РАЗДВИЖНОЙ ФРЕЗЕР Российский патент 1997 года по МПК E21B29/00 E21B29/06 

Изобретение относится к раздвижным буровым инструментам, а именно к раздвижным фрезерам, предназначенным для прорезки окон в обсадной колонне.

Известен раздвижной фрезер, принятый нами за прототип, в котором выдвижение лап из корпуса производится путем подъема корпуса вместе с лапами относительно неподвижного шпинделя, который своим верхним концом соединяется с нижним концом бурильных труб, за счет давления промывочной жидкости, подаваемой буровыми насосами в кольцевую камеру, образуемую между шпинделем и корпусом, при этом лапы своей внутренней поверхностью скользят по выступам шпинделя, что приводит к их раздвижению и выходу из корпуса [1,2]
Недостатком прототипа является то, что при переводе лап из рабочего положения в транспортное путем подъема шпинделя вверх с последующим упором лап в торец трубы, шпиндель начинает двигаться относительно корпуса, при этом лапы должны своей внутренней поверхностью скользить по выступам шпинделя, что может привести к заклиниванию лап между торцом трубы и выступами шпинделя.

Целью изобретения является повышение надежности работы раздвижного фрезера путем устранения возможности его заклинивания в скважине при подъеме.

Указанная цель достигается тем, что в раздвижном фрезере, содержащем корпус с прикрепленными к нему на шарнирах лапами, шпиндель, своим верхним концом присоединенный к нижнему концу бурильных труб, опорная поверхность выступов шпинделя выполнена под углом α к оси шпинделя, определяемым по следующей зависимости:

где f коэффициент трения внутренней поверхности лапы об опорную поверхность выступов шпинделя;
Φ угол наклона боковой режущей поверхности лап в раздвинутом положении к продольной оси корпуса, град;
a, b, c, геометрические параметры конструкции раздвижного фрезера в раздвинутом положении лап, характеризующие замеренные в плоскости, перпендикулярной оси шарнира, наименьшее расстояние от оси шарнира соответственно до средней точки линии контакта опорной поверхности выступа шпинделя с внутренней поверхности лапы, до средней точки линии контакта боковой режущей поверхности лапы и прорезаемой поверхностью обсадной колонны, до линии пересечения плоскости, лежащей на опорной поверхности выступа шпинделя с плоскостью, в которой производятся измерения расстояний, мм.

Сопаставительный анализ с прототипом показывает, что опорная поверхность шпинделя выполняется не параллельно оси фрезера, а под указанным углом, учитывающим коэффициент трения скольжения между поверхностями лап и поверхностью выступов шпинделя.

Замена параллельной оси фрезера опорной поверхности выступов шпинделя на наклонную под указанным углом позволяет перемещаться шпинделю относительно корпуса в условиях упора лап в торец обсадной колонны и тем самым устраняет возможность заклинивания фрезера в скважине.

Наличие новых признаков и свойств указывает на соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

На чертеже показан раздвижной фрезер, разрез, в момент перевода лап из рабочего в транспортное положение.

Фрезер содержит корпус 1, в вырезах которого на шарнирах 2 закреплены лапы 3, шпинделя 4, кольцевой камеры 5, сообщающейся с внутренней поверхностью шпинделя, дросселя 6 и шлицевого соединения 7, служащего для передачи крутящего момента от шпинделя к корпусу и допускающему ограниченное осевое перемещение.

Работа фрезера осуществляется следующим образом. При подаче промывочной жидкости в кольцевую камеру 5 через канал, выполненный в шпинделе 4, за счет перепада давления, возникающего в дросселе 6, она раздвигается и корпус 1 перемещается вверх относительно шпинделя 4, при этом лапы 3 своими внутренними поверхностями скользят по выступам шпинделя, что приводит к раздвижению лап. Одновременно осуществляется вращение фрезера и обсадная колонна прорезается внешними выступами лап. Затем к фрезеру прикладывают осевую нагрузку. После вырезания окна на необходимую длину прекращают подачу промывочной жидкости и вращение. Затем, приподнимая бурильную колонну, лапы 3 упираются в торец обсадной колонны, шпиндель начинает двигаться вверх относительно корпуса фрезера, при этом внутренние поверхности лап скользят по наклонным опорным выступам шпинделя, и лапы опускаются в исходное транспортное положение.

Использование: изобретение относится к раздвижным буровым инструментам, а именно к раздвижным фрезерам, предназначенным для прорезки окон в обсадной колонне. Сущность изобретения: в раздвижном фрезере, содержащем корпус с прикрепленными к нему на шарнирах лапами, шпиндель своим верхним концом присоединен к нижнему концу бурильных труб. Опорная поверхность выступов выполнена под углом α к оси шпинделя. Приводится математическая зависимость, учитывающая коэффициент f трения внутренней поверхности лапы об опорную поверхность выступа шпинделя, угол Φ наклона боковой режущей поверхности лап в раздутом положении к продольной оси корпуса и геометрические параметры конструкции фрезера. Использование изобретения повышает надежность работы подвижного фрезера за счет устранения возможности его заклинивания в скважине при подъеме. 1 ил.

Раздвижной фрезер, содержащий корпус, в вырезах которого на шарнирах закреплены лапы с боковой режущей поверхностью, полый шпиндель, соединенный своим верхним концом с бурильными трубами, связанный шлицевым соединением с корпусом и образующий с ним кольцевую камеру, сообщенную с полостью шпинделя, выполненные на шпинделе выступы с опорными поверхностями для взаимодействия с внутренними поверхностями лап и дроссель, отличающийся тем, что опорные поверхности выступов шпинделя наклонены к оси шпинделя под углом α, удовлетворяющим следующей зависимости:

где f - коэффициент трения внутренней поверхности лапы об опорную поверхность выступа шпинделя;
Φ - угол наклона боковой режущий поверхности лап в раздвинутом положении к продольной оси корпуса, град;
a, b, c геометрические параметры конструкции раздвижного фрезера в раздвинутом положении лап, характеризующие замеренные в плоскости, перпендикулярной оси шарнира, наименьшие расстояния от от шарнира соответственно до средней точки линии контакта опорной поверхности выступа шпинделя с внутренней поверхностью лапы до средней точки линии контакта боковой режущей поверхности лапы и прорезаемой поверхностью обсадной колонны и до линии пересечения плоскости, лежащей на опорной поверхности выступа шпинделя, с плоскостью, в которой производятся измерения расстояний, мм.