Фрезер для вырезания окна в обсадной колонне при бурении бокового ствола Российский патент 2023 года по МПК E21B29/06 

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;

- непрохождение долота в окно обсадной колонны для бурения бокового ствола, так как из-за износа режуще-истирающего покрытия на лопастях цилиндрической части значительно уменьшается диаметр фрезера;

- 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;

- непрохождение долота в окно обсадной колонны для бурения бокового ствола так как из-за износа режуще-истирающего покрытия на лопастях цилиндрической части значительно уменьшается диаметр фрезера;

- 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 карман-направление по породе после вырезания окна, обеспечить прохождение долота для бурения бокового ствола, а также повысить скорость фрезерования окна в обсадной колонне скважины и уменьшить износ режущих элементов за счет подведения промывки к торцевой части фрезера.

Техническая задача решается фрезером для вырезания окна в обсадной колонне при бурении бокового ствола, включающим корпус с конической и цилиндрической частью, муфту с присоединительной резьбой, лопасти корпуса, выполненные цельнофрезерованными и покрытые износоустойчивым режуще-истирающим покрытием, торцевую часть в виде коронки, центральный канал и промывочные отверстия в корпусе.

Новым является то, что коронка выполнена ступенчатой выступающей от периферии к центру и оснащена пазами в которые установлены твердосплавные пластины, также промывочные отверстия коронки выполнены между резцами каждого ряда, а рабочие торцы лопастей конической части оснащены твёрдосплавными вставками с режуще-истирающим покрытием сверху, винтовые лопасти цилиндрической части выполнены со смещением нижней части лопасти вперед по ходу вращения относительно верхней части лопасти и дополнительно армированы твердосплавными вставками.

На фиг. 1 показан общий вид фрезера для вырезания окна в обсадной колонне при бурении бокового ствола.

На фиг. 2 – вид А.

Фрезер для вырезания окна в обсадной колонне при бурении бокового ствола включает корпус 1 (фиг. 1) с конической 2 и цилиндрической 3 частью, муфту 4 с присоединительной резьбой 5, лопасти 6, 7 корпуса 1 выполнены цельнофрезерованными и покрыты износоустойчивым режуще-истирающим покрытием 8, торцевую часть в виде коронки 9, центральный канал 10 и промывочные отверстия 11 в корпусе 1.

Коронка 9 выполнена ступенчатой выступающей от периферии к центру и оснащена пазами 12, в которые установлены твердосплавные пластины 13. Промывочные отверстия 14 коронки 9 выполнены между твердосплавными пластинами 13 каждого ряда 15. Рабочие торцы 16 лопастей 7 конической части 2 оснащены твёрдосплавными вставками 17 с режуще-истирающим покрытием сверху. Винтовые лопасти 6 цилиндрической части 3 выполнены со смещением нижней части 18 лопасти 6 вперед по ходу вращения относительно верхней части 19 лопасти 6 и дополнительно армированы твердосплавными вставками 20.

Фрезер для вырезания окна в обсадной колонне при бурении бокового ствола работает следующим образом.

Фрезер для вырезания окна в обсадной колонне при бурении бокового ствола спускают в скважину отдельным рейсом или крепят к клину-отклонителю (на фиг. 1, 2 не показан), затем вся компоновка спускается в скважину до интервала вырезания окна. После ориентирования и фиксации клина-отклонителя относительно обсадной колонны начинается фрезерование обсадной колонны с промывкой промывочной жидкостью. По мере движения фрезера по клину происходит вырезание отверстия твердосплавными пластинами 13, расположенными на коронке 9, благодаря чему достигается высокая скорость вырезания окна по сравнению с истиранием наплавленной крошкой как в прототипе. При этом благодаря промывочным отверстиям 14 коронки 9 между твердосплавными пластинами 13 каждого ряда 15 происходит эффективное охлаждение твердосплавных пластин 13 и удаление стружки из зоны резания. Затем происходит расширение отверстия лопастями 7 до перехода на цилиндрическую часть 3 с лопастями 6 номинального диаметра. При этом твёрдосплавные вставки 17 на рабочих торцах 16 лопастей 7 не работают, так как сверху покрыты режуще-истирающим покрытием 8, благодаря которому и происходит дальнейшее расширение окна обсадной колонны и выходу на цилиндрическую часть 3. Благодаря тому, что винтовые лопасти 6 цилиндрической части 3 выполнены со смещением нижней части 18 лопасти 6 вперед по ходу вращения относительно верхней части 19 лопасти 6 и дополнительно армированы твердосплавными вставками 20 происходит калибрование окна и эффективное удаление шлама, так как винтовые лопасти 6 работают как шнек. По окончании фрезерования обсадной колонны и выхода фрезера из окна, благодаря наличию твердосплавных вставок 17 производят бурение кармана – направления из окна обсадной колонны до необходимой глубины.

Предлагаемый фрезер для вырезания окна в обсадной колонне при бурении бокового ствола является надежной и долговечной конструкцией фрезера, позволяющего бурить карман-направление по породе после вырезания окна, обеспечить прохождение долота для бурения бокового ствола, а также повысить скорость фрезерования окна в обсадной колонне скважины и уменьшить износ режущих элементов за счет подведения промывки к торцевой части фрезера.

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин для фрезерования обсадной колонны при бурении бокового ствола скважины. Устройство включает корпус с конической и цилиндрической частью, муфту с присоединительной резьбой, лопасти корпуса, выполненные цельнофрезерованными и покрытые износоустойчивым режуще-истирающим покрытием, торцевую часть, выполненную в виде коронки, центральный канал и промывочные отверстия в корпусе. Коронка выполнена ступенчатой выступающей от периферии к центру и оснащена пазами, в которые установлены твердосплавные пластины. Промывочные отверстия коронки выполнены между резцами каждого ряда. Рабочие торцы лопастей конической части оснащены твёрдосплавными вставками с режуще-истирающим покрытием сверху. Винтовые лопасти цилиндрической части выполнены со смещением нижней части лопасти вперед по ходу вращения относительно верхней части лопасти и дополнительно армированы твердосплавными вставками. Обеспечивается надежность и долговечность конструкции с возможностью бурить карман-направление по породе после вырезания окна, обеспечивается прохождение долота для бурения бокового ствола, повышается скорость фрезерования окна, уменьшается износ режущих элементов. 2 ил.

Фрезер для вырезания окна в обсадной колонне при бурении бокового ствола, включающий корпус с конической и цилиндрической частью, муфтой с присоединительной резьбой, лопасти корпуса, выполненные цельнофрезерованными и покрытые износоустойчивым режуще-истирающим покрытием, торцевую часть, выполненную в виде коронки, центральный канал и промывочные отверстия в корпусе, отличающийся тем, что коронка выполнена ступенчатой выступающей от периферии к центру и оснащена пазами, в которые установлены твердосплавные пластины, также промывочные отверстия коронки выполнены между резцами каждого ряда, а рабочие торцы лопастей конической части оснащены твёрдосплавными вставками с режуще-истирающим покрытием сверху, винтовые лопасти цилиндрической части выполнены со смещением нижней части лопасти вперед по ходу вращения относительно верхней части лопасти и дополнительно армированы твердосплавными вставками.