ФРЕЗЕР КОЛОННЫЙ

Полезная модель относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам предназначенным для восстановления проходимости деформированных обсадных колонн.
Известен фрезер-райбер для прорезки бокового "окна" в обсадной колонне по патенту РФ на изобретение №2394977. Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к прорезке боковых «окон» в обсадной колонне для бурения вторых стволов. Устройство содержит полый корпус с осевым сквозным выходным каналом, металлоразрушающие элементы. Корпус выполнен единым под зарезной и проходной фрезеры-райберы. Наружный диаметр зарезного фрезера выполнен меньшим, чем у проходного. Нижняя часть зарезного фрезера выполнена снаружи сужающейся к торцу в виде прямого усеченного конуса или эллипсоида. На ней выполнены резьбовые отверстия для крепления клина-отклонителя. Диаметр сквозного канала, выходящего из нижнего торца корпуса зарезного фрезера, выполнен не менее, чем толщина стенки вырезаемой части колонны. На выходе этот канал выполнен в виде обратного усеченного конуса, на поверхности которого нанесены металлоразрушающие элементы. Узел захвата закреплен во втулке, которая с возможностью осевого вращения установлена внутри корпуса над его нижним торцом. Элемент фиксации узла захвата выполнен из упругоэластичного материала с заранее заданными стопорящими свойствами. Это обеспечивает возможность удержания полностью вырезанной металлической ленты при подъеме фрезера из скважины. В теле корпуса зарезного фрезера выполнены наклонные сквозные промывочные каналы с выходом на его наружную поверхность. Между обращенными, друг к другу поверхностями втулки узла захвата и корпуса выполнены продольные каналы. Недостатком фрезера-райбера является низкая надежность и ограниченный ресурс работы.
Известен гидромагнитный фрезер-ловитель по патенту РФ на изобретение №2194145. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для извлечения из скважин предметов, обладающих ферромагнитными свойствами, а именно к магнитному ловителю, обеспечивающему прокачку промывочной жидкости через него. Гидромагнитный фрезер-ловитель содержит связанный с соединительным переводником и фрезерной воронкой корпус с размещенной внутри него магнитной системой и имеет промывочный канал. Промывочный канал выполнен с фильтрующей пластиной, установленной в нижней части переводника, с симметрично расположенными в ней отверстиями, оси которых параллельны оси корпуса, и образующей промывочный канал ловителя. Магнитная система содержит стакан, внутренние стенки которого образуют промывочный канал системы, сообщенный с промывочным каналом ловителя. В дне стакана выполнены наклонные отверстия, расходящиеся в сторону забоя. Диаметр промывочного канала ловителя больше диаметра промывочного канала системы. Диаметр отверстий в пластине меньше, чем диаметр отверстий в дне стакана. Общая пропускная площадь отверстий в пластине больше, чем в дне стакана. Использование изобретения позволяет повысить эффективность очистки забоя и надежность работы ловителя. Недостатком гидромагнитного фрезера-ловителя является быстрый износ промывочных каналов.
Известен фрезер пилотный по патенту РФ на полезную модель №113535. Фрезер пилотный, состоит из цилиндрического корпуса, верхний конец которого оснащен резьбой для присоединения к колонне бурильных труб, направляющего штока, при этом цилиндрический корпус и направляющий шток выполнены с промывочными отверстиями, режущих элементов, размещенных на цилиндрическом корпусе и направляющем штоке, отличающийся тем, что он снабжен лезвиями, расположенными в нижней части цилиндрического корпуса, причем режущие элементы, размещенные на цилиндрическом корпусе, напаяны па лезвия и выполнены в виде пластин ступенчатого типа,, между лезвиями расположен композиционный твердосплавный материал, выполненный из калиброванной карбидо-вольфрамовой крошки в связке с припоем, при этом режущие элементы, равномерно размещенные на нижней части направляющего штока, выполнены в виде спиральных наплавок. Недостатком фрезера пилотного является размыв промывочных отверстий, что снижает ресурс его работы.
Известен фрезер забойный по патенту РФ на полезную модель №111882. Фрезер забойный, включает цилиндрический корпус с промывочными отверстиями на нижнем торце, верхний конец которого оснащен резьбой для присоединения к колонне бурильных труб, а нижний армирован рядами твердосплавных резцов, отличающийся тем, что он снабжен лезвиями, расположенными в нижней части цилиндрического корпуса, при этом твердосплавные резцы напаяны на лезвия, причем твердосплавные резцы выполнены в виде пластин ступенчатого типа, между лезвиями расположен композиционный твердосплавный материал, выполненный из калиброванной карбидо-вольфрамовой крошки в связке с припоем. Фрезер забойный снабжен стабилизаторами, расположенными в средней части цилиндрического корпуса. Фрезер забойный снабжен дополнительными промывочными отверстиями, расположенными в нижней части цилиндрического корпуса между лезвиями. Недостатком фрезера забойного является отсутствие защиты промывочных отверстий от абразивного износа при прохождении через них бурового раствора.
Известен фрезер забойный по патенту РФ на изобретение №2089715. Использование: изобретение относится к ликвидации аварий в бурящихся и эксплуатируемых скважинах путем фрезерования аварийных металлических предметов, фрезер забойный включает цилиндрический корпус с промывочными отверстиями, верхний конец которого имеет резьбу для присоединения к колонне бурильных труб. Нижний конец корпуса армирован рядами твердосплавных резцов в виде пластин с оптимальными углами резания и задними углами. Пластины размещены в связке в несколько слоев, каждый из которых содержит N радиально расходящихся рядов. Ряды выше - и нижележащих слоев смещены в плане друг относительно друга на угол, равный 360/2N градусам. Использование изобретения повышает эффективность работы фрезера за счет оптимизации процесса резания. Недостатком фрезера забойного является отсутствие защиты промывочных отверстий от абразивного износа.
Известен раздвижной фрезер по патенту РФ на изобретение №2090737 Изобретение относится к раздвижным буровым инструментам, а именно к раздвижным фрезерам, предназначенным для прорезки окон в обсадной колонне. В раздвижном фрезере, содержащем корпус с прикрепленными к нему на шарнирах лапами, шпиндель своим верхним концом присоединен к нижнему концу бурильных труб. Опорная поверхность выступов выполнена под углом α к оси шпинделя. Приводится математическая зависимость, учитывающая коэффициент f трения внутренней поверхности лапы об опорную поверхность выступа шпинделя, угол ϕ наклона боковой режущей поверхности лап в раздутом положении к продольной оси корпуса и геометрические параметры конструкции фрезера. Использование изобретения повышает надежность работы подвижного фрезера за счет устранения возможности его заклинивания в скважине при подъеме. Недостатком раздвижного фрезера является сложность его конструкции.
Известен фрезер по патенту РФ на полезную модель №34620. Фрезер, включает цилиндрический корпус с промывочными отверстиями, верхний конец которого имеет резьбу для присоединения к колонне бурильных труб, режущий инструмент с режущими элементами, отличающийся тем, что режущие элементы выполнены с износостойкими пластинами с обеспечением ступенчатого вырезания окна, фрезер дополнительно содержит вспомогательную оснастку, упорные и центрирующие вставки, а вспомогательная оснастка выполнена с основными режущими элементами или направляющей. Режущие элементы выполнены сменными, легко перезатачиваемыми на обычном оборудовании. Недостатком фрезера является отсутствие защиты промывочных отверстий от абразивного износа.
Известен фрезер забойный по патенту РФ на полезную модель №119386 (прототип). Фрезер забойный включает цилиндрический корпус, верхний конец которого выполнен с резьбой для присоединения к колонне бурильных труб, а на нижнем расположены лезвия, покрытые твердосплавным материалом, между ними на нижнем торце выполнены промывочные отверстия, отличающийся тем, что лезвия выполнены Г-образной формы и установлены длинными полками в открытых в сторону торца пазах, выполненных на боковой поверхности корпуса таким образом, чтобы короткие полки каждого лезвия заходили на торец корпуса, короткая полка каждого лезвия выполнена с тремя ступеньками, высота которых уменьшается в сторону резания и у верхней и средней ступеньки снижается под углом по краям, нижняя ступенька совпадает с нижним торцом корпуса, на средней ступеньке расположены зубья, выполненные из твердого сплава и имеющие форму усеченного конуса, направленного большим диаметром в сторону вращения фрезера, причем зубья выступают над верхней ступенькой, которая покрыта колотой крошкой твердого сплава. Лезвия закреплены в пазах корпуса сваркой. Лезвия выполнены из металла, более устойчивого к абразивному износу, чем корпус. Отверстия для промывки выполнены под углом к продольной оси корпуса и выходят на торец перед зубьями, закрепленными на лезвии. Зубья выполнены из карбида вольфрама. В качестве материала для покрытия верхних ступенек использована карбидовольфрамовая крошка с латунным припоем. На боковой поверхности лезвий выполнены отверстия, в которые запрессованы зубцы из твердосплавного сплава. Отверстия на боковой поверхности лезвий выполнены в два ряда в шахматном порядке. Зубцы выполнены из карбида вольфрама. Недостатком фрезера забойного является быстрый износ промывочных отверстий, снижение эффективности промывки забоя, ограниченный износом промывочных отверстий ресурс работы.
Задачами создания полезной модели являются: защиты промывочных отверстий от абразивного износа, а также повышение рабочего ресурса фрезера колонного.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что фрезер колонный состоит из цилиндрического корпуса с конической нижней частью и присоединительной резьбой для крепления к колонне бурильных труб, на корпусе вдоль его оси на конической и частично на цилиндрической поверхности расположены зубья, внутри корпуса выполнена открытая со стороны присоединительной резьбы полость с которой соединены промывочные отверстия выходящие под углом между зубьями на коническую поверхность корпуса, причем промывочные отверстия выполнены ступенчатыми с большим диаметром в сторону конической поверхности корпуса и в них установлены и зафиксированы от осевого смещения защитные втулки из устойчивого к абразивному износу материала. Наружный диаметр защитной втулки меньше или равен большему диаметру промывочного отверстия. Внутренний диаметр защитной втулки меньше или равен меньшему диаметру промывочного отверстия. Длина защитной втулки меньше длины большего диаметра промывочного отверстия. Защитная втулка выполнена из твердого сплава. Защитная втулка может быть зафиксирована от осевого перемещения запрессовкой. Защитная втулка может быть зафиксирована от осевого перемещения кольцевой наплавкой выполненной композиционным материалом. Защитная втулка может быть зафиксирована от осевого перемещения стопорным кольцом. Стопорное кольцо может быть установлено в кольцевой проточке выполненной в большем диаметре промывочного отверстия перед защитной втулкой. Стопорное кольцо может быть установлено в кольцевой протчке выполненной в большем диаметре промывочного отверстия и на наружном диаметре защитной втулки.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении фрезера колонного применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…7, где:
На фиг.1 приведен внешний вид фрезера колонного.
На фиг.2 приведен разрез фрезера колонного.
На фиг.3 приведен поперечный разрез А-А.
На фиг.4 показан вид Б, защитная втулка зафиксирована от осевого перемещения запрессовкой.
На фиг.5 показан вид Б, защитная втулка зафиксирована от осевого перемещения кольцевой наплавкой выполненной композиционным материалом.
На фиг.6 показан вид Б, защитная втулка зафиксирована от осевого перемещения стопорным кольцом.
На фиг.7 показан вид Б, защитная втулка зафиксирована от осевого перемещения стопорным кольцом, которое установлено в кольцевой проточке выполненной в большем диаметре промывочного отверстия и на наружном диаметре защитной втулки.
BT
Фрезер колонный состоит из цилиндрического корпуса 1 с конической нижней частью 2 и присоединительной резьбой 3 для крепления к колонне бурильных труб, на корпусе 1 вдоль его оси па конической 2 и частично на цилиндрической поверхности 4 расположены зубья 5, внутри корпуса выполнена открытая со стороны присоединительной резьбы 3 полость 6 с которой соединены промывочные отверстия 7 выходящие под углом "β" между зубьями 5 на коническую поверхность 2 корпуса 1, причем промывочные отверстия 7 выполнены ступенчатыми с большим диаметром "D" в сторону конической поверхности корпуса 2 и в них установлены и зафиксированы от осевого смещения защитные втулки 8 из устойчивого к абразивному износу материала. Наружный диаметр защитной втулки 8 меньше или равен большему диаметру "D" промывочного отверстия 7. Внутренний диаметр защитной втулки 8 меньше или равен меньшему диаметру "d" промывочного отверстия 7. Длина защитной втулки "L" меньше длины большего диаметра "L" промывочного отверстия 7. Защитная втулка 8 выполнена из твердого сплава. Защитная втулка 8 может быть зафиксирована от осевого перемещения запрессовкой. Защитная втулка 8 может быть зафиксирована от осевого перемещения кольцевой наплавкой 9 выполненной композиционным материалом. Защитная втулка 8 может быть зафиксирована от осевого перемещения стопорным кольцом 10. Стопорное кольцо 10 может быть установлено в кольцевой проточке 11 выполненной в большем диаметре "D" промывочного отверстия 7 перед защитной втулкой 8. Стопорное кольцо 11 может быть установлено в кольцевой проточке 12 выполненной в большем диаметре "D" промывочного отверстия 7 и па наружном диаметре защитной втулки 8.
Фрезер колонный работает следующим образом. Фрезер колонный соединяется с бурильной колонной или забойным двигателем резьбой 3. На колонне труб фрезер спускается в скважину до места деформации обсадной трубы. Включаются буровые насосы и подача бурового инструмента. Место сужения проходит сначала коническая нижняя часть 2 и по мере расширения цилиндрический корпус 1. При движении буровой колонны вниз зубья 5 расширяют проходное сечение обсадной колонны. Буровой раствор подается по колонне буровых труб, проходит через полость 6 и через промывочные отверстия 7, в которых установлены защитные втулки 8, подается между зубьями 5 на коническую поверхность 2. Буровой раствор охлаждает место контакта зубьев 5 фрезера колонного со стенкой обсадной трубы и обеспечивает вынос срезанного материала на поверхность. Защитные втулки 8 предохраняют промывочные отверстия 7 от абразивного износа и повышают надежность фрезера колонного.
Применение полезной модели позволило:
1. Защитить промывочные отверстия фрезера колонною от абразивного износа при прохождении через них бурового раствора.
2. Повысить рабочий ресурс фрезера колонного.
3. Повысить эффективность промывки скважины.
4. Обеспечить восстановление проходимости деформированных обсадных колонн.
5. Снизить время бурения.
6. Повысить надежность фрезера колонного.