RU192032U1

RU192032U1 - SURFACE COATING FOR SURFACE HARDENING ON DRILLING CUTTING TOOLS

Info

Publication number: RU192032U1
Application number: RU2019110453U
Authority: RU
Inventors: Эндрю Скотт ЖАНДР; Уилльям Шон РЕНШО
Original assignee: Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк.
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2019-09-02

Abstract

Скважинный инструмент для фрезеровочных работ для фрезерования негеологических материалов в скважине содержит корпус, содержащий удлиненную и по существу цилиндрическую стенку, определяющую внутренний канал, проходящий через участок корпуса. Корпус содержит муфтовый конец, выполненный с возможностью прикрепления к рабочей колонне для поворота корпуса. Множество лезвий инструмента для фрезеровочных работ отходят радиально от корпуса инструмента для фрезеровочных работ, а каждое лезвие проходит вдоль длины корпуса. Каждое лезвие имеет ориентацию, по существу параллельную продольной оси корпуса, или расположено в спиральной или винтовой конфигурации на корпусе. Нанесенный лазером материал покрытия прикреплен к множеству лезвий. 6 ил.A downhole milling tool for milling non-geological materials in a well comprises a housing comprising an elongated and substantially cylindrical wall defining an internal channel passing through a portion of the housing. The housing includes a sleeve end configured to attach to the work string to rotate the housing. Many milling tool blades extend radially from the milling tool body, and each blade extends along the length of the body. Each blade has an orientation substantially parallel to the longitudinal axis of the housing, or is arranged in a spiral or screw configuration on the housing. The laser applied coating material is attached to a plurality of blades. 6 ill.

Description

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ1. TECHNICAL FIELD

[0001] Настоящая полезная модель в целом относится к добыче ископаемых из недр земли, и более конкретно к способам и системам для фрезерования материалов в скважине. [0001] The present utility model relates generally to the extraction of minerals from the bowels of the earth, and more particularly to methods and systems for milling materials in a well.

2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ2. BACKGROUND

[0002] Скважины бурятся на различные глубины для получения доступа к нефти, газу, минералам и другим отложениям природного происхождения и их добычи из находящихся в недрах земли геологических формаций. Углеводороды могут добываться через ствол скважин с пересечением подземных продуктивных формаций. Ствол скважины может быть сравнительно сложным и включать, например, одно или более боковых ответвлений, проходящи под углом от материнского или основного ствола скважины. Образование боковых стволов скважин обычно содержит изначальное образование окна в обсадной трубе или другой металлической трубе, проложенной в основном стволе скважины. Фрезер-райбер или другой инструмент для фрезеровочных работ может быть использован для начала образования окна и его формирования. После выполнения окна буровое долото может быть пропущено через окно для образования бокового ствола скважины. [0002] Wells are drilled to various depths to gain access to oil, gas, minerals and other deposits of natural origin and their extraction from geological formations located in the bowels of the earth. Hydrocarbons can be produced through the borehole with the intersection of underground productive formations. The wellbore may be relatively complex and include, for example, one or more lateral branches extending at an angle from the mother or main wellbore. The formation of the lateral wellbores typically comprises the initial formation of a window in the casing or other metal pipe laid in the main wellbore. A milling-riber or other tool for milling operations can be used to start the formation of a window and its formation. After the window is completed, the drill bit can be passed through the window to form the side wellbore.

[0003] В дополнение к фрезерованию окон для образования бокового ствола скважины инструменты для фрезеровочных работ могут быть использованы для множества других скважинных задач, некоторые из которых содержат функции очистки скважины, удаления пробок, удаления отходов, восстановления обсадных труб и другие функции. Инструменты для фрезеровочных работ обычно используют для прорезания через металлические объекты или другие материалы, доставленные в ствол скважины. Хотя инструменты для фрезеровочных работы могут содержать защищенные режущие инструменты или пластины для улучшения характеристик при фрезеровании и сопротивления износу, защищенные режущие инструменты часто отламываются от инструментов для фрезеровочных работ во время эксплуатации, таким образом приводя к более быстрому износу прибора. [0003] In addition to milling windows to form a sidetrack, milling tools can be used for a variety of other downhole tasks, some of which include the functions of cleaning the well, removing plugs, removing waste, restoring casing, and other functions. Milling tools are typically used to cut through metal objects or other materials delivered to the wellbore. Although milling tools may include sheltered cutting tools or inserts to improve milling performance and wear resistance, sheltered cutting tools often break off from milling tools during operation, thereby leading to faster wear of the tool.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0004] Следующие чертежи включены для иллюстрации некоторых аспектов настоящей полезной модели и не должны рассматриваться в качестве исчерпывающих вариантов реализации полезной модели. Раскрываемый объект полезной модели допускает значительные модификации, изменения, сочетания и эквиваленты по форме и функции без отклонения от объема настоящей полезной модели. [0004] The following drawings are included to illustrate certain aspects of the present utility model and should not be construed as exhaustive embodiments of the utility model. The disclosed object of the utility model allows significant modifications, changes, combinations and equivalents in form and function without deviating from the scope of the present utility model.

[0005] На фиг. 1A представлен изометрический вид спереди скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации; [0005] FIG. 1A is an isometric front view of a downhole milling tool in accordance with an exemplary embodiment;

[0006] на фиг. 1B представлен ортогональный вид боку скважинного инструмента для фрезеровочных работ, показанного на фиг. 1A; [0006] in FIG. 1B is an orthogonal side view of the milling tool shown in FIG. 1A;

[0007] на фиг. 2A представлен вид спереди скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с изображенным в качестве примера вариантом реализации; [0007] in FIG. 2A is a front view of a milling tool in accordance with an exemplary embodiment;

[0008] на фиг. 2B представлен вид сбоку скважинного инструмента для фрезеровочных работ, показанного на фиг. 2A; [0008] in FIG. 2B is a side view of the milling tool shown in FIG. 2A;

[0009] на фиг. 3A представлен вид спереди скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с изображенным в качестве примера вариантом реализации; [0009] in FIG. 3A is a front view of a downhole tool for milling in accordance with an exemplary embodiment;

[0010] на фиг. 3B представлен вид сбоку скважинного инструмента для фрезеровочных работ, показанного на фиг. 3A; [0010] in FIG. 3B is a side view of the milling tool shown in FIG. 3A;

[0011] на фиг. 4 представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации, лезвие содержит материал покрытия, прикрепленный к лезвию; [0011] in FIG. 4 is a side cross-sectional view of a blade of a downhole tool for milling in accordance with an exemplary embodiment, the blade comprises a coating material attached to the blade;

[0012] на фиг. 5A представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации, лезвие содержит материал покрытия, прикрепленный к лезвию, и множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия; [0012] in FIG. 5A is a cross-sectional side view of a blade of a downhole milling tool in accordance with an exemplary embodiment, the blade comprises a coating material attached to the blade and a plurality of cutting inserts attached to the coating material;

[0013] на фиг. 5B представлен вид в поперечном сечении сбоку одной из режущих пластин, показанного на фиг. 5A; и [0013] in FIG. 5B is a side cross-sectional view of one of the cutting inserts shown in FIG. 5A; and

[0014] на фиг. 6 представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации, лезвие содержит материал покрытия, прикрепленный к лезвию, и множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия. [0014] in FIG. 6 is a side cross-sectional view of a blade of a downhole milling tool in accordance with an exemplary embodiment, the blade comprises a coating material attached to the blade and a plurality of cutting inserts attached to the coating material.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0015] В последующем подробном описании иллюстративных вариантов реализации настоящей полезной модели приводятся ссылки на сопроводительные графические материалы, которые являются частью этих вариантов. Эти варианты реализации полезной модели подробно описываются здесь для того, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники реализовать настоящую полезную модель; при этом имеется понимание, что могут быть использованы другие варианты реализации полезной модели, и что логические структурные, механические, электрические и химические изменения могут быть сделаны без отклонения от сущности или объема настоящей полезной модели. Чтобы не приводить подробности, которые не являются необходимыми для тех, кто является специалистом в данной области техники, для реализации настоящей полезной модели, описанного в данном документе, в описании может не приводиться определенная информация, известная специалистам в данной области техники. Следовательно, приведенное далее подробное описание не должно рассматриваться как имеющее ограничительный характер, а объем иллюстративных вариантов реализации полезной модели определяется исключительно прилагаемой формулой полезной модели. [0015] In the following detailed description of illustrative embodiments of the present utility model, references are made to accompanying graphic materials that are part of these options. These embodiments of the utility model are described in detail here in order to enable those skilled in the art to implement the present utility model; it is understood that other options for implementing the utility model can be used, and that logical structural, mechanical, electrical, and chemical changes can be made without deviating from the essence or scope of the present utility model. In order not to give details that are not necessary for those who are specialists in this field of technology, to implement this utility model described in this document, the description may not include certain information known to specialists in this field of technology. Therefore, the following detailed description should not be construed as limiting, and the scope of illustrative embodiments of the utility model is determined solely by the attached utility model formula.

[0016] Варианты реализации, описанные в настоящем описании, относятся к системам, приборам и способам для фрезерования материалов в скважине, в частности, металлических и негеологических материалов. Хотя инструменты для фрезеровочных работ иногда используют для удаления незначительного количества геологического материала после фрезерования металлических и других материалов, инструменты для фрезеровочных работ, в отличие от буровых долот, изначально не предназначены для удаления горной породы и других геологических материалов. Варианты реализации инструментов для фрезеровочных работ, описанные в настоящем описании, включают лезвия, содержащие материал покрытия, прикрепленный к лезвиям, и эти лезвия обеспечивают вырезание металлических материалов в скважине. Материал покрытия может быть прикреплен к лезвиям различными способами, но материал покрытия может образовывать металлическую связь с лезвиями. В дополнение к материалу покрытия режущие пластины могут быть прикреплены к материалу покрытия, и могут выходить за пределы наружной поверхности материала покрытия. Посредством закрепления режущих пластин материалом покрытия, может быть достигнуто улучшенное сопротивление износу и продолжительность эксплуатации инструментов для фрезеровочных работ. Материал покрытия посредством металлических связей с режущими пластинами и лезвиями выполнен с возможностью более надежного удержания режущих пластин, чем материал для пайки твердым припоем. Кроме того, процесс нанесения материала покрытия на лезвия и режущие пластины может содержать способы, не требующие такой высокой температуры, как пайка, таким образом защищая основной материал лезвия от ослабления, связанного с воздействием высокой температуры. [0016] The embodiments described herein relate to systems, devices, and methods for milling materials in a well, in particular metallic and non-geological materials. Although milling tools are sometimes used to remove a small amount of geological material after milling metal and other materials, milling tools, unlike drill bits, were not originally designed to remove rock and other geological materials. Embodiments of the milling tools described herein include blades containing coating material attached to the blades, and these blades cut metal materials in the well. The coating material may be attached to the blades in various ways, but the coating material may form a metal bond with the blades. In addition to the coating material, the cutting inserts may be attached to the coating material, and may extend beyond the outer surface of the coating material. By attaching the cutting inserts to the coating material, improved wear resistance and a longer life of the milling tools can be achieved. The coating material through metal bonds with the cutting plates and blades is made with the possibility of more reliable retention of the cutting plates than the material for brazing. In addition, the process of applying the coating material to the blades and cutting inserts may include methods that do not require such a high temperature as soldering, thereby protecting the base material of the blade from attenuation due to exposure to high temperature.

[0017] Если не указано иное, любое использование терминов "соединять", "приводить в действие", "присоединять", "прикреплять" в любой их форме, или любого другого термина, описывающего взаимодействие элементов, не предполагает сведение такого взаимодействия к непосредственному взаимодействию элементов и может также включать косвенное взаимодействие между описанными элементами. В нижеследующем описании и в формуле полезной модели термины ʺвключающийʺ и ʺсодержащийʺ используются в не ограничительной манере и, таким образом, должны истолковываться как означающие ʺвключая, но не ограничиваясьʺ. Если не указано иное, как использовано повсюду в данном документе, слово "или" не подразумевает взаимно исключительного характера. [0017] Unless otherwise specified, any use of the terms “connect”, “actuate”, “attach”, “attach” in any form, or any other term describing the interaction of elements, does not imply reducing such interaction to direct interaction elements and may also include indirect interaction between the described elements. In the following description and in the utility model formula, the terms “inclusive” and “containing” are used in a non-restrictive manner and, therefore, should be construed as meaning “including, but not limited to”. Unless otherwise specified, as used throughout this document, the word "or" does not imply a mutually exclusive nature.

[0018] Как показано на фиг. 1A и 1B, представлены изометрический вид спереди и ортогональный вид сбоку скважинного инструмента 110 для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Скважинный инструмент 110 для фрезеровочных работ содержит корпус 114, содержащий удлиненную и по существу цилиндрическую стенку 118, определяющую внутренний канал 122, проходящий через участок корпуса 114. На муфтовом конце 126 корпуса 114 корпус 114 содержит резьбы или другие крепежные элементы, обеспечивающие возможность прикрепления корпуса 114 к рабочей колонне (не показано), расположенной в стволе скважины. Рабочая колонна выполнена с возможностью поворота корпуса 114. [0018] As shown in FIG. 1A and 1B are an isometric front view and an orthogonal side view of a milling tool 110 in accordance with an exemplary embodiment. The downhole milling tool 110 comprises a housing 114 comprising an elongated and substantially cylindrical wall 118 defining an inner channel 122 extending through a portion of the housing 114. At the sleeve end 126 of the housing 114, the housing 114 includes threads or other fasteners that allow the housing 114 to be attached. to a work string (not shown) located in the wellbore. The working column is made with the possibility of rotation of the housing 114.

[0019] Скважинный инструмент 110 для фрезеровочных работ дополнительно содержит множество лезвий 130, отходящих радиально наружу от корпуса 114. Каждое лезвие 130 проходит вдоль длины корпуса и направлено по существу параллельно продольной оси 134 корпуса 114. В варианте реализации, изображенном на фиг. 1A и 1B, толщина каждого лезвия 130 неоднородна, и каждое лезвие сужается таким образом, чтобы обеспечивать примыкание более толстого участка лезвия 130 к основе 138 лезвия 130, на которой лезвие 130 прикреплено к корпусу 114. Более тонкий участок лезвия 130 расположен на конце лезвия 130, противоположном основе 138. [0019] The downhole milling tool 110 further comprises a plurality of blades 130 extending radially outward from the housing 114. Each blade 130 extends along the length of the housing and is directed substantially parallel to the longitudinal axis 134 of the housing 114. In the embodiment shown in FIG. 1A and 1B, the thickness of each blade 130 is non-uniform, and each blade is tapered so as to fit a thicker portion of the blade 130 to the base 138 of the blade 130, on which the blade 130 is attached to the housing 114. A thinner portion of the blade 130 is located at the end of the blade 130 opposite basis 138.

[0020] Скважинный инструмент 110 для фрезеровочных работ дополнительно содержит материал 142 покрытия, прикрепленный к одному или большему количеству лезвий 130, а в некоторых вариантах реализации материал 142 покрытия прикреплен к каждому из лезвий 130. Материал 142 покрытия может являться любым материалом, твердость которого превышает твердость материала, из которого изготовлено лезвие 130. В некоторых вариантах реализации твердость материала покрытия может превышать или равняться приблизительно 60 твердости по шкале С Роквелла. Твердость материала 142 покрытия и, следовательно, сопротивление износу лезвия 130 может быть увеличено путем добавления множества режущих пластин 150, прикрепленных к материалу 142 покрытия. Режущие пластины 150 могут по меньшей мере частично содержаться внутри материала 142 покрытия таким образом, чтобы связью между материалом 142 покрытия и режущими пластинами 150 и между материалом 142 покрытия и лезвием 130 обеспечивать прикрепление режущих пластин 150 к лезвию 130. Следует отметить, хотя некоторые из режущих пластин 150 могут контактировать с лезвием 130, связь между режущими пластинами 150 и лезвием 130 необязательна. При прикреплении режущих пластин 150 к материалу 142 покрытия может быть использовано покрытие с высокой твердостью на основе железа, такое как порошок Apollo-Clad 1403, производимый компанией Apollo-Clad. Как более подробно описано ранее, материалы покрытия на основании порошков могут быть нанесены на лезвие путем применения лазера для расплавления порошка и создания необходимой связи между материалом покрытия и лезвием или режущими пластинами. Материалы покрытия, такие как порошок Apollo-Clad 1403, имеют твердость, приблизительно составляющую 60-65 твердости по шкале C Роквелла (HRC). [0020] The downhole milling tool 110 further comprises a coating material 142 attached to one or more blades 130, and in some embodiments, a coating material 142 is attached to each of the blades 130. The coating material 142 may be any material whose hardness exceeds the hardness of the material from which the blade 130 is made. In some embodiments, the hardness of the coating material may be greater than or equal to approximately 60 Rockwell hardnesses. The hardness of the coating material 142 and therefore the wear resistance of the blade 130 can be increased by adding a plurality of cutting inserts 150 attached to the coating material 142. The cutting inserts 150 may be at least partially contained within the coating material 142 so that the bonding between the coating material 142 and the cutting inserts 150 and between the coating material 142 and the blade 130 ensures that the cutting inserts 150 are attached to the blade 130. It should be noted, although some of the cutting of the inserts 150 may be in contact with the blade 130, communication between the cutting inserts 150 and the blade 130 is optional. By attaching the cutting inserts 150 to the coating material 142, an iron-based high hardness coating such as Apollo-Clad 1403 powder manufactured by Apollo-Clad can be used. As described in more detail earlier, powder-based coating materials can be applied to the blade by using a laser to melt the powder and create the necessary bond between the coating material and the blade or cutting inserts. Coating materials, such as Apollo-Clad 1403 powder, have a hardness of approximately 60-65 Rockwell C hardness (HRC).

[0021] В некоторых вариантах реализации в качестве альтернативы использованию режущих пластин 150 только материал 142 покрытия может быть прикреплен к лезвию 130 и использован для обеспечения требуемой улучшенной производительности фрезерования и сопротивления износу. В таком варианте реализации требуется, чтобы материал 142 покрытия имел еще большую твердость, чем материалы, используемые в сочетании с режущими пластинами 150. В некоторых вариантах реализации требуется, чтобы твердость такого материала превышала или равнялась приблизительно 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Примером материала покрытия, который может быть прикреплен к лезвию 130 и использован без режущих пластин 150, является материал, содержащий приблизительно 62 массовой доли карбида вольфрама, приблизительно 30 массовой доли никеля и приблизительно 6 массовой доли хрома. Подходящим материалом также может являться WC200, производимый компанией Kennametal Conforma Clad, Нью Олбани, Индиана. Твердость этого материала приблизительно составляет 64-70 твердости по шкале C Роквелла (HRC). [0021] In some embodiments, as an alternative to using cutting inserts 150, only coating material 142 can be attached to blade 130 and used to provide the desired improved milling performance and wear resistance. In such an embodiment, it is required that the coating material 142 have an even greater hardness than the materials used in combination with the cutting inserts 150. In some embodiments, it is required that the hardness of such material be greater than or equal to approximately 60 Rockwell hardness (HRC). An example of a coating material that can be attached to the blade 130 and used without cutting inserts 150 is a material containing about 62 mass fractions of tungsten carbide, about 30 mass fractions of nickel and about 6 mass fractions of chromium. A suitable material may also be WC200 manufactured by Kennametal Conforma Clad, New Albany, Indiana. The hardness of this material is approximately 64-70 Rockwell Hardness C (HRC).

[0022] В некоторых вариантах реализации соединение между материалом 142 покрытия и лезвиями 130 образует металлическую связь. Известные инструменты для фрезеровочных работ могут использовать защищенные пластины для улучшения сопротивления износу, однако эти пластины припаяны к лезвиям инструмента для фрезеровочных работ. Матрица пайки, удерживающая пластины, не характеризуется высокой твердостью, и, так как связи между матрицей пайки и пластинами являются только механическими, в отличие от металлических, возможно легкое освобождение пластин из матриц пайки во время эксплуатации инструмента для фрезеровочных работ. В отличие от этого, металлические связи между материалом 142 покрытия и лезвиями 130 (а в некоторых вариантах реализации между материалом 142 покрытия и режущими пластинами 150), обеспечивают намного большее сопротивление износу и удаление с лезвий. Общепринятая прочность пайки составляет приблизительно 25000 фунт/кв.дюйм (1667,5 кг/см²), а прочность металлической связи, такой как образованной посредством материала покрытия может, например, составлять 70000 фунт/кв.дюйм (4669 кг/см²), таким образом обеспечивая от двух до трех раз большую прочность связи. Увеличенная твердость материала 142 покрытия по сравнению с матрицей пайки также увеличивает сопротивление износу, и в некоторых вариантах реализации позволяет использовать материал 142 покрытия без режущих пластин 150. [0022] In some embodiments, the connection between the coating material 142 and the blades 130 forms a metal bond. Known milling tools may use shear plates to improve wear resistance, however these plates are soldered to the blades of the milling tool. The brazing matrix holding the plates is not characterized by high hardness, and since the bonds between the brazing matrix and the plates are only mechanical, unlike metal, it is possible to easily release the plates from the brazing matrices during operation of the milling tool. In contrast, metallic bonds between the coating material 142 and the blades 130 (and in some embodiments between the coating material 142 and the cutting inserts 150) provide much greater wear resistance and removal from the blades. The conventional soldering strength is approximately 25,000 psi (1667.5 kg / cm ² ), and the strength of the metal bond, such as formed by the coating material, can, for example, be 70,000 psi (4669 kg / cm ² ) , thus providing two to three times greater bond strength. The increased hardness of the coating material 142 compared to the brazing matrix also increases the wear resistance, and in some embodiments it is possible to use the coating material 142 without cutting inserts 150.

[0023] Нанесение материала 142 покрытия на лезвия 130 также обычно включает меньшее количество тепла, чем пайка. Добавление матрицы пайки и защищенных пластин может приводить к нагреванию лезвий до температуры, при который ухудшается прочность или пластичность лезвий, таким образом приводя к необходимости дополнительных этапов термической обработки для обеспечения надлежащей продолжительности периода эксплуатации. В отличие от этого, добавление материала 142 покрытия к лезвиям не нагревает лезвия 130 до уровня, ослабляющего прочность и пластичность лезвий 130. [0023] Applying the coating material 142 to the blades 130 also typically involves less heat than soldering. The addition of a solder matrix and shielded plates can lead to heating of the blades to a temperature at which the strength or ductility of the blades deteriorates, thereby leading to the need for additional heat treatment steps to ensure the proper length of use. In contrast, the addition of coating material 142 to the blades does not heat the blades 130 to a level that weakens the strength and ductility of the blades 130.

[0024] Присоединение материала 142 покрытия к лезвиям 130 (и к режущим пластинам 150 в частных вариантах реализации) может быть осуществлено различными способами, включая сварку прокаткой, сварку взрывом и покрытие лазером. При покрытии лазером материал 142 покрытия доставляют к насадку в форме порошка. Материал 142 покрытия на основе порошка посредством инертного газа доставляют к лезвию 130, на котором лазерный луч расфокусируют на одной точке для образования плавильной ванны. При добавлении дорожек материала 142 покрытия к лезвию 130, обеспечивается перемещение лазерной оптики или насадка для выдачи порошка (или перемещение лезвия). [0024] Attaching the coating material 142 to the blades 130 (and to the cutting inserts 150 in particular embodiments) can be accomplished in various ways, including rolling welding, explosion welding, and laser coating. When coated with a laser, the coating material 142 is delivered to the nozzle in powder form. The powder-based coating material 142 is delivered via an inert gas to the blade 130, on which the laser beam is defocused at one point to form a melting bath. By adding tracks of coating material 142 to the blade 130, laser optics or a powder nozzle (or moving the blade) are moved.

[0025] Как показано на фиг. 2A и 2B, представлены виды спереди и сбоку скважинного инструмента 210 для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Скважинный инструмент 210 для фрезеровочных работ содержит корпус 214, содержащий удлиненную и по существу цилиндрическую стенку 218, определяющую внутренний канал 222, проходящий через участок корпуса 214. На муфтовом конце 226 корпуса 214 корпус 214 содержит резьбы или другие крепежные элементы, обеспечивающие возможность прикрепления корпуса 214 к рабочей колонне (не показано), расположенной в стволе скважины. Рабочая колонна выполнена с возможностью поворота корпуса 214. [0025] As shown in FIG. 2A and 2B are front and side views of a milling tool 210 in accordance with an exemplary embodiment. The downhole milling tool 210 includes a housing 214 comprising an elongated and substantially cylindrical wall 218 defining an internal channel 222 extending through a portion of the housing 214. At the sleeve end 226 of the housing 214, the housing 214 contains threads or other fasteners that allow the housing 214 to be attached. to a work string (not shown) located in the wellbore. The working column is made with the possibility of rotation of the housing 214.

[0026] Скважинный инструмент 210 для фрезеровочных работ дополнительно содержит множество лезвий 230, отходящих радиально наружу от корпуса 214. Каждое лезвие 230 проходит вдоль длины корпуса и выполнено в спиральной или винтовой конфигурации на корпусе 214 относительно продольной оси 234 корпуса 214. В варианте реализации, изображенном на фиг. 2A и 2B, толщина каждого лезвия 230 по существу однородна. В других вариантах реализации толщина лезвий 230 может быть неоднородной, и каждое лезвие может сужаться таким образом, чтобы обеспечивать примыкание более толстого участка лезвия 230 к основе 238 лезвия 230, на которой лезвие 230 прикреплено к корпусу 214. [0026] The downhole milling tool 210 further comprises a plurality of blades 230 extending radially outward from the housing 214. Each blade 230 extends along the length of the housing and is configured in a spiral or helical configuration on the housing 214 relative to the longitudinal axis 234 of the housing 214. In an embodiment, depicted in FIG. 2A and 2B, the thickness of each blade 230 is substantially uniform. In other embodiments, the thickness of the blades 230 may be non-uniform, and each blade may taper so as to ensure that a thicker portion of the blade 230 is adjacent to the base 238 of the blade 230, on which the blade 230 is attached to the housing 214.

[0027] Скважинный инструмент 210 для фрезеровочных работ дополнительно содержит материал 242 покрытия, прикрепленный к одному или большему количеству лезвий 230, а в некоторых вариантах реализации материал 242 покрытия прикреплен к каждому из лезвий 230. Материал 242 покрытия может являться любым материалом, твердость которого превышает твердость материала, из которого изготовлено лезвие 230. В некоторых вариантах реализации твердость материала покрытия может превышать или равняться приблизительно 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Твердость материала 242 покрытия и, следовательно, сопротивление износу лезвия 230 может быть увеличено путем добавления множества режущих пластин 250, прикрепленных к материалу 242 покрытия. Режущие пластины 250 могут по меньшей мере частично содержаться внутри материала 242 покрытия таким образом, чтобы связью между материалом 242 покрытия и режущими пластинами 250 и между материалом 242 покрытия и лезвием 230 обеспечивать прикрепление режущих пластин 250 к лезвию 230. Следует отметить, хотя некоторые из режущих пластин 250 могут контактировать с лезвием 230, связь между режущими пластинами 250 и лезвием 230 необязательна. При прикреплении режущих пластин 250 к материалу 242 покрытия может быть использовано покрытие с высокой твердостью на основе железа, такое как порошок Apollo-Clad 1403, производимый компанией Apollo-Clad. Как более подробно описано ранее, материалы покрытия на основании порошков могут быть нанесены на лезвие путем применения лазера для расплавления порошка и создания необходимой связи между материалом покрытия и лезвием или режущими пластинами. Материалы покрытия, такие как порошок Apollo-Clad 1403, имеют твердость, приблизительно составляющую 60-65 твердости по шкале C Роквелла (HRC). [0027] The milling downhole tool 210 further comprises a coating material 242 attached to one or more blades 230, and in some embodiments, a coating material 242 is attached to each of the blades 230. The coating material 242 may be any material whose hardness exceeds the hardness of the material from which the blade 230 is made. In some embodiments, the hardness of the coating material may be greater than or equal to approximately 60 Rockwell Hardness C (HRC). The hardness of the coating material 242 and therefore the wear resistance of the blade 230 can be increased by adding a plurality of cutting inserts 250 attached to the coating material 242. The cutting inserts 250 may be at least partially contained within the coating material 242 so that the bond between the coating material 242 and the cutting inserts 250 and between the coating material 242 and the blade 230 allows the inserts to attach to the blade 230. It should be noted, although some of the cutting of the inserts 250 may be in contact with the blade 230, communication between the cutting inserts 250 and the blade 230 is optional. When attaching the cutting inserts 250 to the coating material 242, an iron-based high hardness coating such as Apollo-Clad 1403 powder manufactured by Apollo-Clad can be used. As described in more detail earlier, powder-based coating materials can be applied to the blade by using a laser to melt the powder and create the necessary bond between the coating material and the blade or cutting inserts. Coating materials, such as Apollo-Clad 1403 powder, have a hardness of approximately 60-65 Rockwell C hardness (HRC).

[0028] В некоторых вариантах реализации в качестве альтернативы использованию режущих пластин 250 только материал 242 покрытия может быть прикреплен к лезвию 230 и использован для обеспечения требуемой улучшенной производительности фрезерования и сопротивления износу. В таком варианте реализации требуется, чтобы материал 242 покрытия имел еще большую твердость, чем материалы, используемые в сочетании с режущими пластинами 250. В некоторых вариантах реализации требуется, чтобы твердость такого материала превышала или равнялась приблизительно 70 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Примером материала покрытия, который может быть прикреплен к лезвию 230 и использован без режущих пластин 250, является материал, содержащий приблизительно 62 массовой доли карбида вольфрама, приблизительно 30 массовой доли никеля и приблизительно 6 массовой доли хрома. Подходящим материалом также может являться WC200, производимый компанией Kennametal Conforma Clad, Нью Олбани, Индиана. Твердость этого материала приблизительно составляет 64-70 твердости по шкале C Роквелла (HRC). [0028] In some embodiments, as an alternative to using cutting inserts 250, only coating material 242 can be attached to blade 230 and used to provide the desired improved milling performance and wear resistance. In such an embodiment, it is required that the coating material 242 have an even greater hardness than the materials used in combination with the cutting inserts 250. In some embodiments, it is required that the hardness of such a material be greater than or equal to approximately 70 Rockwell Hardness C (HRC). An example of a coating material that can be attached to a blade 230 and used without cutting inserts 250 is a material containing about 62 mass fractions of tungsten carbide, about 30 mass fractions of nickel and about 6 mass fractions of chromium. A suitable material may also be WC200 manufactured by Kennametal Conforma Clad, New Albany, Indiana. The hardness of this material is approximately 64-70 Rockwell Hardness C (HRC).

[0029] Аналогично инструменту 110 для фрезеровочных работ, изображенному на фиг. 1A и 1B, инструмент 210 для фрезеровочных работ может иметь преимущество от металлической связи между материалом 242 покрытия, лезвиями 230 и режущими пластинами 250, если применимо. Аналогично, присоединение материала 242 покрытия к лезвиям 230 (и к режущим пластинам 250 в частных вариантах реализации) может быть осуществлено различными способами, включая сварку прокаткой, сварку взрывом и покрытие лазером. [0029] Similar to the milling tool 110 shown in FIG. 1A and 1B, the milling tool 210 may have the advantage of a metallic bond between the coating material 242, the blades 230, and the cutting inserts 250, if applicable. Similarly, bonding of coating material 242 to blades 230 (and to cutting inserts 250 in particular embodiments) can be accomplished by various methods, including rolling welding, explosion welding, and laser coating.

[0030] Как показано на фиг. 3A и 3B, представлены виды спереди и сбоку скважинного инструмента 310 для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Скважинный инструмент 310 для фрезеровочных работ содержит корпус 314, содержащий удлиненную и по существу цилиндрическую стенку 318, определяющую внутренний канал 322, проходящий через участок корпуса 314. На муфтовом конце 326 корпуса 314 корпус 314 содержит резьбы или другие крепежные элементы, обеспечивающие возможность прикрепления корпуса 314 к рабочей колонне (не показано), расположенной в стволе скважины. Рабочая колонна выполнена с возможностью поворота корпуса 314. [0030] As shown in FIG. 3A and 3B are front and side views of a milling tool 310 in accordance with an exemplary embodiment. The milling downhole tool 310 includes a housing 314 comprising an elongated and substantially cylindrical wall 318 defining an internal channel 322 extending through a portion of the housing 314. At the sleeve end 326 of the housing 314, the housing 314 contains threads or other fasteners that allow the housing 314 to be attached. to a work string (not shown) located in the wellbore. The working column is made with the possibility of rotation of the housing 314.

[0031] Скважинный инструмент 310 для фрезеровочных работ дополнительно содержит множество лезвий 330, отходящих радиально наружу от корпуса 314. Каждое лезвие 330 проходит вдоль длины корпуса и выполнено в спиральной или винтовой конфигурации на корпусе 314 относительно продольной оси 334 корпуса 314. В варианте реализации, изображенном на фиг. 3A и 3B, толщина каждого лезвия 330 по существу однородна. В других вариантах реализации толщина лезвий 330 может быть неоднородной, и каждое лезвие может сужаться таким образом, чтобы обеспечивать примыкание более толстого участка лезвия 330 к основе 338 лезвия 330, на которой лезвие 330 прикреплено к корпусу 314. [0031] The downhole milling tool 310 further comprises a plurality of blades 330 extending radially outward from the housing 314. Each blade 330 extends along the length of the housing and is configured in a helical or helical configuration on the housing 314 relative to the longitudinal axis 334 of the housing 314. In an embodiment, depicted in FIG. 3A and 3B, the thickness of each blade 330 is substantially uniform. In other embodiments, the thickness of the blades 330 may be non-uniform, and each blade may taper in such a way as to allow a thicker portion of the blade 330 to abut against the base 338 of the blade 330, on which the blade 330 is attached to the housing 314.

[0032] Скважинный инструмент 310 для фрезеровочных работ дополнительно содержит материал 342 покрытия, прикрепленный к одному или большему количеству лезвий 330, а в некоторых вариантах реализации материал 342 покрытия прикреплен к каждому из лезвий 330. Материал 342 покрытия может являться любым материалом, твердость которого превышает твердость материала, из которого изготовлено лезвие 330. В некоторых вариантах реализации твердость материала покрытия может превышать или равняться приблизительно 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Твердость материала 342 покрытия и, следовательно, сопротивление износу лезвия 330 может быть увеличено путем добавления множества режущих пластин 350, прикрепленных к материалу 342 покрытия. Режущие пластины 350 могут по меньшей мере частично содержаться внутри материала 342 покрытия таким образом, чтобы связью между материалом 342 покрытия и режущими пластинами 350 и между материалом 342 покрытия и лезвием 330 обеспечивать прикрепление режущих пластин 350 к лезвию 330. Следует отметить, хотя некоторые из режущих пластин 350 могут контактировать с лезвием 330, связь между режущими пластинами 350 и лезвием 330 необязательна. При прикреплении режущих пластин 350 к материалу 342 покрытия может быть использовано покрытие с высокой твердостью на основе железа, такое как порошок Apollo-Clad 1403, производимый компанией Apollo-Clad. Как более подробно описано ранее, материалы покрытия на основании порошков могут быть нанесены на лезвие путем применения лазера для расплавления порошка и создания необходимой связи между материалом покрытия и лезвием или режущими пластинами. Материалы покрытия, такие как порошок Apollo-Clad 1403, имеют твердость, приблизительно составляющую 60-65 твердости по шкале C Роквелла (HRC). [0032] The milling downhole tool 310 further comprises a coating material 342 attached to one or more blades 330, and in some embodiments, a coating material 342 is attached to each of the blades 330. The coating material 342 may be any material whose hardness exceeds the hardness of the material from which the blade 330 is made. In some embodiments, the hardness of the coating material may be greater than or equal to approximately 60 Rockwell C hardnesses (HRC). The hardness of the coating material 342 and therefore the wear resistance of the blade 330 can be increased by adding a plurality of cutting inserts 350 attached to the coating material 342. The cutting inserts 350 may be at least partially contained within the coating material 342 so that the bond between the coating material 342 and the cutting inserts 350 and between the coating material 342 and the blade 330 allows the inserts to attach to the blade 330. It should be noted, although some of the cutting of the inserts 350 may be in contact with the blade 330, communication between the cutting inserts 350 and the blade 330 is optional. When attaching the cutting inserts 350 to the coating material 342, an iron-based high hardness coating such as Apollo-Clad 1403 powder manufactured by Apollo-Clad can be used. As described in more detail earlier, powder-based coating materials can be applied to the blade by using a laser to melt the powder and create the necessary bond between the coating material and the blade or cutting inserts. Coating materials, such as Apollo-Clad 1403 powder, have a hardness of approximately 60-65 Rockwell C hardness (HRC).

[0033] В некоторых вариантах реализации в качестве альтернативы использованию режущих пластин 350 только материал 342 покрытия может быть прикреплен к лезвию 330 и использован для обеспечения требуемой улучшенной производительности фрезерования и сопротивления износу. В таком варианте реализации требуется, чтобы материал 342 покрытия имел еще большую твердость, чем материалы, используемые в сочетании с режущими пластинами 350. В некоторых вариантах реализации требуется, чтобы твердость такого материала превышала или равнялась приблизительно 70 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Примером материала покрытия, который может быть прикреплен к лезвию 330 и использован без режущих пластин 350, является материал, содержащий приблизительно 62 массовой доли карбида вольфрама, приблизительно 30 массовой доли никеля и приблизительно 6 массовой доли хрома. Подходящим материалом также может являться WC200, производимый компанией Kennametal Conforma Clad, Нью Олбани, Индиана. Твердость этого материала приблизительно составляет 64-70 твердости по шкале C Роквелла (HRC). [0033] In some embodiments, as an alternative to using cutting inserts 350, only the coating material 342 can be attached to the blade 330 and used to provide the desired improved milling performance and wear resistance. In such an embodiment, it is required that the coating material 342 have an even greater hardness than the materials used in combination with the cutting inserts 350. In some embodiments, it is required that the hardness of such a material be greater than or equal to approximately 70 Rockwell C hardnesses (HRC). An example of a coating material that can be attached to the blade 330 and used without cutting inserts 350 is a material containing about 62 mass fractions of tungsten carbide, about 30 mass fractions of nickel and about 6 mass fractions of chromium. A suitable material may also be WC200 manufactured by Kennametal Conforma Clad, New Albany, Indiana. The hardness of this material is approximately 64-70 Rockwell Hardness C (HRC).

[0034] Аналогично инструментам 110, 210 для фрезеровочных работ, изображенным на фиг. 1A, 1B, 2A и 2B, инструмент 310 для фрезеровочных работ может иметь преимущество от металлической связи между материалом 342 покрытия, лезвиями 330 и режущими пластинами 350, если применимо. Аналогично, присоединение материала 342 покрытия к лезвиям 330 (и к режущим пластинам 350 в частных вариантах реализации) может быть осуществлено различными способами, включая сварку прокаткой, сварку взрывом и покрытие лазером. [0034] Similar to the milling tools 110, 210 shown in FIG. 1A, 1B, 2A, and 2B, the milling tool 310 may have the advantage of a metallic bond between the coating material 342, the blades 330, and the cutting inserts 350, if applicable. Similarly, bonding of coating material 342 to blades 330 (and to cutting inserts 350 in particular embodiments) can be accomplished in various ways, including rolling welding, explosion welding, and laser coating.

[0035] Со ссылкой на фиг. 4 представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия 430 инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Лезвие 430 может являться примером любого из лезвий 130, 230, 330, описанных ранее, или лезвия любого конкретной фрезы или инструмента для фрезеровочных работ. В варианте реализации, изображенном на фиг. 4, материал 442 покрытия прикреплен к лезвию 430 способом, аналогичным описанному ранее со ссылкой на фиг. 1A-3B. В этом частном варианте реализации материал 442 покрытия наносят на лезвие 430 таким образом, чтобы обеспечивать по существу однородную толщину, t, материала 442 покрытия. В других вариантах реализации толщина материала 442 покрытия может быть неоднородной. В других вариантах реализации материал 442 покрытия может быть нанесен для создания одного или большего количества краев в самом материале покрытия, края имеют большую толщину, чем другие участки материала покрытия. [0035] With reference to FIG. 4 is a side cross-sectional view of a blade 430 of a milling tool in accordance with an exemplary embodiment. The blade 430 may be an example of any of the blades 130, 230, 330 described previously, or the blades of any particular milling cutter or tool. In the embodiment depicted in FIG. 4, the coating material 442 is attached to the blade 430 in a manner similar to that described previously with reference to FIG. 1A-3B. In this particular embodiment, the coating material 442 is applied to the blade 430 so as to provide a substantially uniform thickness, t , of the coating material 442. In other embodiments, the thickness of the coating material 442 may be non-uniform. In other embodiments, the coating material 442 may be applied to create one or more edges in the coating material itself, the edges being thicker than other areas of the coating material.

[0036] На фиг. 4 материал 442 покрытия изображен имеющим толщину, приблизительно равную однородной толщине лезвия 430. Однако, как описано ранее со ссылкой на фиг. 1A и 1B, в некоторых вариантах реализации толщина лезвий может быть неоднородной. В этих вариантах реализации и в других вариантах реализации толщина материала 442 покрытия может быть больше или меньше толщины лезвий. В приведенном в качестве примера варианте реализации толщина лезвия 430 может составлять приблизительно 1/2 дюйма (1,27 см), а толщина материала 442 покрытия может составлять приблизительно 3/8 дюйма (0,9525 см). [0036] FIG. 4, the coating material 442 is depicted having a thickness approximately equal to the uniform thickness of the blade 430. However, as previously described with reference to FIG. 1A and 1B, in some embodiments, the thickness of the blades may be non-uniform. In these embodiments and other embodiments, the thickness of the coating material 442 may be greater or less than the thickness of the blades. In an exemplary embodiment, the thickness of the blade 430 may be approximately 1/2 inch (1.27 cm), and the thickness of the coating material 442 may be approximately 3/8 inch (0.9525 cm).

[0037] Со ссылкой на фиг. 5A, представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия 530 инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Лезвие 530 может являться примером любого из лезвий 130, 230, 330, описанных ранее, или лезвия любого конкретной фрезы или инструмента для фрезеровочных работ. В варианте реализации, изображенном на фиг. 5A, материал 542 покрытия прикреплен к лезвию 530 способом, аналогичным описанному ранее со ссылкой на фиг. 1A-3B. В этом частном варианте реализации материал 542 покрытия наносят на лезвие 530 таким образом, чтобы обеспечивать по существу однородную толщину, t, материала 542 покрытия. В других вариантах реализации толщина материала 542 покрытия может быть неоднородной. [0037] With reference to FIG. 5A is a side cross-sectional view of a blade 530 of a milling tool in accordance with an exemplary embodiment. The blade 530 may be an example of any of the blades 130, 230, 330 described previously, or the blades of any particular milling cutter or tool. In the embodiment depicted in FIG. 5A, the coating material 542 is attached to the blade 530 in a manner similar to that described previously with reference to FIG. 1A-3B. In this particular embodiment, the coating material 542 is applied to the blade 530 so as to provide a substantially uniform thickness, t , of the coating material 542. In other embodiments, the thickness of the coating material 542 may be non-uniform.

[0038] Множество режущих пластин 550 прикреплены к материалу 542 покрытия. Режущие пластины 550 могут быть расположены по существу однородным рисунком и могут быть расположены на расстоянии x друг от друга. В некоторых вариантах реализации режущие пластины могут быть расположены таким образом, чтобы обеспечивать контакт каждой режущей пластины 550 с примыкающими режущими пластинами или ее примыкание к ним. В других вариантах реализации может быть использован более случайный шаг режущих пластин 550. На фиг. 5A каждая режущая пластина 550 контактирует с лезвием 530, а расстояние или толщина режущих пластин 550 между лезвием 530 и режущей поверхностью 554 режущей пластины 550 больше, чем толщина материала 542 покрытия. Материал 542 покрытия, хотя по существу имеющий однородную толщину на фиг. 5A, окружает участок каждой режущей пластины 550 и закрепляет режущую пластину 550 посредством присоединения к режущей пластине 550 и лезвию 530. [0038] A plurality of cutting inserts 550 are attached to the coating material 542. The cutting inserts 550 may be arranged in a substantially uniform pattern and may be spaced x apart. In some embodiments, the cutting inserts may be arranged so as to ensure that each cutting insert 550 is in contact with or adjacent to adjacent cutting inserts. In other embodiments, a more random pitch of the cutting inserts 550 may be used. In FIG. 5A, each cutting insert 550 is in contact with the blade 530, and the distance or thickness of the cutting inserts 550 between the blade 530 and the cutting surface 554 of the cutting insert 550 is greater than the thickness of the coating material 542. Coating material 542, although substantially uniform in thickness in FIG. 5A surrounds a portion of each cutting insert 550 and secures the cutting insert 550 by attaching to the cutting insert 550 and the blade 530.

[0039] Со ссылкой на фиг. 5B, представлен вид в поперечном сечении режущей пластины 550, изображающий то, что каждая режущая пластина 550 имеет по существу цилиндрическую форму, а режущая поверхность 554 обработана с выполнением на ней выемок таким образом, чтобы обеспечивать содержание поверхностью верхних точек или гребней. В варианте реализации, изображенном на фиг. 5B, цилиндрическая форма режущей пластины 550 сужается, имея более узкую основу 558. В других вариантах реализации форма режущей пластины 550 может отличаться. [0039] With reference to FIG. 5B is a cross-sectional view of a cutting insert 550 showing that each cutting insert 550 is substantially cylindrical in shape and the cutting surface 554 is machined to produce recesses therein so as to ensure that the surface contains top points or ridges. In the embodiment depicted in FIG. 5B, the cylindrical shape of the insert 550 narrows, having a narrower base 558. In other embodiments, the shape of the insert 550 may differ.

[0040] Режущая пластина 550 может быть изготовлена из материала, содержащего приблизительно 71% карбида вольфрама, 13% кобальта, 4% карбида титана и 12% карбида тантала. Характеристики материала могут включать твердость, приблизительно составляющую 90,4 твердости по шкале C Роквелла (HRC). В некоторых вариантах реализации изображенная режущая пластина может являться ICBI270T, производимой компанией Ibex Welding Technologies. [0040] The insert 550 may be made of a material containing approximately 71% tungsten carbide, 13% cobalt, 4% titanium carbide, and 12% tantalum carbide. Material specifications may include a hardness of approximately 90.4 Rockwell C hardnesses (HRC). In some embodiments, the illustrated insert may be an ICBI270T manufactured by Ibex Welding Technologies.

[0041] Со ссылкой на фиг. 6, представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия 630 инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Лезвие 630 может являться примером любого из лезвий 130, 230, 330, описанных ранее, или лезвия любого конкретной фрезы или инструмента для фрезеровочных работ. В варианте реализации, изображенном на фиг. 6, материал 642 покрытия прикреплен к лезвию 630 способом, аналогичным описанному ранее со ссылкой на фиг. 1A-3B. В этом частном варианте реализации материал 642 покрытия наносят на лезвие 630 таким образом, чтобы обеспечивать неоднородную толщину материала 642 покрытия. В других вариантах реализации толщина материала 642 покрытия может быть по существу однородной. [0041] With reference to FIG. 6 is a side cross-sectional view of a blade 630 of a milling tool in accordance with an exemplary embodiment. Blade 630 may be an example of any of the blades 130, 230, 330 described previously, or the blades of any particular milling cutter or tool. In the embodiment depicted in FIG. 6, the coating material 642 is attached to the blade 630 in a manner similar to that described previously with reference to FIG. 1A-3B. In this particular embodiment, the coating material 642 is applied to the blade 630 so as to provide a non-uniform thickness of the coating material 642. In other embodiments, the thickness of the coating material 642 may be substantially uniform.

[0042] Множество режущих пластин 650 прикреплены к материалу 642 покрытия. Режущие пластины 650 могут содержать измельченные карбидные элементы, отсортированные по размеру для обеспечения надлежащего размера каждого измельченного карбидного элемента. Например, процесс сортирования может выбирать для использования режущие пластины 650, размер которых находится между первым объемом и вторым объемом. Альтернативно, сортирование может быть осуществлено для выбора режущих пластин 650, соответствующих конкретным размерным параметрам. Например, процесс сортирования может использовать размер сита, обеспечивающий выбор измельченных карбидных элементов, имеющих размер от 3/16 дюйма (0,47625 см) до 1/4 дюйма (0,635 см) для использования. Измельченные карбидные элементы могут быть случайно расположены таким образом, чтобы обеспечивать контакт некоторых из измельченных карбидных элементов с лезвием 630 и исключать контакт некоторых из них с последним. Аналогично, хотя многие из измельченных карбидных элементов могут выступать из материала 642 покрытия, некоторые могут быть покрыты материалом 642 покрытия. Материал 642 покрытия, хотя имеющий неоднородную толщину на фиг. 6, окружает участок большинства из режущих пластин 650 и закрепляет режущие пластины 650 посредством присоединения к режущей пластине 650 и лезвию 630. [0042] A plurality of cutting inserts 650 are attached to the coating material 642. Cutting inserts 650 may include ground carbide elements sorted by size to ensure the proper size of each ground carbide element. For example, the sorting process may choose to use cutting inserts 650, the size of which is between the first volume and the second volume. Alternatively, sorting may be performed to select cutting inserts 650 corresponding to particular dimensional parameters. For example, the sorting process may use a sieve size to select crushed carbide elements having a size of 3/16 inch (0.47625 cm) to 1/4 inch (0.635 cm) for use. The ground carbide elements can be randomly positioned so as to ensure contact of some of the ground carbide elements with the blade 630 and to exclude contact of some of them with the latter. Similarly, although many of the ground carbide elements may protrude from the coating material 642, some may be coated with the coating material 642. Coating material 642, although having a non-uniform thickness in FIG. 6 surrounds a portion of most of the cutting inserts 650 and secures the cutting inserts 650 by attaching to the cutting insert 650 and the blade 630.

[0043] Фрезерование металлических объектов и других материалов, расположенных в стволе скважины, может быть основной составляющей образования дополнительных боковых стволов скважины, или очистки или изменения размера скважинного трубопровода с стволе скважины. Настоящая полезная модель описывает приборы, системы и способы для фрезерования материалов и улучшения сопротивления износу инструментов для фрезеровочных работ. В дополнение к описанным выше вариантам реализации настоящей полезной модели, объем полезной модели также включает многие примеры конкретных комбинаций, некоторые из которых детализированы ниже. [0043] The milling of metal objects and other materials located in the wellbore may be a major component in the formation of additional lateral wellbores, or in cleaning or resizing the downhole pipeline from the wellbore. This utility model describes instruments, systems and methods for milling materials and improving the wear resistance of milling tools. In addition to the embodiments of the present utility model described above, the scope of the utility model also includes many examples of specific combinations, some of which are detailed below.

[0044] Пример 1. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ, содержащий: [0044] Example 1. A downhole tool for milling operations, comprising:

корпус инструмента для фрезеровочных работ;tool body for milling operations;

множество лезвий инструмента для фрезеровочных работ, отходящих радиально от корпуса инструмента для фрезеровочных работ; иa plurality of milling tool blades extending radially from the milling tool body; and

материал покрытия, прикрепленный по меньшей мере к одному из лезвий инструмента для фрезеровочных работ.coating material attached to at least one of the milling tool blades.

[0045] Пример 2. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 2, в котором твердость материала покрытия приблизительно составляет 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC). [0045] Example 2. A downhole milling tool according to Example 2, wherein the hardness of the coating material is approximately 60 Rockwell hardness (HRC).

[0046] Пример 3. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, в котором соединение между материалом покрытия и по меньшей мере одном из лезвий инструмента для фрезеровочных работ содержит металлическую связь. [0046] Example 3. A downhole tool for milling in accordance with example 1, in which the connection between the coating material and at least one of the blades of the tool for milling works contains a metal bond.

[0047] Пример 4. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий: [0047] Example 4. A downhole tool for milling in accordance with example 1, further comprising:

множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия.a plurality of cutting inserts attached to the coating material.

[0048] Пример 5. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 4, в котором соединение между множеством режущих пластин и материалом покрытия содержит металлическую связь. [0048] Example 5. A downhole tool for milling in accordance with Example 4, wherein the connection between the plurality of cutting inserts and the coating material contains a metal bond.

[0049] Пример 6. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, в котором твердость режущих пластин превышает твердость материала покрытия. [0049] Example 6. A downhole tool for milling in accordance with example 1, in which the hardness of the cutting inserts exceeds the hardness of the coating material.

[0050] Пример 7. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, в котором твердость режущих пластин составляет приблизительно 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC). [0050] Example 7. A downhole tool for milling in accordance with example 1, in which the hardness of the cutting inserts is approximately 60 hardness on the Rockwell scale C (HRC).

[0051] Пример 8. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий: [0051] Example 8. A downhole tool for milling in accordance with example 1, further comprising:

множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия;a plurality of cutting inserts attached to the coating material;

причем каждая режущая пластина имеет по существу цилиндрическую форму и содержит режущую поверхность, обработанную с выполнением на ней выемок.moreover, each cutting insert has a substantially cylindrical shape and comprises a cutting surface machined to produce recesses on it.

[0052] Пример 9 Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий: [0052] Example 9 A downhole tool for milling in accordance with Example 1, further comprising:

причем каждая режущая пластина имеет по существу цилиндрическую форму и содержит режущую поверхность;wherein each cutting insert has a substantially cylindrical shape and comprises a cutting surface;

причем режущая поверхность по меньшей мере одной из режущих пластин расположена на расстоянии от лезвия инструмента для фрезеровочных работ, превышающем расстояние от лезвия инструмента для фрезеровочных работ к наружной поверхности материала покрытия.moreover, the cutting surface of at least one of the cutting inserts is located at a distance from the blade of the tool for milling operations, exceeding the distance from the blade of the tool for milling operations to the outer surface of the coating material.

[0053] Пример 10. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий: [0053] Example 10. A downhole tool for milling in accordance with example 1, further comprising:

причем режущие пластины образованы по меньшей мере частично из карбида вольфрама.moreover, the cutting inserts are formed at least partially from tungsten carbide.

[0054] Пример 11. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий: [0054] Example 11. A downhole tool for milling in accordance with example 1, further comprising:

причем режущие пластины содержат измельченные карбидные элементы, отсортированные по размеру посредством размера сита, составляющего приблизительно от 3/16 дюйма (0,47625 см) до 1/4 дюйма (0,635 см).moreover, the cutting inserts contain crushed carbide elements, sorted by size by means of a sieve of approximately 3/16 inch (0.47625 cm) to 1/4 inch (0.635 cm).

[0055] Пример 12. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий: [0055] Example 12. A downhole tool for milling in accordance with example 1, further comprising:

причем режущие пластины содержат измельченные карбидные элементы, отсортированные по размеру для обеспечения размера каждого измельченного карбидного элемента между первым количеством и вторым количеством;moreover, the cutting inserts contain crushed carbide elements, sorted by size to ensure the size of each crushed carbide element between the first quantity and the second quantity;

причем первое количество составляет приблизительно 3/16 дюйма (0,47625 см); иwherein the first amount is about 3/16 inch (0.47625 cm); and

причем второе количество составляет приблизительно 1/4 дюйма (0,635 см).the second amount being approximately 1/4 inch (0.635 cm).

[0056] Пример 13. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ для фрезерования негеологических материалов в скважине, содержащий: [0056] Example 13. A downhole milling tool for milling non-geological materials in a well, comprising:

корпус, содержащий удлиненную и по существу цилиндрическую стенку, определяющую внутренний канал, проходящий через участок корпуса; корпус содержит муфтовый конец, выполненный с возможностью прикрепления к рабочей колонне для поворота корпуса;a housing comprising an elongated and substantially cylindrical wall defining an internal channel passing through a portion of the housing; the housing comprises a sleeve end configured to attach to the work string to rotate the housing;

множество лезвий, отходящих радиально наружу от корпуса, каждое лезвие проходит вдоль длины корпуса и имеет ориентацию, по существу параллельную продольной оси корпуса, или расположено в спиральной или винтовой конфигурации на корпусе; иa plurality of blades extending radially outward from the casing, each blade extending along the length of the casing and having an orientation substantially parallel to the longitudinal axis of the casing, or located in a spiral or screw configuration on the casing; and

нанесенный лазером материал покрытия, прикрепленный к множеству лезвий.laser-coated coating material attached to a plurality of blades.

[0057] Пример 14. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 13, в котором материал покрытия нанесен на каждое из множества лезвий по существу с однородной толщиной. [0057] Example 14. A downhole milling tool according to Example 13, wherein the coating material is applied to each of the plurality of blades with a substantially uniform thickness.

[0058] Пример 15. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 13, дополнительно содержащий: [0058] Example 15. A downhole tool for milling in accordance with example 13, further comprising:

причем каждая режущая пластина имеет по существу цилиндрическую форму; иwherein each cutting insert has a substantially cylindrical shape; and

причем материал покрытия нанесен на каждое из множества лезвий по существу с однородной толщиной.moreover, the coating material is applied to each of the plurality of blades with a substantially uniform thickness.

[0059] Пример 16. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 13, дополнительно содержащий: [0059] Example 16. A downhole tool for milling in accordance with example 13, further comprising:

причем режущие пластины содержат измельченные карбидные элементы;moreover, the cutting inserts contain crushed carbide elements;

причем по меньшей мере участок режущих пластин отходит наружу от материала покрытия; иmoreover, at least a portion of the cutting inserts extends outward from the coating material; and

причем материал покрытия нанесен на лезвия с неоднородной толщиной.moreover, the coating material is applied to the blades with a non-uniform thickness.

[0060] Пример 17. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, который является одним инструментом из числа фрезера-райбера, бочкообразного инструмента для фрезеровочных работ и ведущего инструмента для фрезеровочных работ. [0060] Example 17. A downhole tool for milling in accordance with Example 1, which is one tool from a milling-riber, a barrel-shaped tool for milling and a leading tool for milling.

[0061] Пример 18. Способ улучшения сопротивления износу скважинного инструмента для фрезеровочных работ, содержащий: [0061] Example 18. A method for improving the wear resistance of a downhole tool for milling, comprising:

присоединение материала покрытия к лезвию скважинного инструмента для фрезеровочных работ.joining the coating material to the blade of the downhole tool for milling operations.

[0062] Пример 19. Способ в соответствии с примером 18, дополнительно содержащий: [0062] Example 19. The method in accordance with example 18, further comprising:

прикрепление режущих пластин к материалу покрытия таким образом, чтобы обеспечивать выступание по меньшей мере участка режущих пластин от материала покрытия.attaching the cutting inserts to the coating material in such a way as to ensure that at least a portion of the cutting inserts protrudes from the coating material.

[0063] Пример 20. Способ в соответствии с примером 1, в котором присоединение материала покрытия к лезвию и присоединение режущих пластин к материалу покрытия дополнительно содержит: [0063] Example 20. The method in accordance with example 1, in which attaching the coating material to the blade and attaching the cutting inserts to the coating material further comprises:

доставку материала покрытия в форме порошка от примыкающего лезвия иthe delivery of the coating material in the form of a powder from an adjacent blade and

плавление порошка с использованием лазера.powder melting using a laser.

[0064] Из приведенного ранее должно быть очевидно, что было предложена полезная модель, имеющая значительные преимущества. В то время как настоящая полезная модель представлена только в немногих своих видах, она не ограничена только этими вариантами реализации, а наоборот допускает различные изменения и модификации без отступления от существа настоящей полезной модели. [0064] From the foregoing, it should be apparent that a utility model has been proposed that has significant advantages. While the real utility model is presented in only a few of its forms, it is not limited to these implementation options, but rather allows various changes and modifications without departing from the essence of the present utility model.

Claims

1. A downhole tool for milling operations for cutting non-geological materials in a well, comprising:

a housing having an elongated and substantially cylindrical wall defining an inner channel passing through a portion of the housing, the housing having a sleeve end configured to attach to a work string to rotate the housing;

a plurality of blades extending radially outward from the housing, with each blade extending along the length of the housing and directed substantially parallel to the longitudinal axis of the housing or in a helical or helical configuration on the housing;

a laser-coated coating material attached to each of the plurality of blades, wherein the laser-coated coating material has a hardness of approximately 60 Rockwell C hardnesses, the first connection between the laser-coated coating material and each of the plurality of milling tool blades includes a metal bond , and

a plurality of cutting inserts attached to the laser-coated coating material, wherein the second connection between the plurality of cutting plates and the laser-coated coating material includes a metal bond.

2. The downhole milling tool of claim 1, wherein the laser-applied coating material is applied to each of the plurality of blades with substantially uniform thickness.

3. A downhole tool for milling according to claim 1, wherein each cutting insert of a plurality of cutting inserts has a substantially cylindrical shape; and

wherein the laser-applied coating material is applied to each blade of the plurality of blades with substantially uniform thickness.

4. A downhole tool for milling according to claim 1, wherein the plurality of cutting inserts comprise ground carbide elements;

wherein at least a portion of the plurality of cutting inserts extends outward from the laser-coated coating material; and

moreover, the laser-applied coating material is applied to a plurality of blades with a non-uniform thickness.

5. The downhole tool for milling operations according to claim 1, which is one tool from a milling-riber, a barrel-shaped tool for milling operations and a leading tool for milling operations.