RU220351U1 - Фрезер оконный - Google Patents

Abstract

Фрезер оконный предназначен для вырезания окна в обсадной колонне, забуривания бокового ствола скважины и последующего бурения. Фрезер оконный представляет собой корпус, условно разделенный на четыре части, плавно переходящие друг в друга с радиусом: торцевая часть, коническая часть, спиральная цилиндрическая часть и цилиндрическая часть. Торцевая и коническая части оснащены прямо расположенными лопастями, армированными износоустойчивым режуще-истирающим покрытием, в качестве которого используются частицы карбида вольфрама, с закрепленными на нем самозатачивающимися твердосплавными пластинами цилиндрической формы и износоустойчивым покрытием, наплавленным гибким шнуром, содержащим частицы твердого сплава, с закрепленными на нем алмазосодержащими PDC резцами так, что они не участвуют в процессе фрезерования окна. Центр торцевой части фрезера оснащен твердосплавными пластинами трапецеидальной формы. На одной из лопастей выполнено занижение с резьбовым отверстием для крепления фрезера к клину-отклонителю подвесным винтом. Спиральная цилиндрическая часть представляет собой продолжение лопастей, расположенных на корпусе по спирали, также армированных износоустойчивым режуще-истирающим покрытием. Благодаря применению комбинированного вооружения и двух видов покрытий лопастей, расположенных в прямом и спиральном направлении, в сочетании с геометрией корпуса фрезера оконного, достигаются плавность и эффективность работы, повышенная износостойкость и продление срока эксплуатации. 2 ил.

Description

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, забуривания бокового ствола скважины и последующего бурения.

Известна фреза, содержащая полый корпус с промывочным каналом вдоль оси фрезы, сквозные промывочные отверстия на боковой и торцевой частях, выполненные под углом к оси фрезы. Причем верхняя часть корпуса выполнена цилиндрической формы, а боковая - переменного сечения в виде многогранника, на которой закреплены режущие элементы. При этом нижняя торцевая поверхность корпуса выполнена с режущими элементами, а режуще-истирающие поверхности боковой и торцевой частей корпуса усилены режущими элементами, жестко закрепленными в продольных пазах. Режущие элементы имеют форму плоской не правильной трапеции. Фреза, оснащена лопастями, имеющими прямоугольное сечение и покрытыми режущим покрытием из бурового сплава, представляющего собой композиционный пруток, выполненный из колотого вольфрамокобальтового твердого сплава, который залит припоем на никелевой основе. Причем торцевая часть корпуса выполнена в виде конуса с лопастями, сходящимися в центре торцевой части фрезы, которые усилены твердосплавными режущими пластинами, установленными и запаянными в пазы (патент RU 176205, МПК Е21В 29/06, опубл. 12.01.2018 г.).

Недостатком известной фрезы является то, что из-за отсутствия плавного перехода с торцевой на боковую часть, возможно возникновение подклинок, так как в процессе фрезерования одновременно зарезаются боковая и торцевая поверхности. При бурении кармана в горной породе фреза работает неэффективно, так твердосплавное вооружение быстро изнашивается после фрезерования окна.

Известен фрезерный инструмент, служащий для прорезания «окна» в обсадной колонне в буровой скважине и последующего бурения, включающий полый корпус, в котором выполнен промывочный канал вдоль оси инструмента и промывочные отверстия. Нижняя часть фрезера имеет вооруженные алмазосодержащими пластинами лопасти спиральной формы, плавно с радиусом переходящие с торца в коническую боковую часть, с последующим переходом в цилиндрическую часть, на которой выполнены дополнительные, имеющие спиральную форму, лопасти, оснащенные износоустойчивым режуще-истирающим покрытием (патент RU 131410, МПК Е21В 29/00, опубл. 20.08.2013 г.).

Недостаток известного фрезерного инструмента состоит в том, что данный инструмент содержит только алмазосодержащие пластины, которые склонны к скалыванию в процессе работы по металлу, что приводит к снижению эффективности инструмента при фрезеровании окна в скважине.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является фрезер оконный, который включает корпус с промывочным каналом вдоль его оси, сменные лопасти, армированные твердосплавным покрытием и отверстие с резьбой для крепления к клину-отклонителю. Корпус снабжен боковыми лопастными рабочими поверхностями спиральной формы, между которыми размещено отверстие с резьбой для крепления к клину-отклонителю. Имеет промывочные отверстия 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 (патент RU 144484, МПК E21B 29/06, опубл. 20.08.2014 г.).

Недостатками прототипа являются:

- отсутствие конусной части на фрезере оконном, что уменьшает плавность хода при фрезеровании;

- отверстие с резьбой под подвесной винт находится в межлопастном расстоянии, что ограничивает проходной диаметр фрезера оконного, соединенного с клином-отклонителем;

- после вскрытия окна в эксплуатационной колонне, происходит быстрый износ твердосплавных пластин и покрытия при работе в породе.

Задачами полезной модели являются улучшение эксплуатационных характеристик оконного фрезера, обеспечивающее плавное и эффективное фрезерование окна в эксплуатационной колонне с последующим бурением твердых горных пород и продление срока эксплуатации за счет усовершенствования конструкции.

Указанные задачи достигаются тем, что фрезер оконный включает корпус, снабженный промывочным каналом вдоль его оси, лопастями, армированными износоустойчивым режуще-истирающим покрытием, в качестве которого используются частицы карбида вольфрама, с закрепленными на нем самозатачивающимися твердосплавными пластинами, промывочными отверстиями, резьбовым отверстием для крепления фрезера к клину-отклонителю, отличающийся тем, что корпус состоит из торцевой, конической, спиральной цилиндрической и цилиндрической частей, лопасти находятся на торцевой, конической и спиральной цилиндрической частях, самозатачивающиеся твердосплавные пластины выполнены цилиндрическими и находятся только на торцевой и конической частях, где лопасти дополнительно оснащены износоустойчивым покрытием, наплавленным гибким шнуром, содержащим частицы твердого сплава, с закрепленными на нем алмазосодержащими PDC резцами, выполненными с занижением относительно твердосплавных пластин на величину от 1/25 до 1/5 части диаметра PDC резца, при этом на одной из лопастей выполнено занижение с резьбовым отверстием для крепления фрезера к клину-отклонителю, а центр торцевой части оснащен твердосплавными пластинами трапецеидальной формы.

Предложенная полезная модель поясняется фигурами:

фиг. 1 - аксонометрический вид фрезера оконного;

фиг. 2 - главный вид фрезера оконного с клином-отклонителем.

Фрезер оконный представляет собой корпус 1, условно разделенный на четыре части, плавно переходящие друг в друга с радиусом: торцевая часть I, коническая часть II, спиральная цилиндрическая часть III и цилиндрическая часть IV. Торцевая I и коническая II части оснащены прямо расположенными лопастями 2, армированными износоустойчивым режуще-истирающим покрытием 3, в качестве которого используются частицы карбида вольфрама, с закрепленными на нем самозатачивающимися твердосплавными пластинами цилиндрической формы 4 и износоустойчивым покрытием 5, наплавленным гибким шнуром, содержащим частицы твердого сплава, например на основе карбида вольфрама, с закрепленными на нем алмазосодержащими PDC резцами 6 так, что они не участвуют в процессе фрезерования окна за счет того, что выполнены с занижением относительно твердосплавных пластин 4 на величину от 1/25 до 1/5 части диаметра PDC резца 6. Твердосплавные пластины 4 и PDC резцы 6 одной из лопастей 2 расположены таким образом, что перекрывают соответственно рабочие области твердосплавных пластин 4 и PDC резцов 6 одной из соседних лопастей 2 с коэффициентом перекрытия от 50 до 100%. Центр торцевой части I фрезера оснащен твердосплавными пластинами трапецеидальной формы 7. Кроме того, коническая часть II фрезера оконного оснащена пятью промывочными отверстиями 8, расположенными между лопастями на линии перехода с торцевой части I на коническую часть II фрезера, а на одной из лопастей 2 выполнено занижение 9 с резьбовым отверстием 10 для крепления фрезера к клину-отклонителю 11 подвесным винтом 12. Спиральная цилиндрическая часть III представляет собой продолжение лопастей 2, армированных износоустойчивым режуще-истирающим покрытием 3, в качестве которого используются частицы карбида вольфрама, расположенных на корпусе 1 по спирали. Цилиндрическая часть IV включает в себя присоединительную замковую резьбу и промывочный канал, выполненный вдоль оси фрезера (на фиг. не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Фрезер оконный при помощи резьбового отверстия 10 крепится к клину-отклонителю 11 подвесным винтом 12 (фиг. 2), затем всю компоновку транспортируют до забоя в место установки клина-отклонителя. После ориентирования и установки клина-отклонителя с помощью специального якорного устройства (на рисунке не показано) на забой подают нагрузку на бурильный инструмент для срезания подвесного винта. Затем начинают плавное, без рывков, вращение системы с подачей промывочной жидкости. После выхода на нужную частоту вращения плавно подают нагрузку на фрезер оконный.

По мере движения фрезера оконного по клину-отклонителю происходит фрезерование обсадной трубы (на рисунке не показано), а затем бурение бокового ствола скважины. Фрезер оконный перемещается по клину-отклонителю 11 плавно без рывков, подклинок и вибраций, не допуская ударных усилий в процессе врезания в стенку обсадной колонны. Это обеспечивается благодаря плавному переходу с торцевой части I на конусную II и спиральную цилиндрическую III части. Благодаря наличию спиральной цилиндрической части III значительно снижается радиальное биение инструмента при забуривании, и как следствие снижается износ вооружения, повышается скорость зарезки, снижается вероятность заклинивания инструмента. В процессе фрезерования окна происходит плавное врезание фрезера оконного в породу без скачков крутящего инструмента.

Во время фрезерования обсадной колонны в первую очередь в работу вступают самозатачивающиеся твердосплавные пластины цилиндрической формы 4. За действием режущих пластин следует действие износоустойчивого режуще-истирающего покрытия 3. Благодаря наличию твердосплавных пластин трапецеидальной формы 7, размещенных в центре торцевой части II фрезера, происходит эффективное фрезерование окна в тот момент, когда стенка обсадной колонны находится перпендикулярно центру фрезера.

Жидкость, проходящая через промывочные отверстия 8, быстро и эффективно удаляет образующуюся стружку, частицы металла и горной породы по межлопастному пространству из зоны резания и вымещает наверх, одновременно охлаждая вооружение фрезера.

После вскрытия окна в эксплуатационной колонне (на рисунке не показано) осуществляется эффективное бурение горной породы благодаря PDC резцам 6, а промывочные отверстия 8 участвуют в дополнительном разрушении горной породы, эффективно удаляя шлам с площади контакта, что предотвращает налипание слоя породы на нижнюю торцевую часть фрезера.

Предлагаемый фрезер оконный обеспечивает плавное и стабильное фрезерование участка обсадной колонны, сбалансированное и эффективное бурение горной породы. Фрезер оконный является спускным и установочным устройством для клина-отклонителя. Фрезер легко подлежит восстановлению путем наплавки нового износоустойчивого режуще-истирающего покрытия и замены твердосплавных пластин и PDC резцов.

С применением комбинированного вооружения и двух видов покрытий лопастей, расположенных в прямом и спиральном направлении, в сочетании с геометрией корпуса фрезера оконного, достигаются плавность и эффективность работы, повышенная износостойкость и продление срока эксплуатации за счет возможности ремонта путем наплавки.

Claims (1)

1. Фрезер оконный, включающий корпус, снабженный промывочным каналом вдоль его оси, лопастями, армированными износоустойчивым режуще-истирающим покрытием, в качестве которого используются частицы карбида вольфрама, с закрепленными на нем самозатачивающимися твердосплавными пластинами, промывочными отверстиями, резьбовым отверстием для крепления фрезера к клину-отклонителю, отличающийся тем, что корпус состоит из торцевой, конической, спиральной цилиндрической и цилиндрической частей, лопасти выполнены прямыми на торцевой и конической частях и по спирали на спиральной цилиндрической части, самозатачивающиеся твердосплавные пластины выполнены цилиндрическими и находятся только на торцевой и конической частях, где лопасти дополнительно оснащены износоустойчивым покрытием, наплавленным гибким шнуром, содержащим частицы твердого сплава, с закрепленными на нем алмазосодержащими PDC резцами, выполненными с занижением относительно твердосплавных пластин на величину от 1/25 до 1/5 части диаметра PDC резца, при этом на одной из лопастей выполнено занижение с резьбовым отверстием для крепления фрезера к клину-отклонителю, а центр торцевой части оснащен твердосплавными пластинами трапецеидальной формы.