Результат интеллектуальной деятельности: Фрезер

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин для фрезерования обсадной колонны при бурении бокового ствола скважины.

Известен фрезерный инструмент (патент RU № 123447, МПК E21B 29/06, опубл. 27.12.2012 г., Бюл. № 36), 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.

Недостатками устройства являются:

- при бурении направления - кармана после вырезания окна фрезер не обеспечивает проходку, так как отсутствуют режущие элементы для бурения по породе, как следствие необходима дополнительная спускоподъемная операция для спуска долота, что приводит к дополнительным материальным затратам;

- из-за недостаточной промывки торцевой части при работе фрезера торцевая часть нагревается, забивается шламом и подвергается ускоренному разрушению, ухудшая процесс резания;

- торцевая режущая часть фрезера является менее «агрессивной» и не обеспечивает высокую скорость фрезерования окна в обсадной колонне, что приводит к увеличению износа рабочей поверхности и уменьшению общей проходки инструмента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фрезер стартовый (патент RU № 177284, МПК E21B 29/06, опубл. 15.02.2018 г., Бюл. № 5), включающий 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 цельно фрезерованными 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. 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.

Недостатками устройства являются:

- при бурении направления - кармана после вырезания окна фрезер не обеспечивает проходку, так как отсутствуют режущие элементы для бурения по породе, как следствие необходима дополнительная спускоподъемная операция для спуска долота, что приводит к дополнительным материальным затратам;

- из-за недостаточной промывки торцевой части при работе фрезера торцевая часть нагревается, забивается шламом и подвергается ускоренному разрушению, ухудшая процесс резания.

Техническими задачами предлагаемого устройства являются создание надежной и долговечной конструкции фрезера, позволяющего бурить направление по породе после вырезания окна, а также повышение скорости фрезерования окна в обсадной колонне скважины и уменьшение износа режущих элементов за счет подведения промывки к торцевой части фрезера.

Технические задачи решаются фрезером, включающим корпус, лопасти которого выполнены цельнофрезерованными и покрыты износоустойчивым режуще-истирающим покрытием с торцевой частью, выполненной в виде коронки с наплавленными режущими элементами, муфту с присоединительной резьбой, при этом в корпусе выполнены центральный канал и промывочные отверстия в торцевой части.

Новым является то, что между лопастями в пазах корпуса размещены оснащенные резцами подвижные лопасти, которые зафиксированы в транспортном положении срезным штифтом и выдвигаются в рабочее положение поршнем, установленным в центральном канале корпуса, соединенным с подвижными лопастями посредством тяг с шарнирами, при этом в рабочем положении режущая часть подвижных лопастей выступает вперед относительно фрезерованных лопастей, промывочных отверстий в торцевой части выполнено не менее трех, расположенных равномерно относительно центральной оси, с суммарной площадью сечения не менее площади сечения отверстия поршня.

На фиг. 1 показан фрезер с осевым продольным разрезом в транспортном положении.

На фиг. 2 - фрезер с осевым продольным разрезом в рабочем положении.

На фиг. 3 – сечение А-А.

На фиг. 4 – вид Б.

Фрезер включает корпус 1 (фиг. 1, 2), лопасти 2 которого выполнены цельно фрезерованными и покрыты износоустойчивым режуще-истирающим покрытием 3. Торцевая часть корпуса 1 выполнена в виде коронки 4 с наплавленными режущими элементами 5. Фрезер снабжен муфтой 6 с присоединительной резьбой 7. В корпусе 1 выполнены центральный канал 8 и промывочные отверстия 9 в торцевой части.

Между лопастями 2 в пазах 10 (фиг. 1, 2, 3) корпуса 1 размещены оснащенные резцами 11 подвижные лопасти 12, которые зафиксированы в транспортном положении срезным штифтом 13 и выдвигаются в рабочее положение поршнем 14, установленным в центральном канале 8 корпуса 1, соединенным с подвижными лопастями 12 посредством тяг 15 с шарнирами 16. В рабочем положении режущая часть 17 (фиг. 2) подвижных лопастей 12 выступает вперед относительно фрезерованных лопастей 2. Промывочных отверстий 9 в торцевой части выполнено не менее трех (фиг. 4), расположенных равномерно относительно центральной оси, при этом суммарная площадь сечения промывочных отверстий 9 не менее площади сечения отверстия 18 поршня 14.

Фрезер работает следующим образом.

Фрезер спускают в скважину отдельным рейсом или крепят к клину-отклонителю, затем вся компоновка спускается в место вырезки окна. После ориентирования и фиксации клина-отклонителя относительно обсадной колонны начинается фрезерование обсадной колонны (на фиг. 1-4 не показано) с промывкой промывочной жидкостью с расходом, например, 15 л/с. По мере движения фрезера по клину происходит сначала врезание коронкой 4 с наплавленными режущими элементами 5, затем происходит расширение лопастями 2 до номинального диаметра. Благодаря наличия промывочных отверстий 9 с суммарной площадью сечения промывочных отверстий 9 не менее площади сечения отверстия 18 поршня 14 происходит равномерное охлаждение, и промывка режущих частей фрезера что увеличивает скорость фрезерования. По окончании фрезерования обсадной колонны и выхода фрезера из окна, его приподнимают, увеличивают расход, например 25 л/с, под действием которого происходит разрушение срезного штифта 13 (фиг. 2) и под действием перепада давления поршень 14 перемещаясь вниз посредством тяг 15 толкает подвижные лопасти 12, оснащенные резцами 11 вниз в рабочее положение. С промывкой, вращением и необходимой осевой нагрузкой производят бурение кармана – направления из окна обсадной колонны до необходимой глубины. Благодаря тому, что в рабочем положении режущая часть 17 (фиг. 2) подвижных лопастей 12 выступает вперед относительно фрезерованных лопастей 2, фрезерованные лопасти 12 не препятствуют процессу бурения и не изнашиваются при бурении. Благодаря наличию трех промывочных отверстий 9 с суммарной площадью сечения промывочных отверстий 9 не менее площади сечения отверстия 18 поршня 14 происходит удаление выбуренной породы и охлаждение резцов 11.

Предлагаемый фрезер является надежной и долговечной конструкцией, позволяющей бурить карман - направление по породе после вырезания окна, а также повысить скорость фрезерования окна в обсадной колонне скважины и уменьшить износ режущих элементов.