавно переходящий от центра торца корпуса 1 к спиральной калибрующей части II. В качестве износоустойчивого режуще-истирающего покрытия 6 использованы частицы карбида вольфрама. Нижняя торцевая часть I корпуса 1 имеет радиусный переход на спиральную калибрующую часть II благодаря спиральной форме боковых рабочих поверхностей 4. Корпус 1 снабжен промывочными отверстиями 7, два из которых размещены на нижней торцевой части I (фиг. 1б), а три - на линии перехода со спиральной калибрующей части II на нижнюю торцевую часть I. Сменные приварные лопасти 5 оснащены самозатачивающимися твердосплавными пластинами 8, изготовленными из материала марки ТТ7К12. Между боковыми лопастными рабочими поверхностями 4 расположено отверстие с резьбой 9 для крепления к клину-отклонителю 10 фрезера оконного 11 подвесным винтом 12.Conventionally, a window milling cutter is divided into three parts: the lower end part I, the spiral gauge part II and the cylindrical part III. The tool consists of a housing 1 with a thread 2 and a flushing channel 3 made along the axis of the milling cutter (cylindrical part III). The lateral blade working surfaces 4 are made in a spiral shape and are located on the spiral gage part II of the housing 1. In the lower end part I there are replaceable weld blades 5, the cutting edge of which forms a radius profile of cutting. A layer of wear-resistant cutting-abrasive coating 6 is applied to the back of removable welded blades 5, smoothly transitioning from the center of the end face of the housing 1 to the spiral calibrating part II. As a wear-resistant cutting abrasive coating 6 used particles of tungsten carbide. The lower end part I of the housing 1 has a radial transition to the spiral gauge part II due to the spiral shape of the lateral working surfaces 4. The housing 1 is equipped with flushing holes 7, two of which are located on the lower end part I (Fig. 1b), and three on the transition line from the spiral calibrating part II to the lower end part I. The replaceable welded blades 5 are equipped with self-sharpening carbide inserts 8 made of material of the TT7K12 brand. Between the lateral blade working surfaces 4 there is an opening with a thread 9 for fastening to the wedge-diverter 10 of the window milling cutter 11 with a hanging screw 12.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Фрезер оконный 11 при помощи отверстия с резьбой 9 крепится к клину-отклонителю 10 подвесным винтом 12 (фиг. 2), затем вся компоновка транспортируется до забоя в место установки клина-отклонителя 10 и последующей вырезки окна в обсадной колонне. После ориентирования и установки клина-отклонителя 10 с помощью специального якорного устройства (на рисунке не показано) на забое подается нагрузка на бурильный инструмент для срезания подвесного винта 12, соединяющего фрезер оконный 11 и клин-отклонитель 10. Затем начинают плавное, без рывков, вращение системы с подачей промывочной жидкости. После выхода на нужную частоту вращения плавно подают нагрузку на фрезер оконный 11. По мере движения фрезера оконного 11 по клину-отклонителю 10 происходит фрезерование обсадной трубы, а затем бурение кармана в горной породе. Фрезер оконный 11 перемещается по клину-отклонителю 10 плавно без рывков, подклинок, вибраций, не допуская ударных усилий в процессе врезания в стенки обсадной колонны самозатачивающихся твердосплавных пластин 8, расположенных на сменных приварных лопастях 5. Это обеспечивается радиусным переходом с нижней торцевой части I на спиральную калибрующую часть II, который выполнен конструктивно схожим с профилем режущей части ближайшего по диаметру лопастного долота, оснащенного РБС резцами, для бурения мягких и средних пород. За действием режущих самозатачивающихся твердосплавных пластин 8 следует действие износоустойчивого режуще-истирающего покрытия 6. Жидкость, выходящая из промывочного канала 3 и промывочных отверстий 7, быстро и полностью удаляет и продвигает наверх по межлопастным пространствам из зоны резания образующуюся там стружку, частицы металла и горной породы, одновременно охлаждая и смачивая самозатачивающиеся твердосплавные пластины 8 и износоустойчивое режуще-истирающее покрытие 6. При дальнейшем углублении в горную породу два промывочных отверстия 7, расположенные на нижней торцевой части I (фиг. 1б), участвуют в дополнительном разрушении горной породы и эффективно удаляют шлам с площади контакта, что предотвращает налипание слоя породы на нижнюю торцевую часть I корпуса 1.The window milling cutter 11 is attached to the wedge-deflector 10 with an outboard screw 12 (Fig. 2) by means of a threaded hole 9 (Fig. 2), then the whole arrangement is transported to the bottom of the wedge-deflector 10 and then cut out the window in the casing. After orienting and installing the deflector wedge 10 using a special anchor device (not shown in the figure), the load is applied to the bottom of the drill tool to cut the hanging screw 12 connecting the window milling cutter 11 and the deflector wedge 10. Then, the rotation starts smoothly without jerking flushing fluid systems. After reaching the desired speed, the load is smoothly applied to the window milling cutter 11. As the window milling cutter 11 moves along the deflector wedge 10, the casing is milled and then the pocket is drilled in the rock. Window milling cutter 11 moves along the deflecting wedge 10 smoothly without jerking, pinging, vibration, avoiding shock forces when cutting self-sharpening carbide plates 8 located on replaceable welded blades 5 into the casing walls. This is achieved by a radius transition from the lower end part I to spiral calibrating part II, which is made structurally similar to the profile of the cutting part of the blade diameter closest in diameter, equipped with RBS cutters, for drilling soft and medium rocks. The action of cutting self-sharpening carbide inserts 8 is followed by the action of a wear-resistant cutting-abrasive coating 6. The liquid exiting the washing channel 3 and the washing holes 7 quickly and completely removes and moves upward the inter-bladed spaces from the cutting zone where the shavings formed there, metal particles and rocks while cooling and wetting self-sharpening carbide inserts 8 and wear-resistant cutting-abrasive coating 6. With further deepening into the rock two flushing holes 7 located on the lower end part I (Fig. 1b) are involved in additional destruction of the rock and effectively remove sludge from the contact area, which prevents the formation of a layer of rock on the lower end part I of the housing 1.

Предлагаемый фрезер оконный обеспечивает плавное и стабильное фрезерование участка обсадной колонны, сбалансированное и более эффективное бурение кармана в горной породе. Значительно улучшены охлаждение и очистка торцевой части фрезера оконного за счет наличия промывочных отверстий на нижней торцевой части и на переходной линии со спиральной калибрующей части на нижнюю торцевую. Фрезер оконный также является спускным и установочным устройством для клина-отклонителя. Фрезер легко подлежит восстановлению путем наплавки на спиральную калибрующую износоустойчивого режуще-истирающего покрытия и замены сменных приварных лопастей. Инструмент дешевле в изготовлении за счет технологичности формообразования наплавки слоев режуще-истирающего покрытия и сокращения ее количества на задней части сменных приварных лопастей.The proposed window milling machine provides a smooth and stable milling of the casing section, balanced and more effective drilling of a pocket in the rock. Significantly improved cooling and cleaning of the end part of the window milling machine due to the presence of washing holes on the lower end part and on the transition line from the spiral calibrating part to the lower end part. The window milling cutter is also a drain and installation device for a deflector wedge. The milling cutter can easily be restored by surfacing on a spiral calibrating wear-resistant cutting-abrasive coating and replacing replaceable welded blades. The tool is cheaper to manufacture due to the technological formability of the deposition of the layers of the cutting-abrasive coating and the reduction of its quantity on the back of replaceable welded blades.

Таким образом, обеспечивается решение задачи, на выполнение которой направлено заявляемое техническое устройство, а именно, улучшаются эксплуатационные характеристики за счет технологичности и усовершенствования конструкции.Thus, it provides a solution to the problem to which the claimed technical device is directed, namely, operational characteristics are improved due to manufacturability and design improvements.

Claims

A window milling cutter includes a housing with a flushing channel along its axis, interchangeable blades reinforced with a carbide coating and a threaded hole for attachment to a deflector wedge, characterized in that the housing is equipped with lateral blade working surfaces of a spiral shape, between which there is a threaded hole for attaching to a deflector wedge, as well as flushing holes in the lower end part of the housing and on the transition line from the spiral calibrating part to the lower end part of the housing, with interchangeable blades enes welded and self-sharpening feature carbide cutting inserts and the upper part of the housing has a cylindrical shape.