Фреза

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, а именно к фрезерам для разбуривания портов после многостадийного гидравлического разрыва пласта (МГРП).
Из уровня техники известна алмазная коронка для бурения (патент RU 160827, опубл. 10.04.2016 Бюл. № 10), включающая корпус с резьбой, матрицу с алмазосодержащими секторами равных размеров и форм, с не равным их количеством, разделенные промывочными каналами различной ширины, согласно техническому решению, корпус коронки, и алмазосодержащие сектора матрицы, расположенные на половине торца коронки с широкими промывочными каналами, дополнительно оснащены вставками в виде пластин из сверхтвердого материала. Предлагаемая коронка повышает ее износостойкость. Недостатком данного технического решения является то, что она предназначена для бурения твердых анизотропных горных пород, а разбуривание портов после МГРП не требует повышенной износостойкости фрезы, т.к. бурение идет по металлу.
Известна фреза с использованием клина-отклонителя (патент RU 103564, опубл.: 20.04.2011 Бюл. № 11), содержащая полый корпус с промывочным каналом вдоль оси фрезы, сквозные промывочные отверстия в режущей части корпуса, выполненные под углом к оси фрезы, верхняя часть корпуса выполнена цилиндрической формы, а боковая - переменного сечения в виде многогранника, грани которого имеют в сечении форму неправильной трапеции, на которой закреплены режущие элементы, боковые и торцевые рабочие режущие поверхности корпуса, покрыты износоустойчивым слоем покрытия, нижняя торцевая поверхность корпуса выполнена с режущими элементами и имеет продольные непрерывные пазы между боковыми рабочими поверхностями, корпус выполнен неразъемным, сужающимся книзу, режущие боковые поверхности выполнены в виде непрерывно-ступенчатой системы с пологим переходом одной режущей части к другой и с непрерывно нанесенным на эти поверхности слоем износоустойчивого режуще-истирающего покрытия с количеством ступенек не менее двух, режуще-истирающие поверхности боковой и торцевой частей корпуса усилены режущими элементами, жестко закрепленными в продольных пазах, выполненных в ступеньках режущих кромок, образованных в месте перехода от цилиндрической к конической поверхностям, режущие элементы имеют форму плоского сегмента круга или плоской неправильной трапеции, непрерывные продольные пазы между боковыми рабочими поверхностями выполнены под углом 2°±0,2 в горизонтальной и 5°±0,2 в вертикальной плоскостях к оси корпуса. Недостатком данного технического решения является то, что она предназначена для фрезерования окна в обсадной колонне. Также носовая часть данной фрезы имеет уклон, от большего диаметра к меньшему, что при бурении портов МГРП не имеет необходимости и усложняет конструкцию.  Система промывочных каналов выполнена традиционно, что снижает эффективность охлаждения.
Наиболее близким по технической сущности является инструмент фрезерный (патент RU 131410, Опубл.: 20.08.2013 Бюл. № 23), включающий 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. Недостатком данного технического решения является то, что она предназначена для фрезерования окна в обсадной колонне. Также данная фреза имеет чрезмерно агрессивное вооружение, что предназначено для бурения горных пород, а разбуривание портов после МГРП не требует повышенной агрессивности фрезы, т.к. бурение идет по металлу.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка фрезера оптимальной конструкции.
Данная задача решается тем, что фреза включает корпус, оканчивающийся сверху резьбой, и состоящую из двух частей: основной и пилотной, корпус выполнен цельным, пилотная часть выполнена цилиндрической формы, переходящей в торец конусной формы, основная часть выполнена цилиндрической формы, основная и пилотная части фрезы оснащены износоустойчивым режуще-истирающим покрытием из композиционного сплава, на основной части размещены твердосплавные вставки при этом обе части фрезы разделены на фрезерующие лопасти спиральными промывочными каналами. Фреза выполнена из легированной стали. Покрытие выполнено из крошки карбида вольфрама в никель-латунной матрице. Покрытие имеет различный фракционный состав.
Техническим результатом является повышение эффективности разбуривания, увеличение ресурса фрезера.
Заявляемая фреза усовершенствованной конструкции позволяет сократить время фрезерования портов в эксплуатационной колонне скважины при проведении ремонтных работ по капитальному ремонту скважин, тем самым позволит сократить время на ремонт скважины и минимизировать расходы, и сроки окупаемости ремонта.
Сущность полезной модели поясняется фигурами, на которых изображено:
на фиг. 1 – главный вид устройства устройство
на фиг.2 – вид устройства слева, где:
1 – пилотная часть фрезы
2 – основная часть фрезы
3 – покрытие
4 – вставки
5 – промывочные каналы.
Фреза представляет собой цельный длинный корпус, выполненный из конструкционной легированной стали с присоединительной резьбой сверху и состоит из двух основных частей: пилотной 1, основной 2.
Пилотная часть фрезы 1 выполнена цилиндрической формы, переходящей в торец конусной формы. Основная часть фрезы 2 выполнена цилиндрической формы.
Пилотная часть фрезы 1 обеспечивает центрирование основной части фрезы относительно аварийного объекта. Основная часть фрезы 2, также, как и пилотная 1 оснащена покрытием 3 из композиционного сплава, состоящего из крошки карбида вольфрама в никель-латунной матрице. Фреза предназначена для полного разбуривания портов компоновок многостадийного гидроразрыва пласта. Основная часть фрезу разделена на две части, одна из которых оснащена износоустойчивым режуще-истирающим покрытием 3, а вторая (рабочий диаметр) нет. Для повышения износостойкости на рабочем диаметре основной части фрезера дополнительно размещены твердосплавные вставки 4. Твердосплавные вставки представляют собой цилиндрические зубки, запрессованные в корпус фрезы и зашлифованные в размер фрезера.
Обе части фрезы разделены на фрезерующие лопасти промывочными каналами 5. Промывочные каналы выполнены спиральными, исходящими из основной части к пилотной.
Покрытие 3 основной и пилотной части фрезы имеет различный фракционный состав.
Устройство работает следующим образом.
После окончания работ по многостадийному гидравлическому разрыву пласта фреза на гибкой непрерывной насосно-компрессорной трубе (ГНКТ), насосно-компрессорной трубе (НКТ) с винтовым забойным двигателем (ВЗД), или на стальной бурильной трубе (СБТ) спускается до порта компоновки. Устанавливается циркуляция жидкости. Фрезерование порта происходит за счет вращения фрезы винтовым забойным двигателем, или при помощи ротора, соблюдая необходимый режим работы: нагрузка, частота вращения и расход промывочной жидкости. Далее фреза опускается до следующего порта, и работа по фрезерованию повторяется. Если время на фрезерование очередного порта значительно увеличивается, это говорит об износе покрытия фрезы, компоновку извлекают для замены.
Фреза согласно заявленной полезной модели имеет следующие преимущества перед основными существующими конструкциями:
- корпус фрезы изготовлен и спроектирован с углами наклона рабочей и носовой части, позволяющими максимально увеличивать проходку при фрезеровании, как на спуск компоновки, так и на подъем;
- промывочные каналы в корпусе выполнены таким образом, что позволяют проводить дополнительный крутящий момент при прохождении жидкости внутри его и снаружи;
- композиционный состав покрытия фрезы подобран из нескольких фракций, форма покрытия повторяет углы наклона рабочей и носовой части, что увеличивает эффективность работы при фрезеровании;
- для более эффективной работы разработана уникальная система наружных каналов для охлаждения покрытия и отвода стружки от фрезерованного объекта, они являются общими для пилотной и основной части фрезера. Промывочные отверстия имеют увеличенное проходное сечение и выносят промывочную жидкость напрямую в наружные каналы.
Таким образом, заявленная конструкция фрезера обеспечивает:
-  более эффективное фрезерование портов за счёт новой конструкции фрезера;
- увеличенный ресурс фрезера – уникальная конструкция позволяет разбурить большее количество портов без необходимости ремонта фрезера, восстановления твердосплавной напайки (покрытия);
- уменьшение времени на выполнение ремонта скважины и экономия средств при выполнении текущего и капитального ремонта скважин.