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[摘 要]油气水井大修技术近几年发展迅速，它已成为我国各大油田解决老区块中具有开发价值的套损井恢复产能、降低成本、增产原油的重要手段之一。近几年，由于大力发展定向水平井和小井眼侧钻技术，有大量的水平井与小直径套管内落物需要打捞，需要研制开发一批适合于水平井和小井眼内的落物打捞工具及工艺技术。现有解卡及打捞工具必须向着快速，高效性能方向发展，从切削磨铣元件的材质到布局结构方面进行优化设计，以适应井下工况的复杂性和不确定性，进行高效套磨铣工具的开发与研究显得尤为重要。
[关键词]高效；套磨铣；切削过程及其特点结构创新
中图分类号：TE358.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0394-01
1 套磨铣的特点
套磨铣的目的是磨铣掉井下落物，使钻具解卡。使用镶焊有硬质合金齿的磨铣鞋去套磨铣扶正器的工作原理与切削刀具切削工件的原理是很相似的，依靠磨铣鞋的牙齿刃口去切削扶正块。但是，扶正块外部的硬质合金柱或硬质合金粉末与磨铣鞋上硬质合金切削齿的硬度是基本相同的，不可能只是落物上的硬质合金柱或硬质合金粉末被切削掉或被磨铣掉，落物上的硬质合金柱或硬质合金粉末也在很快地磨损磨铣鞋的牙齿。
2 套磨铣切削过程及其工作特点
在套磨铣鞋磨铣井下落鱼时，会产生冲击、震动、鳖跳现象，使磨铣鞋上的硬质合金齿破碎、断落而失去切削能力；因此要求磨铣鞋具有强度高、抗冲击、耐磨损、套铣效率高的性能。
在套磨铣鞋工作时，与以下因素有密切关系：
1）钻压：磨铣鞋工作时有许用钻压，主要保证磨铣时切削合金的受力控制在一定强度范围内。许用钻压的确定与合金性能和磨鞋的结构形式有关。
2）循环：采用磨铣鞋作业时，为了保证循环效果，推荐使用钻井液进行循环。根据油田地层情况，合理选择循环钻井液密度，通常为1.1一1.29g/cm3。
3）转速：磨铣鞋工作时也存在一个推荐转速，这个数值一般也要通过试验获得。虽然磨铣转速不会直接影响合金性能，不会影响循环的效果，而使用较高转速有利于提高磨铣速度。
4）管柱组合：磨铣管柱中推荐配备钻挺的目的是为了增加钻柱的稳定性，保持磨铣工作状况的稳定；使用沉砂筒的作用是增加铁屑携带能力，提高循环效果。
3 套磨铣工具设计的基本要求
除了选择合理的切削条件和刀具角度外，对于切削系统则需要高刚性的工具系统。不但刀具应有足够的刚性，同时，刀具和工件应具有相等同的刚性。振动会导致刀具与工件之间产生不断的位移，对刀具使用寿命产生严重的影响。在切削过程中，振动类型主要有自由振动、强迫振动、自激振动和混合振动。在加工中，强迫振动主要来源于回转件的不平衡，一般来说，对系统影响最大的是自激振动，这不仅是因为发生自激振动的激烈程度，更主要是因为发生自激振动的原因就在工具系统本身，防振消振都十分困难，历来被认为是一个最为棘手的问题。
4 套磨铣刀具的材料
对套磨铣刀具材料性能的要求：进入二十一世纪后，制造技术向高效率、高精度、快速化、智能化和环保等方向发展。要提高生产效率，也要取决于切削刀具的发展。在切削加工中，刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的基本因素。目前，可用于淬硬钢切削加工的刀具材料有硬质合金、超细粒硬质合金、金属陶瓷、陶瓷刀具、立方氮化硼CCBN）、聚晶立方氮化硼ePeBN）等作为粘结剂，采用粉末冶金方法生产的一种多相组合材料。
5 刀具材料的选择
新型高效套磨铣鞋和满眼磨鞋在井下要切削的材料主要是钢材及淬硬的合金钢材。可以用作金属切削刀具的材料主要有：高速工具钢、硬质合金、陶瓷刀具、金刚石和立方氮化硼。高速工具钢和陶瓷刀具虽然有良好的切削性能，但因脆性较大，暂不适宜于井下作为切削工具。套磨铣鞋工作时的参数选择十分重要，套磨铣鞋工作时应该以什么样的旋转速度转动，套磨铣鞋工作时对被切削工件切削时是以多大的切削力和扭矩在工作，套磨铣鞋工作时工作的功率是多大，这都是设计人员和使用人员必须知道和必须掌握的参数。因此，设计时应进行必要的计算。计算中还要涉及进刀量、切削深度、切削宽度、切削刀具的使用时间等参数的计算或选择，这是为了计算切削速度、切削力、切削功率的必要参数。
6 结论及展望
6.1 结论
目前，套磨铣工具有两类：一类的齿面结构是将不同形状和不同粒径的超硬材料与焊接材料烧结或堆焊在套磨铣工具本体端部而形成的切削刃，并以磨蚀性磨损机理工作；另一類的齿面结构是将超硬材料事先做成刀具按一定的布齿规律镶焊在套磨铣工具本体端部而形成切削刃，以切削性磨损机理工作。目前，大多数设计者均喜欢采用前者。
6.2 展望
通过理论研究与产品的现场试验，对于研制高效套磨铣工具有了下述几点基本认识。
l）合理选用超硬复合材料刀片，选择立方氮化硼复合片作为套铣头的切削刃，切削油气井中次留的淬硬的合金刚材料应具有良好的切削性，套铣速度可望达到每小时0.6-1.0m左右。
2）按照一定的布齿规律镶焊刀片，在套磨铣工具本体端部形成切削刃，以切削性磨损机理工作。
3）布齿规律要有较好的井底覆盖率，注意兼顾刀具整体与局部的刚性和强度。
4）在套磨铣鞋端部采用不同形状的超硬复合齿形、不同的露齿高度、不同的排列方式，以保证端部牙齿具有良好的切削性能。
5）在套磨铣鞋外圆周上布置几条粗颗粒硬质合金粉末焊道，可以增强套磨铣鞋的径向抗震能力，减少内外圆周上的超硬复合齿受径向冲击的影响。
6）建议改进设计，选择较大尺寸的切削刃，适当减少露齿高度，利用焊接材料进行护齿处理。
参考文献
[1] 房全堂、卢世庆：《开窗侧钻技术》，石油工业出版社，1997.
[2] 徐芝纶：《弹性力学》，高教出版社，1998.
[关键词]高效；套磨铣；切削过程及其特点结构创新
中图分类号：TE358.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0394-01
1 套磨铣的特点
套磨铣的目的是磨铣掉井下落物，使钻具解卡。使用镶焊有硬质合金齿的磨铣鞋去套磨铣扶正器的工作原理与切削刀具切削工件的原理是很相似的，依靠磨铣鞋的牙齿刃口去切削扶正块。但是，扶正块外部的硬质合金柱或硬质合金粉末与磨铣鞋上硬质合金切削齿的硬度是基本相同的，不可能只是落物上的硬质合金柱或硬质合金粉末被切削掉或被磨铣掉，落物上的硬质合金柱或硬质合金粉末也在很快地磨损磨铣鞋的牙齿。
2 套磨铣切削过程及其工作特点
在套磨铣鞋磨铣井下落鱼时，会产生冲击、震动、鳖跳现象，使磨铣鞋上的硬质合金齿破碎、断落而失去切削能力；因此要求磨铣鞋具有强度高、抗冲击、耐磨损、套铣效率高的性能。
在套磨铣鞋工作时，与以下因素有密切关系：
1）钻压：磨铣鞋工作时有许用钻压，主要保证磨铣时切削合金的受力控制在一定强度范围内。许用钻压的确定与合金性能和磨鞋的结构形式有关。
2）循环：采用磨铣鞋作业时，为了保证循环效果，推荐使用钻井液进行循环。根据油田地层情况，合理选择循环钻井液密度，通常为1.1一1.29g/cm3。
3）转速：磨铣鞋工作时也存在一个推荐转速，这个数值一般也要通过试验获得。虽然磨铣转速不会直接影响合金性能，不会影响循环的效果，而使用较高转速有利于提高磨铣速度。
4）管柱组合：磨铣管柱中推荐配备钻挺的目的是为了增加钻柱的稳定性，保持磨铣工作状况的稳定；使用沉砂筒的作用是增加铁屑携带能力，提高循环效果。
3 套磨铣工具设计的基本要求
除了选择合理的切削条件和刀具角度外，对于切削系统则需要高刚性的工具系统。不但刀具应有足够的刚性，同时，刀具和工件应具有相等同的刚性。振动会导致刀具与工件之间产生不断的位移，对刀具使用寿命产生严重的影响。在切削过程中，振动类型主要有自由振动、强迫振动、自激振动和混合振动。在加工中，强迫振动主要来源于回转件的不平衡，一般来说，对系统影响最大的是自激振动，这不仅是因为发生自激振动的激烈程度，更主要是因为发生自激振动的原因就在工具系统本身，防振消振都十分困难，历来被认为是一个最为棘手的问题。
4 套磨铣刀具的材料
对套磨铣刀具材料性能的要求：进入二十一世纪后，制造技术向高效率、高精度、快速化、智能化和环保等方向发展。要提高生产效率，也要取决于切削刀具的发展。在切削加工中，刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的基本因素。目前，可用于淬硬钢切削加工的刀具材料有硬质合金、超细粒硬质合金、金属陶瓷、陶瓷刀具、立方氮化硼CCBN）、聚晶立方氮化硼ePeBN）等作为粘结剂，采用粉末冶金方法生产的一种多相组合材料。
5 刀具材料的选择
新型高效套磨铣鞋和满眼磨鞋在井下要切削的材料主要是钢材及淬硬的合金钢材。可以用作金属切削刀具的材料主要有：高速工具钢、硬质合金、陶瓷刀具、金刚石和立方氮化硼。高速工具钢和陶瓷刀具虽然有良好的切削性能，但因脆性较大，暂不适宜于井下作为切削工具。套磨铣鞋工作时的参数选择十分重要，套磨铣鞋工作时应该以什么样的旋转速度转动，套磨铣鞋工作时对被切削工件切削时是以多大的切削力和扭矩在工作，套磨铣鞋工作时工作的功率是多大，这都是设计人员和使用人员必须知道和必须掌握的参数。因此，设计时应进行必要的计算。计算中还要涉及进刀量、切削深度、切削宽度、切削刀具的使用时间等参数的计算或选择，这是为了计算切削速度、切削力、切削功率的必要参数。
6 结论及展望
6.1 结论
目前，套磨铣工具有两类：一类的齿面结构是将不同形状和不同粒径的超硬材料与焊接材料烧结或堆焊在套磨铣工具本体端部而形成的切削刃，并以磨蚀性磨损机理工作；另一類的齿面结构是将超硬材料事先做成刀具按一定的布齿规律镶焊在套磨铣工具本体端部而形成切削刃，以切削性磨损机理工作。目前，大多数设计者均喜欢采用前者。
6.2 展望
通过理论研究与产品的现场试验，对于研制高效套磨铣工具有了下述几点基本认识。
l）合理选用超硬复合材料刀片，选择立方氮化硼复合片作为套铣头的切削刃，切削油气井中次留的淬硬的合金刚材料应具有良好的切削性，套铣速度可望达到每小时0.6-1.0m左右。
2）按照一定的布齿规律镶焊刀片，在套磨铣工具本体端部形成切削刃，以切削性磨损机理工作。
3）布齿规律要有较好的井底覆盖率，注意兼顾刀具整体与局部的刚性和强度。
4）在套磨铣鞋端部采用不同形状的超硬复合齿形、不同的露齿高度、不同的排列方式，以保证端部牙齿具有良好的切削性能。
5）在套磨铣鞋外圆周上布置几条粗颗粒硬质合金粉末焊道，可以增强套磨铣鞋的径向抗震能力，减少内外圆周上的超硬复合齿受径向冲击的影响。
6）建议改进设计，选择较大尺寸的切削刃，适当减少露齿高度，利用焊接材料进行护齿处理。
参考文献
[1] 房全堂、卢世庆：《开窗侧钻技术》，石油工业出版社，1997.
[2] 徐芝纶：《弹性力学》，高教出版社，1998.