Фрезер стартовый

Полезная модель относится к области бурения и капитального ремонта  нефтяных и газовых скважин и может быть использована для фрезерования бокового ствола скважины.
Известен фрезер оконный, который включает корпус с промывочным каналом вдоль его оси, сменные лопасти, армированные твердосплавным покрытием и отверстие с резьбой для крепления к клину-отклонителю. 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 (патент RU, МПК  E21B 29/06, опубл. 20.08.2014 г.).
Недостатки известного фрезерного инструмента:
отсутствие заходной конусной части на фрезере уменьшает плавность хода при фрезеровании;
короткая калибрующая часть уменьшает площадь контакта по наружному диаметру во время фрезерования, тем самым создаются вибрационные нагрузки на фрезер.
Известен фрезерный инструмент, служащий для прорезания окна в обсадной колонне в буровой скважине, включающий полый корпус, в котором выполнен промывочный канал вдоль оси фрезы и промывочные отверстия в боковой части, торцевые и боковые лопастные рабочие поверхности, покрытые износоустойчивым режуще-истирающим покрытием. Нижняя торцевая часть выполнена в виде конуса с промывочными отверстиями и каналами, делящими торец на сектора, нижняя коническая торцевая часть переходит в коническую лопастную среднюю часть с меньшей конусностью, а верхняя часть корпуса имеет цилиндрическую форму со спиральными лопастями, переходящими с конической средней части (патент RU123447, МПК E21B 29/06, опубл. 27.12.2012 г.).Принято за прототип.
Недостатком известного фрезерного инструмента является то, что торцевая режущая часть фрезера является менее «агрессивной» (усиленной) и не обеспечивает высокую скорость фрезерования «окна» в обсадной колонне, что приводит к увеличению износа рабочей поверхности и уменьшению общей проходки инструмента.
Задачей полезной модели является повышение эффективности фрезерования отверстия (окна) в стволе скважины.
Технический результат – предотвращение заклинивания фрезерного инструмента с повышением скорости фрезерования и износостойкости режущей части фрезерного инструмента, что достигается модификацией режущей части фрезера.
Задача решается, а технический результат достигается фрезерным инструментом для прорезания окна в обсадной колонне буровой скважины, включающим корпус с торцевой нижней частью, лопастной конической частью, лопастной цилиндрической средней частью и муфтовой частью с присоединительной резьбой, в котором выполнен промывочный канал вдоль оси инструмента и промывочные отверстия в торцевой нижней части и лопастной конической части, причем лопасти выполнены цельнофрезерованными и покрыты износоустойчивым режуще-истирающим покрытием, а между лопастями конической средней части выполнена  площадка с отверстием под срезной болт для крепления инструмента к клину-отклонителю. В отличие от прототипа торцевая нижняя часть выполнена в виде наплавленной коронки, состоящей из частиц дробленого карбида вольфрама, внедренных в матрицу из никельсодержащей латуни, усиленной по центру выступом трапециевидной формы, причем касательная к внешней поверхности лопастной конической части составляет угол 10±0,5° с горизонтальной осью фрезерного инструмента, при этом лопасти конической части плавно переходят в лопасти цилиндрической средней части, причем лопасти армированы композиционным материалом.
Технический результат достигается следующим.
Выполнение торцевой нижней части фрезера в виде наплавленной коронки, состоящей из частиц дробленного карбида вольфрама, внедренных в матрицу из никельсодержащей латуни, усиленной по центру выступом трапециевидной формы, приводит к тому, что в процессе работы предотвращается заклинивание фрезерного инструмента. Коническая лопастная часть, плавно переходящая в цилиндрическую лопастную часть корпуса, обеспечивает стабильное фрезерование бокового ствола скважины до номинального диаметра. Благодаря оптимальному углу конуса фрезера (10±0,5°) и модифицированной геометрии торцевой части достигается оптимальный набор диаметра вырезаемого «окна». В результате повышается устойчивость к вибрационным нагрузкам в радиальном и осевом направлениях, увеличивается скорость фрезерования и износостойкость режущей части фрезера.
Сущность полезной модели поясняет чертеж, где показан заявляемый фрезер стартовый.
Фрезер имеет условно три части: 1 - торцевая нижняя часть, 2 – лопастная коническая часть, 3 – лопастная цилиндрическая средняя часть, 4 –  муфтовая часть с присоединительной резьбой.  В корпусе фрезера выполнен промывочный канал вдоль оси фрезы (не показано) и промывочные отверстия 5 и 6 соответственно в торцевой части и в конической части для промывки и равномерного охлаждения режущих частей фрезера, которые сообщаются с промывочным каналом, расположенным вдоль оси фрезы. Торцевая нижняя часть 1 выполнена в виде наплавленной коронки с зубцами, усиленной по центру выступом трапециевидной формы (бобышкой) 7, а лопасти 8 конической части плавно переходят в лопасти 9 цилиндрической части корпуса. При этом лопасти выполнены цельнофрезерованными и армированы композиционным материалом. Между лопастями имеется площадка с отверстием 10 под срезной болт для крепления фрезы к клину-отклонителю.
Фрезер стартовый работает следующим образом.
Фрезер при помощи срезного винта крепят к клину-отклонителю (не показано), затем вся компоновка транспортируется в место вырезки окна. После ориентирования и стопорения клина-отклонителя происходит срезка срезного винта. Затем начинается фрезерование обсадной колонны. По мере движения фрезера по клину происходит сначала врезание торцевой части 1, усиленной выступом трапециевидной формы 7, затем происходит расширение конической частью 2 до номинального диаметра, и после цилиндрической частью 3 происходит добирание необходимого номинального диаметра бокового ствола скважины. Благодаря оптимальному углу конуса фрезера и модифицированной геометрии торцевой части 1 происходит плавная зарезка. За счет наличия промывочных каналов 5 и 6 происходит равномерное охлаждение и промывка режущих частей фрезера. Выполнение торцевой нижней части 1 фрезера в виде наплавленной коронки с дробленым карбидом вольфрама, усиленной по центру выступом 7 трапециевидной формы, приводит к тому, что в процессе работы исключается заклинивание фрезерного инструмента при одновременном контакте торцевой и конической рабочих частей. Коническая лопастная часть, плавно переходящая в цилиндрическую лопастную часть корпуса, способствует стабильному поведению фрезера при работе. В результате уменьшаются вибрационные нагрузки на фрезер, соответственно, увеличивается скорость фрезерования и износостойкость режущей части фрезера. После износа рабочей части фрезерного инструмента возможно его восстановление путем наплавки на изношенные участки композиционного материала.
Таким образом, использование полезной модели повышает эффективность фрезерования «окна» в стволе скважины.