Инструмент фрезерный
Полезная модель относится к буровой технике, в частности к режущему инструменту, применяемому в комплекте с клином-отклонителем и может быть использована для вскрытия «окна» в обсадной колонне и забуризания в скважину нового ствола длиной более 10 метров. Инструмент изготовлен в виде фрезы для прорезания «окна» в обсадной колонне в буровой скважине и дальнейшем бурении длинного кармана и включает полый корпус, в котором выполнен промывочный канал вдоль оси фрезы, нижняя часть 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. Благодаря конусной боковой поверхности происходит плавное врезание фрезера в обсадную колонну без скачков крутящего момента Из-за наличия вооружения из алмазосодержащих пластин на лопастях торцевой и нижней конической части фрезы, возможна как вырезка по металлу - «окно» в обсадной, так и дальнейшее эффективное бурение различных горных пород без дополнительных спуско-подъемных операций, как долотом. Цилиндрическая часть, состоящая из спиральных лопастей с режуще-истирающим покрытием, служит для расширения и калибрования вырезаемого «окна», ее спиральные лопасти способствуют равномерному движению фрезы по клин-отклонителю и препятствуют заклиниванию инструмента при заходе в «окно». За счет наличия промывочного канала происходит охлаждение режущих частей фрезера и отвод продуктов резанья и бурения.
1 независимый пункт формулы, 2 иллюстрации.
Полезная модель относится к буровой технике, в частности, к режущему инструменту, применяемому в комплекте с клином-отклонителем и может быть использована для вскрытия «окна» в обсадной колонне и забуривания в скважину нового ствола длиной более 10 метров.
Известен фрезерный инструмент (Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. М.: Недра, 1988, с.213, 214.), 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.
Недостатками известного фрезерного инструмента являются: металлоемкость, инструмент состоит из двух фрезеров, каждый из которых ограничен функционально, так как 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, он ограничен действием по прорезанию «окна» и не рассчитан на забуривание в скважину нового ствола; фрезы выполнены без промывочной системы отверстий, следовательно, режущие пластинки, наплавленные на фрезу-райбер, подвергаются ускоренному разрушению, ухудшая процесс резания, фреза-долото выполняет больше истирающую функцию резания.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому устройству является фрезерный инструмент - фреза стартово-оконная-Т (ФСО-Т) (каталог продукции общества с ограниченной ответственностью «Биттехника». «Оборудование для зарезки дополнительных стволов», 2009 г., с.26, 27). Инструмент имеет полый корпус цилиндрической формы, в котором выполнен промывочный канал вдоль оси фрезы и промывочные отверстия в боковой части, торцевые и боковые лопастные рабочие поверхности, покрытые износоустойчивым режуще-истирающим покрытием из карбида вольфрама и усиленные твердосплавными пластинами Нижняя часть фрезы имеет цилиндрическую форму с плоским торцом с одной стороны и имеющим форму усеченного конуса переходом в верхнюю цилиндрическую часть большего диаметра с другой стороны. Цилиндрические части и переход между ними выполнены в виде спиральных лопастей. Фрезер крепится к верхнем/ концу клина-отклонителя срезным болтом, который ввинчивается в резьбовое отверстие, выполненное в корпусе фрезы. Фреза так же служит для спуска и установки клина-отклонителя.
Недостатки прототипа следующие:
- при бурении направления - «кармана» после вырезки окна фреза работает неэффективно, так как происходит налипание слоя породы на плоской поверхности торца и быстрый износ износостойкого режуще-истирающего покрытия;
- 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.
Все вышеперечисленные недостатки в своей совокупности не позволяют использовать устройство для бурения длинных «карманов», а только лишь для вырезания «окна» и забуривания в скважину короткого бурового ствола.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое устройство заключается в разработке такого фрезерного инструмента, применение которого на практике позволит осуществить спуск, установку клина-отклонителя, прорезание «окна» в обсадной колонне и забуривание длинного бокового ствола в скважине «кармана» (более 10 м), что в конечном итоге позволит улучшить эксплуатационные характеристики инструмента.
Поставленная задача решается с помощью фрезерного инструмента, служащего для прорезания «окна» в обсадной колонне буровой скважины, и последующем бурении включающего полый корпус, в котором выполнен промывочный канал вдоль оси фрезы и промывочные отверстия, торцевые и боковые лопастные рабочие поверхности, при этом нижняя часть 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, имеющие спиральную форму, дополнительные лопасти, оснащенные износоустойчивым режуще-истирающим покрытием.
Фрезер крепится на клин-отклонитель с помощью отверстия под срезной винт.
В качестве алмазосодержащих пластин могут быть использованы зубки PDC.
В качестве износоустойчивого режуще-истирающего материала могут быть использованы частицы карбида вольфрама.
Количество лопастей определяется геометрическими размерами и условиями работы, и должно обеспечивать максимальную эффективность процесса вскрытия окна в обсадной колонне и забуривания в скважину нового ствола.
Благодаря конусной боковой поверхности происходит плавное врезание фрезера в обсадную колонну без скачков крутящего момента. В отличие от прототипа значительно улучшены охлаждение и очистка торцевой части за счет наличия промывочных отверстий и конусности, и торцевая поверхность более эффективно разбуривает породу после вырезания «окна». Благодаря наличию вооружения из алмазосодержащих пластин на лопастях нижней (торцевой и конической) части фрезы, возможна как вырезка по металлу - «окно» в обсадной, так и дальнейшее эффективное бурение различных горных пород без дополнительных спуско-подъемных операций, как долотом (бурение длинных «карманов» более 10 м). Цилиндрическая часть, состоящая из спиральных лопастей с режуще-истирающим покрытием, служит для расширения и калибрования вырезаемого «окна», ее спиральные лопасти способствуют равномерному движению фрезы по клин-отклонителю и препятствуют заклиниванию инструмента при заходе в «окно». За счет наличия промывочного канала происходит охлаждение режущих частей фрезера и отвод продуктов резанья и бурения.
Улучшается эксплуатация из-за способности фрезы быть спусковой, стартовой, прорезать «окно» и произвести далее забуривание длинного бокового ствола в скважине.
Таким образом, обеспечивается решение задачи, на выполнение которой направлено заявляемое техническое устройство, а именно, улучшаются эксплуатационные характеристики.
Полевые испытания предлагаемого инструмента в одном из частных случаев его реализации были проведены на Вынгапуровском месторождении Ямало-Ненецкого автономного округа, в колонне диаметром 168 мм, глубина установки 3400 м, в комплекте инструмента КОТ-121-168, диаметр фрезера 121 мм. Время вырезки «окна» - 5 часов, длина пробуренного «кармана» - 60 м, время бурения «кармана» - 10 часов.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, с выявлением источников, содержащих информацию об аналогах заявляемого технического решения, позволяет установить, что заявителем не выявлены аналоги, идентичные заявляемому устройству, поэтому можно утверждать, что заявляемая полезная модель отвечает условию патентоспособности по критерию «новизна».
Кроме того, заявляемое техническое решение «промышленно применимо», так как позволяет его использовать при конструировании, изготовлении и применении фрезерного инструмента.
Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждается представленным ниже описанием частного случая его практической реализации и иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 - изображен аксонометрический вид корпуса фрезы.
На фиг.2 - показана схематично компоновка устройства.
На фиг.1 фреза состоит из полого корпуса 1 с хвостовиком и резьбой резьбой и промывочного канала выполненного вдоль оси фрезы (расположен внутри корпуса фрезы и на рис.1, 2 не показан). Условно фреза делится на две части: нижняя часть I, цилиндрическая часть II. Нижняя часть имеет, вооруженные алмазосодержащими пластинами 3, лопасти 2 спиральной формы, плавно с радиусом переходящие с торца в коническую боковую часть (в данном конкретном случае лопасти в качестве вооружения оснащены зубками PDC). В межлопастном пространстве выполнены промывочные отверстия 4. На цилиндрической части II, в которую переходит нижняя часть, выполнены дополнительные (цельнофрезерованные в данном исполнении), имеющие спиральную форму, лопасти 5, армированные режуще-истирающим покрытием (например, карбидом вольфрама). Между лопастей имеется площадка с отверстием 6 для крепления фреза к клину-отклонителю.
Устройство работает следующим образом.
Фрезер при помощи срезного винта крепят к клин-отклонителю, затем вся компоновка транспортируется в место вырезки «окна». После ориентирования и установки клина-отклонителя происходит срезка срезного винта. Затем начинается фрезерование колонны. По мере движения фрезера по клину происходит врезание сначала конусной части фрезера затем плавно по радиусу профиля торцевой. Цилиндрическая часть, состоящая из спиральных лопастей с режуще-истирающим покрытием, служит для расширения и калибрования вырезаемого окна. За счет наличия промывочных каналов происходит охлаждение режущих частей фрезера и отвод продуктов резанья и бурения. Благодаря вооружению на лопастях фрезы из алмазосодержащих пластин, после вырезания «окна» в обсадной колонне происходит дальнейшее эффективное бурение без дополнительных спуско-подъемных операций, как долотом.
Инструмент фрезерный, служащий для прорезания «окна» в обсадной колонне буровой скважины и последующего бурения, включающий полый корпус, в котором выполнен промывочный канал вдоль оси фрезы и промывочные отверстия, торцевые и боковые лопастные рабочие поверхности, отличающийся тем, что нижняя часть 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.
