ФРЕЗА КОНУСНАЯ КОСОЗУБАЯ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию для бурения и капитального ремонта скважин и может быть использована для калибрования ствола скважины при выходе из вырезанного «окна» в колонне, в целях обеспечения свободного прохождения бурового инструмента при ведении работ по бурению дополнительного ствола скважины.
Известен инструмент фрезерный по патенту РФ на полезную модель №131410. 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. Недостатком инструмента фрезерного, является низкая эффективность калибрования ствола скважины.
Известен фрезер-райбер для прорезки бокового «окна» в обсадной колонне скважины 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 для прорезки бокового окна в обсадной колонне скважины, является низкая эффективность калибрования ствола скважины.
Известен фрезер оконный по патенту РФ на полезную модель №144484. Фрезер оконный включает корпус с промывочным каналом вдоль его оси, сменные лопасти, армированные твердосплавным покрытием и отверстие с резьбой для крепления к клину-отклонителю, отличающийся тем, что корпус снабжен боковыми лопастными рабочими поверхностями спиральной формы, между которыми размещено отверстие с резьбой для крепления к клину-отклонителю, а также промывочными отверстиями 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. Недостатком фрезера оконного, является низкая эффективность калибрования ствола скважины.
Известен кольцевой фрезер по патенту РФ на полезную модель №139100. Кольцевой фрезер, содержит корпус, выполненный в виде трубы, с верхнего торца которой нарезана присоединительная резьба для соединения с буровой колонной, а с нижнего торца нанесено режуще-истирающее покрытие, выступающее наружу и внутрь за внешний и внутренний диаметры трубы, в покрытии выполнены наружные и внутренние промывочные каналы, предназначенные для подачи к забою промывочной жидкости, причем наружные и внутренние промывочные каналы смещены относительно друг друга. Поверхность нижнего торца выполнена волнистой, форма которой повторяется через 180°. Промывочные каналы выполнены параллельно оси. Промывочные каналы выполнены под углом к оси. Промывочные каналы выполнены по винтовой линии. Режуще-истирающее покрытие состоит из наплавленных частиц дробленого карбида вольфрама. Корпус изготовлен из высокопрочной легированной стали. Недостатком кольцевого фрезера, является отсутствие возможности калибрования ствола скважины.
Известен фрезер колонный по патенту РФ на полезную модель №125619. 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 поверхностях 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, 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 зафиксирована от осевого перемещения запрессовкой. Защитная втулка зафиксирована от осевого перемещения кольцевой наплавкой, выполненной композиционным материалом. Защитная втулка зафиксирована от осевого перемещения стопорным кольцом. Стопорное кольцо установлено в кольцевой проточке, выполненной в большем диаметре промывочного отверстия перед защитной втулкой. Стопорное кольцо установлено в кольцевой проточке, выполненной в большем диаметре промывочного отверстия и на наружном диаметре защитной втулки. Недостатком фрезера колонного является его низкая эффективность в случае упора торца малого диаметра в загиб материала трубы при прохождении через «окно» или в породу, а также снижение скорости проходки.
Известен фрезер забойный по патенту РФ на полезную модель №119386. 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. 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, а 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 отсутствие возможности калибрования ствола скважины.
Известен фрезер пилотный по патенту РФ на полезную модель №113535. Фрезер пилотный, состоящий 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. Он снабжен лезвиями, расположенными в нижней части цилиндрического корпуса, причем режущие элементы, размещенные на цилиндрическом корпусе, напаяны на 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 низкая эффективность калибрования ствола скважины.
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. Фрезер забойный 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 низкая эффективность калибрования ствола скважины.
Известна фреза конусная косозубая, производства ООО «Биттехника» по сайту http://bittehnika.ru/produkciya/instrument-dlya-likvidacii-avarijj/freza-konusnaya-kosozubaya-fkk/ (прототип). Фреза конусная косозубая имеет корпус и режуще-истирающую напайку, состоящую из частиц карбида вольфрама. В верхней части корпуса выполнена присоединительная резьба, нижняя часть выполнена в форме конуса с напаянным по спирали фрезерующим слоем, сходящимся у вершины. Циркуляция промывочной жидкости осуществляется через наклонные отверстия, выполненные в средней части конуса и боковые каналы корпуса. Конструкция фрезы конусной косозубой позволяет нижнему режущему концу малого диаметра проникать в суженную секцию колонны труб, а спиральные, расширяющиеся заостренные кромки фрезеруют некондиционный участок трубы до полного восстановления внутреннего диаметра. Недостатком фрезы конусной косозубой, является ее низкая эффективность в случае упора торца малого диаметра в загиб материала трубы при прохождении через «окно» или в породу. Отсутствие режущих элементов на торце малого диаметра трубы, может приводить к снижению скорости или остановке проходки, даже при значительном увеличении осевой нагрузки.
Задачей создания полезной модели, является повышение эффективности и ресурса работы фрезы за счет снижения на нее осевой нагрузки.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что фреза конусная косозубая включает пустотелый конический корпус, верхняя часть которого выполнена с резьбой для соединения с бурильной колонной, а на нижней расположены спиральные ребра, покрытые режуще-истирающей напайкой, внутренняя полость корпуса выполнена в виде ступенчатого отверстия, меньший диаметр которого расположен в сторону нижнего торца, больший диаметр ступенчатого отверстия соединен наклонными отверстиями с наружной боковой поверхностью корпуса, расположенной между ребрами, причем спиральные ребра соединяются с торцевыми зубьями. Торцевые зубья могут быть выполнены на дополнительной конусной поверхности. Торцевые зубья покрыты режуще-истирающим покрытием. Режуще-истирающее покрытие выполнено из частиц карбида вольфрама.
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 фрезы конусной косозубой применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…3, где:
на фиг. 1 приведен продольный разрез фрезы конусной косозубой,
на фиг. 2 приведена фреза конусная косозубая с торцевыми зубьями, выполненными на дополнительной конусной поверхности,
на фиг. 3 приведен трехмерный вид фрезы конусной косозубой.
Фреза конусная косозубая содержит пустотелый конический корпус 1, верхняя часть 2 которого выполнена с резьбой 3 для соединения с бурильной колонной, а на нижней 4 расположены спиральные ребра 5, покрытые режуще-истирающей напайкой 6, внутренняя полость 7 корпуса 1 выполнена в виде ступенчатого отверстия, меньший диаметр 8 которого расположен в сторону нижнего торца 9, больший диаметр ступенчатого отверстия 10 соединен наклонными отверстиями 11 с наружной боковой поверхностью 12 корпуса 1, расположенной между ребрами 5, причем спиральные ребра 5 соединяются с торцевыми зубьями 13. Торцевые зубья 13 могут быть выполнены на дополнительной конусной поверхности 14. Торцевые зубья 13 покрыты режуще-истирающим покрытием. Режуще-истирающее покрытие выполнено из частиц карбида вольфрама.
Фреза конусная косозубая работает следующим образом. Корпус 1 фрезы соединяют резьбой 3 с бурильной колонной или шпинделем забойного двигателя. Собранную компоновку спускают в скважину в интервал калибрования. Включается в работу насос. Промывочная жидкость проходит через полый корпус 1. Полость 7 образована ступенчатым отверстием. Часть промывочной жидкости по наклонным отверстиям 11 поступает на боковую поверхность 12 корпуса 1 между ребрами 5, а часть через отверстие 8 поступает между торцевыми зубьями 13. Нижняя режущая часть 4 входит в суженную секцию колонны труб, при этом торцевые зубья 13 срезают засоренное пространство перед фрезой, что позволяет снизить осевую нагрузку и увеличить ресурс работы фрезы, а боковые спиральные ребра 5 покрытые режуще-истирающей напайкой 6, обеспечивают калибрование ствола скважины до полного восстановления внутреннего диаметра. Выполнение торцевых зубьев 13 на дополнительной конусной поверхности 14 обеспечивает прохождение фрезы в более узкие, смятые секции труб.
Применение полезной модели позволило:
1. Обеспечить калибрование ствола скважины.
2. Повысить эффективность бурения.
3. Повысить ресурс работы фрезы конусной косозубой.
4. Снизить осевую нагрузку.
5. Повысить скорость проходки скважины.