НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ НА СКВАЖИННЫЕ РЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001]
Настоящая полезная модель в целом относится к добыче ископаемых из недр земли, и более конкретно к способам и системам для фрезерования материалов в скважине.
2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002]
Скважины бурятся на различные глубины для получения доступа к нефти, газу, минералам и другим отложениям природного происхождения и их добычи из находящихся в недрах земли геологических формаций. Углеводороды могут добываться через ствол скважин с пересечением подземных продуктивных формаций. Ствол скважины может быть сравнительно сложным и включать, например, одно или более боковых ответвлений, проходящи под углом от материнского или основного ствола скважины. Образование боковых стволов скважин обычно содержит изначальное образование окна в обсадной трубе или другой металлической трубе, проложенной в основном стволе скважины. Фрезер-райбер или другой инструмент для фрезеровочных работ может быть использован для начала образования окна и его формирования. После выполнения окна буровое долото может быть пропущено через окно для образования бокового ствола скважины.
[0003]
В дополнение к фрезерованию окон для образования бокового ствола скважины инструменты для фрезеровочных работ могут быть использованы для множества других скважинных задач, некоторые из которых содержат функции очистки скважины, удаления пробок, удаления отходов, восстановления обсадных труб и другие функции. Инструменты для фрезеровочных работ обычно используют для прорезания через металлические объекты или другие материалы, доставленные в ствол скважины. Хотя инструменты для фрезеровочных работы могут содержать защищенные режущие инструменты или пластины для улучшения характеристик при фрезеровании и сопротивления износу, защищенные режущие инструменты часто отламываются от инструментов для фрезеровочных работ во время эксплуатации, таким образом приводя к более быстрому износу прибора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0004]
Следующие чертежи включены для иллюстрации некоторых аспектов настоящей полезной модели и не должны рассматриваться в качестве исчерпывающих вариантов реализации полезной модели. Раскрываемый объект полезной модели допускает значительные модификации, изменения, сочетания и эквиваленты по форме и функции без отклонения от объема настоящей полезной модели.
[0005]
На фиг. 1A представлен изометрический вид спереди скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации;
[0006]
на фиг. 1B представлен ортогональный вид боку скважинного инструмента для фрезеровочных работ, показанного на фиг. 1A;
[0007]
на фиг. 2A представлен вид спереди скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с изображенным в качестве примера вариантом реализации;
[0008]
на фиг. 2B представлен вид сбоку скважинного инструмента для фрезеровочных работ, показанного на фиг. 2A;
[0009]
на фиг. 3A представлен вид спереди скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с изображенным в качестве примера вариантом реализации;
[0010]
на фиг. 3B представлен вид сбоку скважинного инструмента для фрезеровочных работ, показанного на фиг. 3A;
[0011]
на фиг. 4 представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации, лезвие содержит материал покрытия, прикрепленный к лезвию;
[0012]
на фиг. 5A представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации, лезвие содержит материал покрытия, прикрепленный к лезвию, и множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия;
[0013]
на фиг. 5B представлен вид в поперечном сечении сбоку одной из режущих пластин, показанного на фиг. 5A; и
[0014]
на фиг. 6 представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия скважинного инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации, лезвие содержит материал покрытия, прикрепленный к лезвию, и множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
[0015]
В последующем подробном описании иллюстративных вариантов реализации настоящей полезной модели приводятся ссылки на сопроводительные графические материалы, которые являются частью этих вариантов. Эти варианты реализации полезной модели подробно описываются здесь для того, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники реализовать настоящую полезную модель; при этом имеется понимание, что могут быть использованы другие варианты реализации полезной модели, и что логические структурные, механические, электрические и химические изменения могут быть сделаны без отклонения от сущности или объема настоящей полезной модели. Чтобы не приводить подробности, которые не являются необходимыми для тех, кто является специалистом в данной области техники, для реализации настоящей полезной модели, описанного в данном документе, в описании может не приводиться определенная информация, известная специалистам в данной области техники. Следовательно, приведенное далее подробное описание не должно рассматриваться как имеющее ограничительный характер, а объем иллюстративных вариантов реализации полезной модели определяется исключительно прилагаемой формулой полезной модели.
[0016]
Варианты реализации, описанные в настоящем описании, относятся к системам, приборам и способам для фрезерования материалов в скважине, в частности, металлических и негеологических материалов. Хотя инструменты для фрезеровочных работ иногда используют для удаления незначительного количества геологического материала после фрезерования металлических и других материалов, инструменты для фрезеровочных работ, в отличие от буровых долот, изначально не предназначены для удаления горной породы и других геологических материалов. Варианты реализации инструментов для фрезеровочных работ, описанные в настоящем описании, включают лезвия, содержащие материал покрытия, прикрепленный к лезвиям, и эти лезвия обеспечивают вырезание металлических материалов в скважине. Материал покрытия может быть прикреплен к лезвиям различными способами, но материал покрытия может образовывать металлическую связь с лезвиями. В дополнение к материалу покрытия режущие пластины могут быть прикреплены к материалу покрытия, и могут выходить за пределы наружной поверхности материала покрытия. Посредством закрепления режущих пластин материалом покрытия, может быть достигнуто улучшенное сопротивление износу и продолжительность эксплуатации инструментов для фрезеровочных работ. Материал покрытия посредством металлических связей с режущими пластинами и лезвиями выполнен с возможностью более надежного удержания режущих пластин, чем материал для пайки твердым припоем. Кроме того, процесс нанесения материала покрытия на лезвия и режущие пластины может содержать способы, не требующие такой высокой температуры, как пайка, таким образом защищая основной материал лезвия от ослабления, связанного с воздействием высокой температуры.
[0017]
Если не указано иное, любое использование терминов "соединять", "приводить в действие", "присоединять", "прикреплять" в любой их форме, или любого другого термина, описывающего взаимодействие элементов, не предполагает сведение такого взаимодействия к непосредственному взаимодействию элементов и может также включать косвенное взаимодействие между описанными элементами. В нижеследующем описании и в формуле полезной модели термины ʺвключающийʺ и ʺсодержащийʺ используются в не ограничительной манере и, таким образом, должны истолковываться как означающие ʺвключая, но не ограничиваясьʺ. Если не указано иное, как использовано повсюду в данном документе, слово "или" не подразумевает взаимно исключительного характера.
[0018]
Как показано на фиг. 1A и 1B, представлены изометрический вид спереди и ортогональный вид сбоку скважинного инструмента 110 для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Скважинный инструмент 110 для фрезеровочных работ содержит корпус 114, содержащий удлиненную и по существу цилиндрическую стенку 118, определяющую внутренний канал 122, проходящий через участок корпуса 114. На муфтовом конце 126 корпуса 114 корпус 114 содержит резьбы или другие крепежные элементы, обеспечивающие возможность прикрепления корпуса 114 к рабочей колонне (не показано), расположенной в стволе скважины. Рабочая колонна выполнена с возможностью поворота корпуса 114.
[0019]
Скважинный инструмент 110 для фрезеровочных работ дополнительно содержит множество лезвий 130, отходящих радиально наружу от корпуса 114. Каждое лезвие 130 проходит вдоль длины корпуса и направлено по существу параллельно продольной оси 134 корпуса 114. В варианте реализации, изображенном на фиг. 1A и 1B, толщина каждого лезвия 130 неоднородна, и каждое лезвие сужается таким образом, чтобы обеспечивать примыкание более толстого участка лезвия 130 к основе 138 лезвия 130, на которой лезвие 130 прикреплено к корпусу 114. Более тонкий участок лезвия 130 расположен на конце лезвия 130, противоположном основе 138.
[0020]
Скважинный инструмент 110 для фрезеровочных работ дополнительно содержит материал 142 покрытия, прикрепленный к одному или большему количеству лезвий 130, а в некоторых вариантах реализации материал 142 покрытия прикреплен к каждому из лезвий 130. Материал 142 покрытия может являться любым материалом, твердость которого превышает твердость материала, из которого изготовлено лезвие 130. В некоторых вариантах реализации твердость материала покрытия может превышать или равняться приблизительно 60 твердости по шкале С Роквелла. Твердость материала 142 покрытия и, следовательно, сопротивление износу лезвия 130 может быть увеличено путем добавления множества режущих пластин 150, прикрепленных к материалу 142 покрытия. Режущие пластины 150 могут по меньшей мере частично содержаться внутри материала 142 покрытия таким образом, чтобы связью между материалом 142 покрытия и режущими пластинами 150 и между материалом 142 покрытия и лезвием 130 обеспечивать прикрепление режущих пластин 150 к лезвию 130. Следует отметить, хотя некоторые из режущих пластин 150 могут контактировать с лезвием 130, связь между режущими пластинами 150 и лезвием 130 необязательна. При прикреплении режущих пластин 150 к материалу 142 покрытия может быть использовано покрытие с высокой твердостью на основе железа, такое как порошок Apollo-Clad 1403, производимый компанией Apollo-Clad. Как более подробно описано ранее, материалы покрытия на основании порошков могут быть нанесены на лезвие путем применения лазера для расплавления порошка и создания необходимой связи между материалом покрытия и лезвием или режущими пластинами. Материалы покрытия, такие как порошок Apollo-Clad 1403, имеют твердость, приблизительно составляющую 60-65 твердости по шкале C Роквелла (HRC).
[0021]
В некоторых вариантах реализации в качестве альтернативы использованию режущих пластин 150 только материал 142 покрытия может быть прикреплен к лезвию 130 и использован для обеспечения требуемой улучшенной производительности фрезерования и сопротивления износу. В таком варианте реализации требуется, чтобы материал 142 покрытия имел еще большую твердость, чем материалы, используемые в сочетании с режущими пластинами 150. В некоторых вариантах реализации требуется, чтобы твердость такого материала превышала или равнялась приблизительно 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Примером материала покрытия, который может быть прикреплен к лезвию 130 и использован без режущих пластин 150, является материал, содержащий приблизительно 62 массовой доли карбида вольфрама, приблизительно 30 массовой доли никеля и приблизительно 6 массовой доли хрома. Подходящим материалом также может являться WC200, производимый компанией Kennametal Conforma Clad, Нью Олбани, Индиана. Твердость этого материала приблизительно составляет 64-70 твердости по шкале C Роквелла (HRC).
[0022]
2
2
В некоторых вариантах реализации соединение между материалом 142 покрытия и лезвиями 130 образует металлическую связь. Известные инструменты для фрезеровочных работ могут использовать защищенные пластины для улучшения сопротивления износу, однако эти пластины припаяны к лезвиям инструмента для фрезеровочных работ. Матрица пайки, удерживающая пластины, не характеризуется высокой твердостью, и, так как связи между матрицей пайки и пластинами являются только механическими, в отличие от металлических, возможно легкое освобождение пластин из матриц пайки во время эксплуатации инструмента для фрезеровочных работ. В отличие от этого, металлические связи между материалом 142 покрытия и лезвиями 130 (а в некоторых вариантах реализации между материалом 142 покрытия и режущими пластинами 150), обеспечивают намного большее сопротивление износу и удаление с лезвий. Общепринятая прочность пайки составляет приблизительно 25000 фунт/кв.дюйм (1667,5 кг/см), а прочность металлической связи, такой как образованной посредством материала покрытия может, например, составлять 70000 фунт/кв.дюйм (4669 кг/см), таким образом обеспечивая от двух до трех раз большую прочность связи. Увеличенная твердость материала 142 покрытия по сравнению с матрицей пайки также увеличивает сопротивление износу, и в некоторых вариантах реализации позволяет использовать материал 142 покрытия без режущих пластин 150.
[0023]
Нанесение материала 142 покрытия на лезвия 130 также обычно включает меньшее количество тепла, чем пайка. Добавление матрицы пайки и защищенных пластин может приводить к нагреванию лезвий до температуры, при который ухудшается прочность или пластичность лезвий, таким образом приводя к необходимости дополнительных этапов термической обработки для обеспечения надлежащей продолжительности периода эксплуатации. В отличие от этого, добавление материала 142 покрытия к лезвиям не нагревает лезвия 130 до уровня, ослабляющего прочность и пластичность лезвий 130.
[0024]
Присоединение материала 142 покрытия к лезвиям 130 (и к режущим пластинам 150 в частных вариантах реализации) может быть осуществлено различными способами, включая сварку прокаткой, сварку взрывом и покрытие лазером. При покрытии лазером материал 142 покрытия доставляют к насадку в форме порошка. Материал 142 покрытия на основе порошка посредством инертного газа доставляют к лезвию 130, на котором лазерный луч расфокусируют на одной точке для образования плавильной ванны. При добавлении дорожек материала 142 покрытия к лезвию 130, обеспечивается перемещение лазерной оптики или насадка для выдачи порошка (или перемещение лезвия).
[0025]
Как показано на фиг. 2A и 2B, представлены виды спереди и сбоку скважинного инструмента 210 для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Скважинный инструмент 210 для фрезеровочных работ содержит корпус 214, содержащий удлиненную и по существу цилиндрическую стенку 218, определяющую внутренний канал 222, проходящий через участок корпуса 214. На муфтовом конце 226 корпуса 214 корпус 214 содержит резьбы или другие крепежные элементы, обеспечивающие возможность прикрепления корпуса 214 к рабочей колонне (не показано), расположенной в стволе скважины. Рабочая колонна выполнена с возможностью поворота корпуса 214.
[0026]
Скважинный инструмент 210 для фрезеровочных работ дополнительно содержит множество лезвий 230, отходящих радиально наружу от корпуса 214. Каждое лезвие 230 проходит вдоль длины корпуса и выполнено в спиральной или винтовой конфигурации на корпусе 214 относительно продольной оси 234 корпуса 214. В варианте реализации, изображенном на фиг. 2A и 2B, толщина каждого лезвия 230 по существу однородна. В других вариантах реализации толщина лезвий 230 может быть неоднородной, и каждое лезвие может сужаться таким образом, чтобы обеспечивать примыкание более толстого участка лезвия 230 к основе 238 лезвия 230, на которой лезвие 230 прикреплено к корпусу 214.
[0027]
Скважинный инструмент 210 для фрезеровочных работ дополнительно содержит материал 242 покрытия, прикрепленный к одному или большему количеству лезвий 230, а в некоторых вариантах реализации материал 242 покрытия прикреплен к каждому из лезвий 230. Материал 242 покрытия может являться любым материалом, твердость которого превышает твердость материала, из которого изготовлено лезвие 230. В некоторых вариантах реализации твердость материала покрытия может превышать или равняться приблизительно 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Твердость материала 242 покрытия и, следовательно, сопротивление износу лезвия 230 может быть увеличено путем добавления множества режущих пластин 250, прикрепленных к материалу 242 покрытия. Режущие пластины 250 могут по меньшей мере частично содержаться внутри материала 242 покрытия таким образом, чтобы связью между материалом 242 покрытия и режущими пластинами 250 и между материалом 242 покрытия и лезвием 230 обеспечивать прикрепление режущих пластин 250 к лезвию 230. Следует отметить, хотя некоторые из режущих пластин 250 могут контактировать с лезвием 230, связь между режущими пластинами 250 и лезвием 230 необязательна. При прикреплении режущих пластин 250 к материалу 242 покрытия может быть использовано покрытие с высокой твердостью на основе железа, такое как порошок Apollo-Clad 1403, производимый компанией Apollo-Clad. Как более подробно описано ранее, материалы покрытия на основании порошков могут быть нанесены на лезвие путем применения лазера для расплавления порошка и создания необходимой связи между материалом покрытия и лезвием или режущими пластинами. Материалы покрытия, такие как порошок Apollo-Clad 1403, имеют твердость, приблизительно составляющую 60-65 твердости по шкале C Роквелла (HRC).
[0028]
В некоторых вариантах реализации в качестве альтернативы использованию режущих пластин 250 только материал 242 покрытия может быть прикреплен к лезвию 230 и использован для обеспечения требуемой улучшенной производительности фрезерования и сопротивления износу. В таком варианте реализации требуется, чтобы материал 242 покрытия имел еще большую твердость, чем материалы, используемые в сочетании с режущими пластинами 250. В некоторых вариантах реализации требуется, чтобы твердость такого материала превышала или равнялась приблизительно 70 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Примером материала покрытия, который может быть прикреплен к лезвию 230 и использован без режущих пластин 250, является материал, содержащий приблизительно 62 массовой доли карбида вольфрама, приблизительно 30 массовой доли никеля и приблизительно 6 массовой доли хрома. Подходящим материалом также может являться WC200, производимый компанией Kennametal Conforma Clad, Нью Олбани, Индиана. Твердость этого материала приблизительно составляет 64-70 твердости по шкале C Роквелла (HRC).
[0029]
Аналогично инструменту 110 для фрезеровочных работ, изображенному на фиг. 1A и 1B, инструмент 210 для фрезеровочных работ может иметь преимущество от металлической связи между материалом 242 покрытия, лезвиями 230 и режущими пластинами 250, если применимо. Аналогично, присоединение материала 242 покрытия к лезвиям 230 (и к режущим пластинам 250 в частных вариантах реализации) может быть осуществлено различными способами, включая сварку прокаткой, сварку взрывом и покрытие лазером.
[0030]
Как показано на фиг. 3A и 3B, представлены виды спереди и сбоку скважинного инструмента 310 для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Скважинный инструмент 310 для фрезеровочных работ содержит корпус 314, содержащий удлиненную и по существу цилиндрическую стенку 318, определяющую внутренний канал 322, проходящий через участок корпуса 314. На муфтовом конце 326 корпуса 314 корпус 314 содержит резьбы или другие крепежные элементы, обеспечивающие возможность прикрепления корпуса 314 к рабочей колонне (не показано), расположенной в стволе скважины. Рабочая колонна выполнена с возможностью поворота корпуса 314.
[0031]
Скважинный инструмент 310 для фрезеровочных работ дополнительно содержит множество лезвий 330, отходящих радиально наружу от корпуса 314. Каждое лезвие 330 проходит вдоль длины корпуса и выполнено в спиральной или винтовой конфигурации на корпусе 314 относительно продольной оси 334 корпуса 314. В варианте реализации, изображенном на фиг. 3A и 3B, толщина каждого лезвия 330 по существу однородна. В других вариантах реализации толщина лезвий 330 может быть неоднородной, и каждое лезвие может сужаться таким образом, чтобы обеспечивать примыкание более толстого участка лезвия 330 к основе 338 лезвия 330, на которой лезвие 330 прикреплено к корпусу 314.
[0032]
Скважинный инструмент 310 для фрезеровочных работ дополнительно содержит материал 342 покрытия, прикрепленный к одному или большему количеству лезвий 330, а в некоторых вариантах реализации материал 342 покрытия прикреплен к каждому из лезвий 330. Материал 342 покрытия может являться любым материалом, твердость которого превышает твердость материала, из которого изготовлено лезвие 330. В некоторых вариантах реализации твердость материала покрытия может превышать или равняться приблизительно 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Твердость материала 342 покрытия и, следовательно, сопротивление износу лезвия 330 может быть увеличено путем добавления множества режущих пластин 350, прикрепленных к материалу 342 покрытия. Режущие пластины 350 могут по меньшей мере частично содержаться внутри материала 342 покрытия таким образом, чтобы связью между материалом 342 покрытия и режущими пластинами 350 и между материалом 342 покрытия и лезвием 330 обеспечивать прикрепление режущих пластин 350 к лезвию 330. Следует отметить, хотя некоторые из режущих пластин 350 могут контактировать с лезвием 330, связь между режущими пластинами 350 и лезвием 330 необязательна. При прикреплении режущих пластин 350 к материалу 342 покрытия может быть использовано покрытие с высокой твердостью на основе железа, такое как порошок Apollo-Clad 1403, производимый компанией Apollo-Clad. Как более подробно описано ранее, материалы покрытия на основании порошков могут быть нанесены на лезвие путем применения лазера для расплавления порошка и создания необходимой связи между материалом покрытия и лезвием или режущими пластинами. Материалы покрытия, такие как порошок Apollo-Clad 1403, имеют твердость, приблизительно составляющую 60-65 твердости по шкале C Роквелла (HRC).
[0033]
В некоторых вариантах реализации в качестве альтернативы использованию режущих пластин 350 только материал 342 покрытия может быть прикреплен к лезвию 330 и использован для обеспечения требуемой улучшенной производительности фрезерования и сопротивления износу. В таком варианте реализации требуется, чтобы материал 342 покрытия имел еще большую твердость, чем материалы, используемые в сочетании с режущими пластинами 350. В некоторых вариантах реализации требуется, чтобы твердость такого материала превышала или равнялась приблизительно 70 твердости по шкале C Роквелла (HRC). Примером материала покрытия, который может быть прикреплен к лезвию 330 и использован без режущих пластин 350, является материал, содержащий приблизительно 62 массовой доли карбида вольфрама, приблизительно 30 массовой доли никеля и приблизительно 6 массовой доли хрома. Подходящим материалом также может являться WC200, производимый компанией Kennametal Conforma Clad, Нью Олбани, Индиана. Твердость этого материала приблизительно составляет 64-70 твердости по шкале C Роквелла (HRC).
[0034]
Аналогично инструментам 110, 210 для фрезеровочных работ, изображенным на фиг. 1A, 1B, 2A и 2B, инструмент 310 для фрезеровочных работ может иметь преимущество от металлической связи между материалом 342 покрытия, лезвиями 330 и режущими пластинами 350, если применимо. Аналогично, присоединение материала 342 покрытия к лезвиям 330 (и к режущим пластинам 350 в частных вариантах реализации) может быть осуществлено различными способами, включая сварку прокаткой, сварку взрывом и покрытие лазером.
[0035]
t
Со ссылкой на фиг. 4 представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия 430 инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Лезвие 430 может являться примером любого из лезвий 130, 230, 330, описанных ранее, или лезвия любого конкретной фрезы или инструмента для фрезеровочных работ. В варианте реализации, изображенном на фиг. 4, материал 442 покрытия прикреплен к лезвию 430 способом, аналогичным описанному ранее со ссылкой на фиг. 1A-3B. В этом частном варианте реализации материал 442 покрытия наносят на лезвие 430 таким образом, чтобы обеспечивать по существу однородную толщину, , материала 442 покрытия. В других вариантах реализации толщина материала 442 покрытия может быть неоднородной. В других вариантах реализации материал 442 покрытия может быть нанесен для создания одного или большего количества краев в самом материале покрытия, края имеют большую толщину, чем другие участки материала покрытия.
[0036]
На фиг. 4 материал 442 покрытия изображен имеющим толщину, приблизительно равную однородной толщине лезвия 430. Однако, как описано ранее со ссылкой на фиг. 1A и 1B, в некоторых вариантах реализации толщина лезвий может быть неоднородной. В этих вариантах реализации и в других вариантах реализации толщина материала 442 покрытия может быть больше или меньше толщины лезвий. В приведенном в качестве примера варианте реализации толщина лезвия 430 может составлять приблизительно 1/2 дюйма (1,27 см), а толщина материала 442 покрытия может составлять приблизительно 3/8 дюйма (0,9525 см).
[0037]
t
Со ссылкой на фиг. 5A, представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия 530 инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Лезвие 530 может являться примером любого из лезвий 130, 230, 330, описанных ранее, или лезвия любого конкретной фрезы или инструмента для фрезеровочных работ. В варианте реализации, изображенном на фиг. 5A, материал 542 покрытия прикреплен к лезвию 530 способом, аналогичным описанному ранее со ссылкой на фиг. 1A-3B. В этом частном варианте реализации материал 542 покрытия наносят на лезвие 530 таким образом, чтобы обеспечивать по существу однородную толщину, , материала 542 покрытия. В других вариантах реализации толщина материала 542 покрытия может быть неоднородной.
[0038]
x
Множество режущих пластин 550 прикреплены к материалу 542 покрытия. Режущие пластины 550 могут быть расположены по существу однородным рисунком и могут быть расположены на расстоянии друг от друга. В некоторых вариантах реализации режущие пластины могут быть расположены таким образом, чтобы обеспечивать контакт каждой режущей пластины 550 с примыкающими режущими пластинами или ее примыкание к ним. В других вариантах реализации может быть использован более случайный шаг режущих пластин 550. На фиг. 5A каждая режущая пластина 550 контактирует с лезвием 530, а расстояние или толщина режущих пластин 550 между лезвием 530 и режущей поверхностью 554 режущей пластины 550 больше, чем толщина материала 542 покрытия. Материал 542 покрытия, хотя по существу имеющий однородную толщину на фиг. 5A, окружает участок каждой режущей пластины 550 и закрепляет режущую пластину 550 посредством присоединения к режущей пластине 550 и лезвию 530.
[0039]
Со ссылкой на фиг. 5B, представлен вид в поперечном сечении режущей пластины 550, изображающий то, что каждая режущая пластина 550 имеет по существу цилиндрическую форму, а режущая поверхность 554 обработана с выполнением на ней выемок таким образом, чтобы обеспечивать содержание поверхностью верхних точек или гребней. В варианте реализации, изображенном на фиг. 5B, цилиндрическая форма режущей пластины 550 сужается, имея более узкую основу 558. В других вариантах реализации форма режущей пластины 550 может отличаться.
[0040]
Режущая пластина 550 может быть изготовлена из материала, содержащего приблизительно 71% карбида вольфрама, 13% кобальта, 4% карбида титана и 12% карбида тантала. Характеристики материала могут включать твердость, приблизительно составляющую 90,4 твердости по шкале C Роквелла (HRC). В некоторых вариантах реализации изображенная режущая пластина может являться ICBI270T, производимой компанией Ibex Welding Technologies.
[0041]
Со ссылкой на фиг. 6, представлен вид в поперечном сечении сбоку лезвия 630 инструмента для фрезеровочных работ в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации. Лезвие 630 может являться примером любого из лезвий 130, 230, 330, описанных ранее, или лезвия любого конкретной фрезы или инструмента для фрезеровочных работ. В варианте реализации, изображенном на фиг. 6, материал 642 покрытия прикреплен к лезвию 630 способом, аналогичным описанному ранее со ссылкой на фиг. 1A-3B. В этом частном варианте реализации материал 642 покрытия наносят на лезвие 630 таким образом, чтобы обеспечивать неоднородную толщину материала 642 покрытия. В других вариантах реализации толщина материала 642 покрытия может быть по существу однородной.
[0042]
Множество режущих пластин 650 прикреплены к материалу 642 покрытия. Режущие пластины 650 могут содержать измельченные карбидные элементы, отсортированные по размеру для обеспечения надлежащего размера каждого измельченного карбидного элемента. Например, процесс сортирования может выбирать для использования режущие пластины 650, размер которых находится между первым объемом и вторым объемом. Альтернативно, сортирование может быть осуществлено для выбора режущих пластин 650, соответствующих конкретным размерным параметрам. Например, процесс сортирования может использовать размер сита, обеспечивающий выбор измельченных карбидных элементов, имеющих размер от 3/16 дюйма (0,47625 см) до 1/4 дюйма (0,635 см) для использования. Измельченные карбидные элементы могут быть случайно расположены таким образом, чтобы обеспечивать контакт некоторых из измельченных карбидных элементов с лезвием 630 и исключать контакт некоторых из них с последним. Аналогично, хотя многие из измельченных карбидных элементов могут выступать из материала 642 покрытия, некоторые могут быть покрыты материалом 642 покрытия. Материал 642 покрытия, хотя имеющий неоднородную толщину на фиг. 6, окружает участок большинства из режущих пластин 650 и закрепляет режущие пластины 650 посредством присоединения к режущей пластине 650 и лезвию 630.
[0043]
Фрезерование металлических объектов и других материалов, расположенных в стволе скважины, может быть основной составляющей образования дополнительных боковых стволов скважины, или очистки или изменения размера скважинного трубопровода с стволе скважины. Настоящая полезная модель описывает приборы, системы и способы для фрезерования материалов и улучшения сопротивления износу инструментов для фрезеровочных работ. В дополнение к описанным выше вариантам реализации настоящей полезной модели, объем полезной модели также включает многие примеры конкретных комбинаций, некоторые из которых детализированы ниже.
[0044]
Пример 1. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ, содержащий:
корпус инструмента для фрезеровочных работ;
множество лезвий инструмента для фрезеровочных работ, отходящих радиально от корпуса инструмента для фрезеровочных работ; и
материал покрытия, прикрепленный по меньшей мере к одному из лезвий инструмента для фрезеровочных работ.
[0045]
Пример 2. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 2, в котором твердость материала покрытия приблизительно составляет 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC).
[0046]
Пример 3. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, в котором соединение между материалом покрытия и по меньшей мере одном из лезвий инструмента для фрезеровочных работ содержит металлическую связь.
[0047]
Пример 4. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий:
множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия.
[0048]
Пример 5. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 4, в котором соединение между множеством режущих пластин и материалом покрытия содержит металлическую связь.
[0049]
Пример 6. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, в котором твердость режущих пластин превышает твердость материала покрытия.
[0050]
Пример 7. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, в котором твердость режущих пластин составляет приблизительно 60 твердости по шкале C Роквелла (HRC).
[0051]
Пример 8. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий:
множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия;
причем каждая режущая пластина имеет по существу цилиндрическую форму и содержит режущую поверхность, обработанную с выполнением на ней выемок.
[0052]
Пример 9 Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий:
множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия;
причем каждая режущая пластина имеет по существу цилиндрическую форму и содержит режущую поверхность;
причем режущая поверхность по меньшей мере одной из режущих пластин расположена на расстоянии от лезвия инструмента для фрезеровочных работ, превышающем расстояние от лезвия инструмента для фрезеровочных работ к наружной поверхности материала покрытия.
[0053]
Пример 10. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий:
множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия;
причем режущие пластины образованы по меньшей мере частично из карбида вольфрама.
[0054]
Пример 11. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий:
множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия;
причем режущие пластины содержат измельченные карбидные элементы, отсортированные по размеру посредством размера сита, составляющего приблизительно от 3/16 дюйма (0,47625 см) до 1/4 дюйма (0,635 см).
[0055]
Пример 12. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, дополнительно содержащий:
множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия;
причем режущие пластины содержат измельченные карбидные элементы, отсортированные по размеру для обеспечения размера каждого измельченного карбидного элемента между первым количеством и вторым количеством;
причем первое количество составляет приблизительно 3/16 дюйма (0,47625 см); и
причем второе количество составляет приблизительно 1/4 дюйма (0,635 см).
[0056]
Пример 13. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ для фрезерования негеологических материалов в скважине, содержащий:
корпус, содержащий удлиненную и по существу цилиндрическую стенку, определяющую внутренний канал, проходящий через участок корпуса; корпус содержит муфтовый конец, выполненный с возможностью прикрепления к рабочей колонне для поворота корпуса;
множество лезвий, отходящих радиально наружу от корпуса, каждое лезвие проходит вдоль длины корпуса и имеет ориентацию, по существу параллельную продольной оси корпуса, или расположено в спиральной или винтовой конфигурации на корпусе; и
нанесенный лазером материал покрытия, прикрепленный к множеству лезвий.
[0057]
Пример 14. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 13, в котором материал покрытия нанесен на каждое из множества лезвий по существу с однородной толщиной.
[0058]
Пример 15. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 13, дополнительно содержащий:
множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия;
причем каждая режущая пластина имеет по существу цилиндрическую форму; и
причем материал покрытия нанесен на каждое из множества лезвий по существу с однородной толщиной.
[0059]
Пример 16. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 13, дополнительно содержащий:
множество режущих пластин, прикрепленных к материалу покрытия;
причем режущие пластины содержат измельченные карбидные элементы;
причем по меньшей мере участок режущих пластин отходит наружу от материала покрытия; и
причем материал покрытия нанесен на лезвия с неоднородной толщиной.
[0060]
Пример 17. Скважинный инструмент для фрезеровочных работ в соответствии с примером 1, который является одним инструментом из числа фрезера-райбера, бочкообразного инструмента для фрезеровочных работ и ведущего инструмента для фрезеровочных работ.
[0061]
Пример 18. Способ улучшения сопротивления износу скважинного инструмента для фрезеровочных работ, содержащий:
присоединение материала покрытия к лезвию скважинного инструмента для фрезеровочных работ.
[0062]
Пример 19. Способ в соответствии с примером 18, дополнительно содержащий:
прикрепление режущих пластин к материалу покрытия таким образом, чтобы обеспечивать выступание по меньшей мере участка режущих пластин от материала покрытия.
[0063]
Пример 20. Способ в соответствии с примером 1, в котором присоединение материала покрытия к лезвию и присоединение режущих пластин к материалу покрытия дополнительно содержит:
доставку материала покрытия в форме порошка от примыкающего лезвия и
плавление порошка с использованием лазера.
[0064]
Из приведенного ранее должно быть очевидно, что было предложена полезная модель, имеющая значительные преимущества. В то время как настоящая полезная модель представлена только в немногих своих видах, она не ограничена только этими вариантами реализации, а наоборот допускает различные изменения и модификации без отступления от существа настоящей полезной модели.