Буровой фрезер и способ его изготовления
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 2 5 Е 21 В 29/О ФаЯ ИЗОБРЕТИДЕТЕЛ ЬСТВУ ИСА АВТОРСКОМУ С ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(71) Институт сверхтвердых материалов АН УССР72) В.В,Квач, А.В.Бляхер, В,Ф,Кошовский и Н,В.Цыпин(54) БУРОВОЙ ФРЕЗЕР И СПОСОБ ЕГО ИЗ ГОТОВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области бурения глубоких скважин, а именно - к фрезерованию буровых труб, и других инструментов для восстановления и ремонта скважин. Цель - повышение эффективности бурения за счет упорядоченного размещения износостоикого материала в обьеме связывающего материала. Для этого фрезер буровой. включающий корпус 1 с промывочными каналами 3 и пазами 2, стержневые резцы 4, закрепленные по периметру торца корпуса, и промывочных каналов и пазов в связывающем материале 5, в объеме которого равномерно размещены износостойкие частицы 6, ограниченные обечайками 7, соприкасающимися со стержневыми резцами и имеющими торцы, выступающие за уровень торцев.резцов, Обечайки предохраняют стенки обсадной колонны от износа при спуске, забуривании и фрезеровании, обеспечивая оконтуривание объекта фрезерования, Способ изготовления фрезера, включающий сверление каналов и пазов в корпусе, сверление отверстий по окружно сти рабочей части торца корпуса. у контуров пазов и каналов корпуса, установку в отвер1803523 10 стия резцов иэ связующего материала предусматривает изготовление пластин из связывающего материала и сверление отверстий в них, при этом перед нагревом пластины укладывают в пространство рабочей части корпуса, ограниченной резцами, а частицы из износостойкого материала размещают в отверстиях пластин. Обечайки выИзобретение относится к области бурения глубоких скважин, а именно; к аварийному инструменту, предназначенному длявосстановления и ремонта скважин методом бурения - фрезерования аварийныхобъектов: буровых труб, зацементированных металлических частей других инструментов и др.Целью изобретения является устранениеуказанных недостатков,На фиг. 1 изображен фрезер в предельном сечении и на фиг. 2 - .вид,со стороныторца. На фиг. 3 показано сечение кольцевого фрезера, а на фиг. 4- пакет пластин изсвязующего материала с просверленнымиотверстиями, в которых размещены износо-.стойкие частицы. На фиг. 5 показан пакетпластин со смещенными отверстиями и срасположенными в них износостойкими частицами. Фиг. 6 изображает в радиальномсечении вариант с размещением в отверстиях, различных износостойких инструмен. тальных материалов, а на фиг. 7 -ф размещение резцов в кольцевом фрезере,. вид,сверху. На фиг. 8 показан вариант способа изготовления фрезера со сложной режущей поверхностью торца сиспользованием графитового пуансона 11,Фрезер состоит из корпуса 1, промы вочных пазов 2, промывочных каналов 3,торец корпуса 1 армирован стержневымирезцами 4, расположенныМи в связующемматериале 5, в котором равномерно размещены износостойкие частицы 6, ограниченном обечайками 7.8 полость, ограниченную обечайками 7и расположенными вдоль них стержневымирезцами 4, уложены перфорированные пластины 8, фиг. 5, или пластины 8,с просверленными отверстиями 9, фиг. 4. Для болеенадежного удержания матрицы на торцекорпуса 1 выполнены дополнительные отверстия 9 фиг. 1, фиг. 3, фиг. 4 и фиг, 5).На фиг. 8 показан вариант способа изготовления фрезера со сложной формой полняют по контурам промывочных каналов и пазов корпуса по периметру его торца. После нагрева и частицы 6 упорядоченно размещаются в связывающем материале 5 позволяет повысить эффективность раэбуривания и рационально использовать сверхтвердые материалы, 2 с,п, ф-лы, 8 ил,15торцевой режущей части, изготовляемой при нагреве с использованием графитовых вкладышей 10, графитового пуансона 11, к которому прикладываются осевое усилие Р, 20 через диск 12, имеющем отверстие 13.Фрезер работает следующим образом.При спуске на забой тонкостеннаястальная обечайка 7, расположенная по наружному диаметру фрезера, предохраняет стенки 25 обсадной трубы от износа, Если фрезерование осуществляется в обсадной трубе, то при забуривании и фреэеровании также исключается износ трубы. Обечайй,7 и стержневые резцы 4, расположенные вдоль этой 30 обечайки, при забуривании обеспечиваютцентрирование и оконтурирование объекта фрезерования. Кроме того, стержневые резцы 4 обеспечивают высокую износостойкость в наиболее нагруженной зоне 35 фрезера, образуя на объекте фреэерованияоконтуривающий кольцевой вруб, стабили- зирующий направление бурения, Стержневые резцы 4, расположенные по контуру промывочных каналов 3 и пазов 2, наряду с 40 мелкими частицами 6, расположенными в связующем материале 5, исключают эавальцовывание и разрушения боковых стенок каналов 3 и пазов 2 при высоких динамических нагрузках. Это позволяет обеспечить 45 более эффективную очистку и охлаждениережущей поверхности фрезера в процессе его работы, что весьма существенно повышает стойкость фрезера, его ресурс работы на забое и производительность, По сравне нию с известными фрезерами эффективность разбуривания объекта заявляемым фрезером достигается также за счет упорядоченного расположения частиц 6 в свяэующем материале 5 матрицы, Иэ практики 55 бурения. известно, что фрезеры, как аварий-.ный инструмент, изготовляют преимущественно индивидуально с учетом условий егоиспользования для данной аварийной или продуктивной скважины при ее ремонте. В случае аварии, например, при обрыве компановки низа колонны бурильных труб, со- рациональногоегоиспользования. Прифрестоящего из бурового долота, переводника, эеровании различные зоны. режущей поверутяжеленной бурильной трубы (УБТ), такой хности у известных фрезеров особенно в объект перед фрезерованием, как правило, радиальном направлении подвергаются не- цементируют. 5 равномерному износу. Упорядоченное расКак видно из примера, объекты фрезе- положение износостойких частиц 6 в рования состоят иэ разных материалов с радиальном направлении достигается за различными физико-механическими свойст- счет изменения расстояния "а" между части- вами и эффективность их разбуривания су- цами 6,фиг.5 всочетаниисиспользованием щественно отличается. 10 различных износостойких материалов, НеИзвестные конструкции фрезеров ар- плотное расположение частиц 6 с промежутмируются резцами или иэносостойкими ча- ками "а" в связующем материале 5 стицами, из г ото еле н н ы ми позволяет улучшить теплоотвод от режущих преимущественно из сплавов группы ВК кромок частиц 6, повысить их износостой(вольфрамо-кобальтовый), у которого изно кость, так как связующий материал 5 изгосостойкой фракцией является карбид воль- товляется преимущественно иэ материалов фрама. Этот иэносостойкий материал не . свысокой теплопроводностью, например, всегда пригодендляэффективногорезания, иэ сплавов на основе меди. Расположение особенно, если на забое имеются термооб- износостойких частиц 6 хаотично или лоработанные (например, шарошки буровых 20 кально, получаемое,например, при формидолот) или пластичные материалы, напри- ровании режущей поверхности с помощью мер, УБТ из нержавеющих сталей. Указан- наплавки у известных фрезеров, не обеспеный недостаток устраняется в конструкции чивает необходимого теплоотвода и износозаявляемого фрезера и способе его изготов- стойкости при бурении..ления, позволяющим эффективно использо Упорядоченное расположение частиц 6 вать наряду со сплавом ВК другие значительно повышает режущую способ- известные и специальные инструменталь-. ность рабочей поверхности фрезера, Достиныематериалысболеевысокимирежущими гается это за счет обеспечения равной свойствами. Достигается это благодаря упо- .износостойкости каждого участка линий рерядоченному расположению в матрице свя зания частиц 6, которые располагают на созующегоматериала 5 износостойкихчастиц ответствующем радиусе в соответствии с 6 (фиг. 2, фиг. 3), как по высоте, так и в расчетным необходимым количеством, радиальном направлении режущей части Упорядоченное расположение частиц 6 фрезера. Стержневые резцы 4 изготовляют в матрице связующего материала 5 и их также из инструментальных материалов, со надежное закрепление обеспечивается споответствующих эффективному разрушению собом изготовления фрезера, заявляемого объекта на забое. Например, кроме изготов- авторами, Способ изготовления фрезера ления резцов 4 из твердых сплавов группы включает следующий порядок основных ВК, их изготовляют иэ сплавов ТК (титано- операций: механическая обработка корпуса кобальтовые), ТТВ (титано-тантало-вольф с выполнением наружной обечайки. 7, устарамовые), ТН (титано-никелевые), новка стержневых резцов 4 в отверстия 9, славутича, твесала, или устанавливают рез- укладка перфорированных пластин иэ свяцы 4 в сочетании из сплавов разных марок, зующего материала 5 с размещением в отНапример, в первоначальный момент верстиях 9 пластин износостойких частиц 6, бурения выступающие резцы 4 и износо подсыпка смеси мелких частиц 6 с измельстойкие частицы 6 иэ сплава ВК 6 эффектив- ченным связующим материалом 5 между но разрушают в скважине цементный стержневыми резцами 4, расположенными стакан. Если фрезерование на забоедолжно вдоль обечаек 7, нагрев-спекание и охлажзавершаться разбуриванием бурового доло- дение. После спекания поверхности корпута (твердость шарошек 6264 НРС), то у 50 са очищаются от окалины и часть наружной основания корпуса 1 фрезера при его иэго- обечайки сошлифовывается до получения, товлении частицы 6 выполняются из мате- необходимого диаметра,риала славутич, твесал или других, . Механическая обработка корпуса 1 содержащих сверхтвердые зерна алмаза включает следующие операции: изготовлеили нитрида бора. 55 ние корпуса с наружной обечайкой 7, фреэеУпорядоченное расположение износо- рование оснований промывочных пазов 2, стойких частиц 6 из износостойСого матери-, сверление промывочных каналов 3 и отверала одной марки или разных, позволяет стий 9 подустановкустержневыхрезцов 4, повысить эффективность разбуривания, сверление отверстий 9 глубиной 3 - 6 мм дляэкономить сверхтвердые материалы за счет более надежного закрепления матрицы свяэующего материала 5 на корпусе 1 при спе- Подготовленная таким образом сборкакании. Для предотвращения затекания рас- подвергается нагреву в термопечи или наплавленного связующего материала 5 при установке ТВЧ до расплавления связующейнагреве в пазы 2 и каналов 3 последниемассы.Послеспеканиякорпусохламсдэется,закрывают асбестом и по контуру их прива удаляется окалина, стачивается или сошлиривают обечайки иэ жести. фовывается наружная обечайка до получеИэносостойкие частицы 6 получают пре- ния необходимого диаметра фрезера.имущественно дроблением отходов инстру- удаляют асбест из промывочных пазов и отментальных износостойких материалов верстий, фреэеруются продольные шламоразличных марок или используют спеки в 10 отводящие пазы, фиг. 1,виде таблеток О 4-5 мм и высокой 3-5 мм., .Способ позволяет формировать рабоПосле дробления отходов с помощью небо- чий торец фрезера со сложной поверхнора сит осуществляется классификация час- стью, фиг. 8. В этом случае наружнуютиц по основным размерам от 1 мм и менее, обечайку 7, фиг. 8, выполняют с большейи до 5-6 мм. Частицы обезжириваются и 15 высотой" ". Это позволяет после раэмещепокрываются, например, медью. Перед на- ниястержневыхрезцов 4. связующегоматегревом в отверстия 9 по контуру обечаек 7 риала 5 с износостойкими частицами 6укладывается припой с флюсом и устанавли- установить графитовый пуансон 11 с отвервеются стержневые резцы 4. В образовав- стием 13 Под действием нагрузки Р черезшуюся между выступающими резцами 4 20 диск 12 при спекании часть связующего мз- .полость послойно укладывают перфориро- териэла 5 поступает в отверстие 1.3, Послеванные пластины 8 из связующего материе- спекания часть обечайки 7 стачивается, иэла 5. В качестве связующего материале при влекается пуансон 13 и диск 12,изготовлении фрезера используются спла-: Заявляемый способ изготовления фревы или высокотемпературные припои нэ ос вера позволяет рационально располагать инове меди, никеля и других материалов, эффективно использовать износостойкийнапример, латунь Л 63 ГОСТ 15527-70, при- инструментальный материал при бурениипой ЛНМц 60-8-5 ТУ 48-21-299-84, припой нэ: фреэеровании различных объектов в сквеоснове меди, никеля, германия и другие. В жине, В отличиеот известных способов, гдеотверстия 9 пластин из связующего матери нагрев осуществляется преимущественно сала укладывают износостойкие частицы 6. В, помощью высокотемпературной наплавки,соответствие с диаметром отверстий 9 и например, электродуговой, заявляемыйтолщиной перфорированных пластин в от-способ позволяет осуществлять спеканиеверстиях размещают износостойкие части-. при более низкихтемпературах, сохраняяцы,6 одного размера или смесь частиц 35 высокие режущие свойства известных инстраэных размеров, Отверстия вперфориро- рументальныхматериалов,ванных пластинах 8 могут совпадать друг с Таким образом, преимуществом заявлюдругом или смещены на величину "в", фиг, емой конструкции фрезера является его вы 5. При смещении отверстий 9 при укладке сокэя эффективность, обуславливэемаяпластин на одинаковую величину "в" после 40 благодаря упорядоченному расположениюспекания износостойкие частицы 6 в объеме износостойких частиц, Конструкция фрезематрицы связующего материала раэмеще- рзобеспечиваетэффективноерээрушениевны по гексагональному закону. При установ- скважине различных аварийных объектов иэ.:ке разной толщины пластин в них сверлят .разных материалов с разными физико-мехэ отверстия по шаблону, в которые также ук ническими свойствами. Наряду с этим радиладывают износостойкие частицы 6, как од- ально и экономно используются различныеного, так и разных размеров, а также из износостойкие инструментальные материэразличных материалов по изнмостойкости. лы, которые до настоящего времени непосПосле установки перфорированных редственно не использовались напластин с,износостойкими частицами про бурение-фрезерование.изводят подсыпку смеси из болев мелких Заявляемаяконструкцияфреэерзиспочвстиц 6 с измельченными частицами из соб его изготовления позволяют увеличитьсвязующего материала 5 по контуру обечаек ресурс работы фрезера в скважине при 307, в местах установки стержневых резцов 4; 40 и механическую скорость на 20-35.Высота засыпки и укладки перфорирован Ф о р м у л а и э о б р е т е н и йных пластин зависит от зэдайной высоты1, Буровой фрезер, включающий корпусформирования режуще-фрезерующей части о промывочными каналами и пазами, стержфрезера, определяемой назначением и у 6- .невые резцы,закрепленные по периметруловиями его эксплуатации и износостойко- торца корпуса у промывочных каналов и пастью частиц 6, зов,в связующем материале, в обьеме кото/рого размещены частицы иэ износостойкого материала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения, он снабжен обечайками, выполненными по периметру торца корпуса по контурам промывочных каналов и пазов, соприкасающимися со стержневыми резцами, при этом торцы ооечаек выступают за уровень торцов резцов,2, Способ изготовления бурового фрезера, включающий сверления каналов и пазов в корпусе, сверление отверстий по окружности рабочей части торца корпуса, у контуров пазов и каналов корпуса, установку в отверстия резцов, размещение связывающего материала и частиц из износостойкого материала в рабочей части фрезера, нагрев его до спекания, последующее охлаждение и зачистку наружной части фрезера до заданного диаметра, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения 5 эффективности бурения за счетупорядоченного размещения износостойкого материала в объеме связующего материала, в корпусе по периметру его торца, по контурам промывочных каналов и пазов выполня ют тонкостенную обечайку, изготавливаютпластины из связующегоматериала, сверлят отверстия в них, причем перед нагревом пластины укладывают в пространство рабочей части корпуса, ограниченной резцами, а 15 частицы иэ износостойкого материала размещают в отверстиях пластин между резца. ми.1803523 Составитель В,КвачТехред М.Моргентал рект Редак евска аказ 1038Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушкая наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагари
СмотретьЗаявка
4900670, 09.01.1991
ИНСТИТУТ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ АН УССР
КВАЧ ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ, БЛЯХЕР АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ, КОШОВСКИЙ ВАСИЛИЙ ФЕДОРОВИЧ, ЦЫПИН НЕХЕМЬЯН ВЕНИАМИНОВИЧ
МПК / Метки
МПК: E21B 29/00
Опубликовано: 23.03.1993
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-1803523-burovojj-frezer-i-sposob-ego-izgotovleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Буровой фрезер и способ его изготовления</a>
Предыдущий патент: Двойной колонковый снаряд
Следующий патент: Устройство для ремонта обсадных колонн
Случайный патент: Компенсатор фазовых изменений