КОЛЬЦЕВОЙ ФРЕЗЕР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для кольцевого бурения при восстановлении и ремонте скважин методом фрезерования, а также как породоразрушающий инструмент для колонкового бурения.
Известен кольцевой фрезер по патенту РФ на полезную модель №84911. Кольцевой фрезер содержит корпус с присоединительной резьбой, режуще-истирающим элементом, промывочными радиальными каналами на нижнем торце и пазами на внутренней и внешней поверхностях корпуса, причем пазы на внутренней поверхности корпуса выполнены параллельно и перпендикулярно его продольной оси, причем в нижней части продольных пазов размещены жестко связанные с корпусом опорные вставки, на которых закреплен режуще-истирающий элемент, а боковые продольные пазы на внешней поверхности корпуса выполнены с расширяющейся верхней частью. Боковые продольные пазы на внешней поверхности корпуса фрезера выполнены наклонными к ее образующей. Промывочные радиальные каналы на нижнем торце корпуса выполнены криволинейными. Недостатком кольцевого фрезера является низкая эффективность промывки забоя.
Известна система и способ колонкового бурения со съемным керноприемником по патенту РФ на изобретение №2493348. Группа изобретений относится к области бурения. Устройство и способ бурения, отбора керна и испытаний образцов и измерений на дне моря и водоемов, включающие в себя вертикально перемещающуюся и горизонтально стационарную поперечную балку, лебедку с намотанным на нее канатом, неподвижно закрепленную на поперечной балке и вращатель шпинделя, установленный на поперечной балке, шпиндель с выполненным в нем каналом, приводимый в действие вращателем шпинделя, и овершот, имеющий один конец, соединенный с канатом, и другой конец, проходящий через канал в шпинделе для прикрепления к бурильному инструменту бурильной колонны и открепления от него. Шпиндель, канат и бурильная колонна вместе образуют общую центральную осевую линию во время прикрепления овершота к бурильному инструменту, открепления от него и во время бурения. Обеспечивает бурение, отбор проб и испытание в подводных условиях на дне моря и на дне водоемов. Недостатком системы и способа колонкового бурения со съемным керноприемником является сложность реализации способа.
Известно колонковое долото по патенту РФ на изобретение №2023852. Использование: породоразрушающий инструмент для бурения скважин с отбором керна. Сущность: конец опоры каждой предыдущей шарошки выполнен со скошенной поверхностью, параллельной сопрягаемому торцу каждой последующей шарошки. Поверхность сопрягается с торцом. Недостатком колонкового долота является низкий ресурс работы.
Известно колонковое долото по патенту РФ на изобретение №2017926. Использование: породоразрушающий инструмент для бурения скважин с отбором керна. Сущность: имеет дополнительные кернообразующие элементы, соединенные с корпусом и кернорвателем. Кернорватель выполнен в виде цангового упругого кольца с манжетой из упругого эластичного материала. Корпус выполнен с наклонными каналами, сообщенными с полостью центрального канала и с полостью пазов. На корпусе имеются наклонные каналы меньшего диаметра, сообщенные с боковыми промывочными каналами. В крайнем верхнем положении упругое кольцо расположено над наклонными каналами. Ниже каналов центральный канал равномерно сужается книзу. Недостатком колонкового долота является низкая надежность.
Известно колонковое долото по патенту РФ на изобретение №2021467. Использование: бурение скважин с гидротранспортом керна или с отбором ненарушенного керна съемной грунтоноской. Сущность изобретения: долото содержит корпус, соединенный с корпусом патрубок и породоразрушающие рабочие органы. В стенках патрубка выполнены радиальные каналы, открывающиеся во внутреннюю полость патрубка, и продольные каналы, своими обращенными к рабочим органам концами сообщенные с радиальными каналами. В радиальных каналах установлены с возможностью осевого перемещения подпружиненные ударники, а в продольных каналах - поршни со штоками, выходящими на обращенный от рабочих органов торец патрубка. Каждый продольный канал под поршнем сообщен с внутренней полостью патрубка дополнительными каналами. Эти каналы перекрыты обратными клапанами. Каждый обратный клапан оснащен выступающим внутрь патрубка стержнем с полусферической головкой, которая имеет возможность взаимодействовать со съемной грунтоноской. Над патрубком установлена с возможностью вращения муфта с пазами на боковой поверхности. В пазах муфты размещены центрирующие элементы в виде фигурных пружин. На обращенном к патрубку торце муфты выполнены выступы, взаимодействующие со штоками поршней. В патрубке над радиальными каналами выполнены сквозные радиальные отверстия в месте возможного расположения грунтоноски. Недостатком колонкового долота является сложность конструкции.
Известна кольцевая буровая коронка по заявке на изобретение №2012111092. Кольцевая буровая коронка, содержащая корпус, с присоединительной резьбой, разделенная промывочными каналами на секторы, которые с торцевой поверхности снабжены твердосплавными пластинами, имеющими отрицательные передние углы в плане к боковым внутренней и внешней поверхностям резания и отрицательные передние углы к торцевой поверхности забоя скважины, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена внутренними промывочными каналами, причем внутренние и внешние каналы расположены под острым углом к оси вращения коронки. Недостатком кольцевой буровой коронки является низкая эффективность очистки промывочной жидкостью забоя от частиц породы.
Известно устройство для сверления кольцевых отверстий по патенту РФ на полезную модель №62050. Устройство для сверления кольцевых отверстий, включает корпус, режущие элементы, конус Морзе, центрирующий элемент, размещенный внутри корпуса, соосно ему и выполненный с возможностью вращения и продольного перемещения, центрирующий элемент выполнен в виде стакана с внутренней центровальной поверхностью, подпружиненного относительно оси корпуса, при этом устройство дополнительно снабжено удлинителем, один торец которого жестко соединен с корпусом, а другой выполнен в виде конуса Морзе. Удлинитель состоит из нижней и верхней частей, шарнирно соединенных между собой и выполненных с возможностью осевого перемещения относительно друг друга. Между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью центрирующего элемента размещен подшипник скольжения. Подшипник скольжения выполнен в виде втулки. Между корпусом и центрирующим элементом установлен подшипник качения. Устройство дополнительно снабжено монтажной ручкой. В нижней части удлинителя выполнено отверстие для размещения монтажной ручки. Устройство дополнительно снабжено упорным кольцом, закрепленным на верхней части удлинителя. Недостатком устройства для сверления кольцевых отверстий является сложность конструкции.
Известен фрезер кольцевой по патенту РФ на изобретение №2132445. Изобретение относится к области ликвидации аварий при бурении и эксплуатации скважин. Фрезер кольцевой режуще-истирающий представляет собой полый цилиндрический корпус и соединенную с ним рабочую часть, в виде полого цилиндра из композиционного материала. Композиционный материал содержит режущие частицы и металлическую связку. В стенках полого цилиндра в несколько слоев, перекрывая друг друга по высоте, размещены сквозные отверстия. Эти отверстия герметично закрыты вставками из непластичного малопрочного материала, разрушающегося при контакте с фрезеруемым предметом. По мере износа рабочей части фрезера вскрываются очередные сквозные отверстия, являющиеся промывочными каналами. Использование изобретения повышает проходку до полного износа кольцевого фрезера режуще-истирающего действия за счет увеличения толщины рабочего слоя. Недостатком фрезера кольцевого является низкая эффективность промывки забоя.
Известен кольцевой фрезер по патенту РФ на изобретение №2086750. Использование: изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для восстановления и ремонта скважин методом фрезерования аварийных объектов. Сущность изобретения: на внутренней поверхности корпуса фрезера выполнены пазы, перпендикулярные и параллельные его продольной оси. В нижней части продольных пазов размещены жестко связанные с корпусом опорные вставки. На опорных вставках закреплен режуще-истирающий элемент. На внешней поверхности корпуса выполнены боковые продольные пазы с расширяющейся верхней частью. На нижнем торце корпуса имеются промывочные радиальные каналы. Недостатком кольцевого фрезера является его низкая надежность.
Известен кольцевой фрезер по патенту РФ на полезную модель №84911 (прототип). Кольцевой фрезер содержит корпус с присоединительной резьбой, режуще-истирающим элементом, промывочными радиальными каналами на нижнем торце и пазами на внутренней и внешней поверхностях корпуса, отличающийся тем, что пазы на внутренней поверхности корпуса выполнены параллельно и перпендикулярно его продольной оси, причем в нижней части продольных пазов размещены жестко связанные с корпусом опорные вставки, на которых закреплен режуще-истирающий элемент, а боковые продольные пазы на внешней поверхности корпуса выполнены с расширяющейся верхней частью. Боковые продольные пазы на внешней поверхности корпуса фрезера выполнены наклонными к ее образующей. Промывочные радиальные каналы на нижнем торце корпуса выполнены криволинейными. Недостатком кольцевого фрезера является низкая степень очистки забоя.
Задачей полезной модели является увеличение ресурса работы кольцевого фрезера за счет улучшения охлаждения корпуса и улучшения выноса пробуренной породы.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что 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-истирающие 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 друг относительно 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-истирающие покрытие состоит из наплавленных частиц дробленого карбида вольфрама. Корпус изготовлен из высокопрочной легированной стали.
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 кольцевого фрезера применяются не дефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…3, где:
На фиг. 1 приведен кольцевой фрезер.
На фиг. 2 приведен разрез А-А.
На фиг. 3 приведен кольцевой фрезер с волнистой поверхностью нижнего торца.
Кольцевой фрезер состоит из корпуса 1, выполненного в виде трубы, с верхнего торца 2 которой нарезана присоединительная резьба 3 для соединения с буровой колонной, а с нижнего торца 4 нанесено режуще-истирающие покрытие 5, выступающее наружу и внутрь за внешний D и внутренний d диаметры трубы, в покрытии выполнены наружные 6 и внутренние 7 промывочные каналы, предназначенные для подачи к забою промывочной жидкости, причем наружные 6 и внутренние 7 промывочные каналы смещены друг относительно друга. Поверхность нижнего торца 4 может быть выполнена волнистой 8, форма которой повторяется через 180°. Промывочные каналы 6 и 7 могут быть выполнены параллельно оси. Промывочные каналы 6 и 7 могут быть выполнены под углом к оси. Промывочные каналы 6 и 7 могут быть выполнены по винтовой линии. Режуще-истирающие 5 покрытие состоит из наплавленных частиц дробленого карбида вольфрама. Корпус 1 может быть изготовлен из высокопрочной легированной стали.
Кольцевой фрезер работает следующим образом. Корпус 1 кольцевого фрезера соединяют присоединительной резьбой 3 с колонной труб и спускают в интервал бурения. Включают буровые насосы и с помощью бурильной колонны или забойного двигателя (на фиг. не показаны) вращают кольцевой фрезер, разгружая колонну на забой и создавая необходимую осевую нагрузку. Фрезер режуще-истирающим покрытием 5 нанесенным на нижний торец 4 разрушает породу, которая выносится потоком промывочной жидкости, проходящей через наружные 6 и внутренние 7 промывочные каналы. При этом происходит также охлаждение корпуса 1 кольцевого фрезера. За счет смещения друг относительно друга наружных 6 и внутренних 7 промывочных каналов повышается прочность корпуса и увеличивается ресурс работы кольцевого фрезера, а волнистая поверхность 8 нижнего торца 4 повышает эффективность разрушения породы.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить ресурс работы кольцевого фрезера.
2. Снизить износ режуще-истирающего покрытия.
3. Повысить эффективность работы кольцевого фрезера.
4. Увеличить межремонтный период.
5. Обеспечить эффективную очистку забоя
6. Обеспечить равномерный износ всей режущей кромки зубьев.