Фрезер буровий

1. Фрезер буровий, що містить корпус з промивними каналами і пазами, різальну поверхню якого армовано зносостійкими різцями, який відрізняється тим, що різальна поверхня фрезера виконана випукло-увігнутою, при цьому вона має центральний виступ, спряжений з кільцевою западиною. 2. Фрезер за п. 1, який відрізняється тим, що основа кільцевої западини армована різцями з більшою різальною спроможністю, ніж у різців, розташованих на центральному виступі. 3. Фрезер за п. 1, який відрізняється тим, що промивні канали виходять на основу кільцевої западини. 4. Фрезер за п. 1, який відрізняє ться тим, що кільцева западина різальної поверхні заповнена зносостійким композиційним матеріалом на висоту, що переви щує ве личин у виступання різців. 5. Фрезер за п. 1, який відрізняється тим, що в основі кільцевої западини закріплене кільце, армоване різцями з різальною спроможністю аналогічною або більшою, ніж у різців, розташованих на іншій частині основи кільцевої западини. В.Ш. (13) 41004 (11) UA В описаних ви ще фрезерах як ріжучі елементи використо вують ся частки зносостійкого матеріалу (твердого сплаву), розміщені в матеріалізв'язці, вони різні за розміром і утримуються за рахунок термічної усадки, в та кому інструменті внаслідок дії горизонтальної складової осьового навантаження ріжучі елементи ненадійно утримуються і відшаровуються. Додаткове горизонтальне навантаження відхилятиме фрезер до стінок свердловини, що призведе до коливальних динамічних переміщень фрезера. Високі поперечні динамічні навантаження виключають можливість використання для армування фрезера різноманітних інструментальних матеріалів з кращими ріжучими властивостями, оскільки вони більш крихкі і мають менший модуль пружності і меншу межу міцності на згин. За цих умов, при використанні таких матеріалів, вирвані з поверхні фрезера зносостійкі частинки будуть інтенсивно зношува ти зв'язуючий матеріал і ріжучі кромки різців, що ще в більшій мірі знизить ресурс ро боти. Одночасно поперечні динамічні навантаження призводять до розвальцовування контурів промивних пазів і каналів, що може повністю вивести фрезер з ладу. Взагалі при більш-менш підвищеній концентрації ріжучих частинок на ріжучій поверхні зни (19) Винахід відноситься до області буріння глибоких свердловин, а саме до інструменту призначеного для ліквідації аварій, ремонту та розконсервації глибоких нафтових і газових свердловин методом буріння - фрезерування тих, що є у свердловині бурильних, насосно-компресорних, обсадних труб, замків та ін. металевих об'єктів. Відомий фрезер буровий, що містить корпус з промивними каналами і пазами, який має площинний торець, армований зносостійкими різцями, що утворюють ріжучу поверхню цього фрезера (див. І. П. Пусто войтенко "Предупреждение и ликвидация аварий в бурении". М., "Недра", 1988 р. с. 201). Відомий також найбільш близький за технічною суттю до винаходу фре зер буровий (див. Заявку №99116406 рішення про видачу патенту від 30.03.2000 р. М. Кл.6 Е 21 В 29/00), що має корпус з радіально розта шованими промивними каналами і пазами, центральним і периферійно розташованими паралельними осі фрезера, площинну ріжучу поверхню якого армовано зносостійкими різцями, а за периметром торця корпуса і за контурами промивних каналів і пазів встановлено обичайки, які стикаються із стержневими різцями, при цьому торці обичайок виступають за рівень торців стержневих різців. А ____________________ 41004 жується продуктивність обробки, оскільки площинна торцова поверхня фрезера нагадує підшипник тертя-ковзання, у якому метал-зв'язка виконує роль змазки. Суттєвим недоліком відомого фрезера є також незадовільне очищення і охолодження ріжучих поверхонь фрезера і поверхонь об'єкта, що фрезерується, що пов'язано з невдалим розташуванням промивних пазів і каналів та неможливості їх виконати при наявності площинного торця інструмента більш вдало. Це ще в більшій мірі інтенсифікує зношення різців. З іншого боку, якщо ви рішити проблему охолодження шляхом вве дення додаткових промивних каналів зменшиться площа оснащення робочого торця інструмента, що також неприпустимо. В основу винаходу поставлено задачу такого удосконалення фрезера бурового, при якому за рахунок зміни форми ріжучої поверхні фрезера і більш ефективного конструктивного рішення її охолодження забезпечується ліквідація поперечних ди намічних коливань, зниження зносу і р уй нування різців, можливості використання різців з більш зносостійких матеріалів і збільшення площі оснащення фрезера різцями, підвищення ефективності охолодження як різців, так і поверхонь об'єктів, що розбурюються, виключення розвальцовуван ня контурів промивних пазів і каналів і, як наслідок, підви щення стабілізації роботи фрезера з одночасним підвищенням продуктивності фрезерування і ресур су ро боти в забої. Для рішення цієї задачі у фре зері буровому, що містить корпус з промивними каналами і пазами, ріжучу поверхню якого армовано зносостійкими різцями, згідно винаходу, ріжуча поверхня фрезера виконана випукло-увігнутою, при цьому вона має центральний виступ, спряжений з кільцевою западиною, при цьому основа кільцевої западини армована різцями з більшою ріжучою спроможністю, ніж у різців, розташованих на центральному виступі; промивні канали виходять на основу кільцевої западини; кільцева западина ріжучої поверхні заповнена зносостійким композиційним матеріалом на висоту, що перевищує ве личину виступання різців, а в основі кільцевої западини закріплені кільце, армоване різцями з ріжучою спроможністю аналогічною або більшою, ніж у різців, розташованих на іншій частині основи кільцевої западини. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Завдяки виконанню ріжучої поверхні фрезера випукло-увігнутою з центральним виступом, спряженим з кільцевою западиною суттєво змінюється розклад сил, які діють на окремі зносостійкі різці. Крім того, завдяки наявності кільцевої западини збільшується можлива площа оснащення ріжучої поверхні різцями з більш високими, різними наперед заданими ріжучими властивостями, а також з'являються умови більш вдалого вирішення проблеми охолодження інструмента. Центральний виступ на ріжучій поверхні фрезера забезпечує відхи лення труби від стінок свердловини у вертикальне положення і при розфрезеруванні направляє її торець в основу кільце вої западини, яка армована різцями з більш зносостійкого матеріалу. Внутрішня поверхня труби, що розбурюється, при взаємодії з центральним виступом приймає форму, що при наступ них технологічних операціях, наприклад, спуску мітчика, забезпечує можливість його врізання і підняття розташованої внаслідок обриву у свердловині труби. Увігнута поверхня ріжучої поверхні фрезера дозволяє майже повністю усун ути поперечні коливання і, як наслідок, забезпечити стабілізацію роботи фре зера бурового. У зв'язку з тим, що різці розташовані на увігнутій поверхні здійснюють найбільший об'єм фрезерування, за цих умов, і особливо при використанні різців з титано-вольфрамових сплавів має сенс заповнити кільцеву западину зносостійким композиційним матеріалом на висоту, що перевищує величину виступання різців, щоб попередити їх сколи, а саме при високих динамічних навантаженнях можливе повне руйнування або виривання з поверхні. При наявності кільцевої западини і центрального виступа стало можливим зробити вихід промивних каналів, безпосередньо на основу западини і з'єднати їх з радіальними промивними пазами для одночасної очистки всіх різців, що бе руть участь у фрезеруванні. При цьому промивна рідина заповнює всю увігнуту частину ріжучої поверхні і, якщо підвищиться опір проходження її в затрубний простір через периферійні поздовжні пази, відбудеться періодичний гідравлічний віджим фрезера від забою. Таким чином, завдяки ефективному тепловідводу значно знизиться зношення ріжучих кромок різців, зменшиться нагрівання металу-зв'язки, у якому закріплено ці різці, що виключить завальцювання по контуру промивних пазів і каналів, а це призведе до підвищен ня фрезерування і ресурсу роботи фре зера. Ще більша продуктивність фрезерування може бути досягнута при закріпленні в основі кільцевої западини кільця, армованого різцями з ріжучою спроможністю аналогічною або більшою, ніж у різців, розташованих на іншій частині кільцевої западини, що теж стало можливим за рахунок виключення поперечних коливань і стабілізації роботи фрезера бурового. Винахід проілюстровано кресленнями, де на фіг. 1, 2 зображено фрезер буровий, поздовжній розріз і вид знизу, відповідно; на фіг. З - варіант виконання фрезера бурового увігнута поверхня якого заповнена композиційним, зносостійким матеріалом (за п. 4 формули винаходу). Фрезер буровий (фі г. 1,2 ) містить кор пус 1 з промивними каналами 2 і по вздовж німи пазами 3, ріжучу по верхню якого виконано випукло-увігнутою, а са ме з центральним виступом 4, спряженим з кільцевою западиною 5, ар мовано зносостій кими різцями 6, при цьому різці 6, розта шова ні на основі кільцевої за падини 5, мають більшу рі жучу спроможність, ніж різці 6, розташова ні на цен тральному виступі 4. Про мивні канали 2 виходять на основу кільцево ї западини 5, во ни також перетинають ся з радіальними промивними пазами 7, які починають ся на центральному виступі 4. 2 41004 Фрезер буровий (фіг. 3) відрізняється від вищеописаного тим, що кільцева западини 5 ріжучої поверхні заповнена зносостійким композиційним матеріалом 8 на висоту, що перевищує ве личину виступання різців 6. В основі кільцевої западини 5 закріплено кільце 9 (фіг. 1-3), ар моване різцями 6 з ріжучою спроможністю аналогічною або більшою, ніж у різців 6, розташованих на іншій частині основи кільцевої западини 5. Фрезер буровий працює таким чином: Після спуску в забій і надання фрезеру обертального руху і руху подачі внаслідок контактування різців 6, які розташовані на виступі 4, з об'єктом фрезерування в останньому утворюється отвір, діаметр якого поступово в процесі роботи збільшуєть ся. Як об'єкт фрезерування в більшості випадків використо вують ся порожнисті трубчасті елементи (бурильні труби, насосно-компресорні труби, замки і т. п.), в яких при взаємодії з центральним виступом 4 утворюється конусна порожнина, що дозволяє в наступному ви конувати різні технологічні операції (наприклад, за допомогою конічного мітчика нарізати в цій порожнині різьбу для наступного підйому труби, яка знаходиться у скважині внаслідок аварії). В процесі фрезерування форма забою відповідатиме формі ріжучої поверхні фрезера, а оскільки вона матиме випукло-увігнуту форму з кільцевою западиною 5 створюються умови, коли спочатку центральний виступ 4 забезпечує центровку фрезера і відхи лення труби від стінки свердловини у вертикальне положення, а при наступному розфрезеруванні спрямування її торця в основу кільцевої западини 5, ця увігнута частина ріжучої поверхні фрезера забезпечує запобігання поперечних коливань фрезера і, як наслідок, підвищен ня стабілізації його роботи. Крім того, додатково знизиться зношення і руйнування ріжучих кромок різців 6, можливість їх ви ривання з ріжучої поверхні, оскільки на них діють лише нормальні і тангенційні навантаження. У практиці буріння відомий заздалегідь діаметр труб, які треба фрезерувати, то му можна ви готовити фрезер з параметрами ріжучої поверхні і ступінню оснащення різцями 6, які відповідають об'єму об'єкта, що розбурюється, тобто розташування різців 6 у фрезері від його осі повинно відповідати середньому діаметру труби, що розбурюється. Основу кільцевої западини 5 має сенс у такому випадку оснащува ти різцями 6 з більш зносостійкого матеріалу з підвищеними ріжучими властивостями. Робота фре зера ще більш покращується за рахунок підводу о холоджуючої рідини до основи кільцевої западини 5 через промивні канали 2, а завдяки наявності радіальних промивних пазів 7, які починаються на центральному виступі 4 і перетинаються з промивними каналами 2 здійснюється очищення центральної виступаючої частини інструмента. Канали 2 не сполучаються з поздовжніми пазами 3, тому промивна рідина проходить у затрубний простір через зазори між поверхнею забою і ріжучими кромками різців 6. Цим досягається інтенсивність очищення забою від стружки і охолодження ріжучих кромок. В процесі фрезерування промивна рідина постійно заповнює увігнуту частину ріжучої поверхні і у ви падку підвищен ня опору проходження її у затрубний простір через поздовжні пази 3 відбувається періодичний гідравлічний віджим фрезера від забою, що поліпшує його очищення, а постійне знаходження всіх різців у потоці промивної рідини забезпечує до датково найбільш можливий тепловідвід. Це знижує зношення різців 6, збільшує продуктивність фрезерування. У варіанті виконання фрезера із закріпленим у основі кільцевої западини 5 кільця 9 армованого більш зносостійкими різцями 6, виготовленими за більш складними технологіями досягаються найбільші показники ефективності фрезерування. А при заповненні кільцевої западини 5 ріжучої поверхні зносостійким композиційним матеріалом 8 додатково запобігаються від сколу ріжучі кромки зносостійких різців 6, а та кож не відбувається розвальцовування промивних пазів 7 і радіальних каналів 2. Фіг. 1 3 41004 Фіг. 2 Фіг. 3 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4