具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭的制作方法

文檔序號:10458301
具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于石油天然氣、礦山工程、建筑基礎工程施工、地質、水文等鉆探設備技術領域,特別是涉及一種適用于復雜難鉆地層的石油天然氣鉆井用的雙心擴眼鉆頭。
【背景技術】
[0002]隨著套管開窗側鉆和老井的二次開發越來越多,擴眼工具得到了大量應用。鉆井工程中的擴眼施工通常有兩種方式:其一,先用常規鉆頭鉆出領眼孔(即先導孔),再換用擴孔鉆頭或工具進行擴孔施工,也即鉆領眼施工與擴眼施工是分別進行的;其二、用“隨鉆擴目艮”的方式,邊鉆進邊擴眼,一次性完成鉆、擴施工。雙心隨鉆擴眼鉆頭亦稱為“雙心擴眼鉆頭”、“雙心鉆頭”、“雙心擴眼工具”等,是一種常用的隨鉆擴眼工具或擴眼鉆頭之一,常常用于老井深鉆、側鉆等條件下的隨鉆擴眼施工。雙心擴眼工具為固定式偏心結構體,主要由領眼體(用于鉆領眼的切削結構)和擴眼體(用于擴眼的切削結構)組成,軸線為領眼體的中心軸線。雙心擴眼鉆頭(以下亦簡稱為“擴眼鉆頭”)的使用方式是:擴眼鉆頭下入并通過一段直徑較小的井眼(通常為套管內孔),下入過程中擴眼鉆頭的領眼體的軸線與井眼的中心線有一定的偏移;穿過小直徑井眼后,擴眼工具繞自身軸線旋轉鉆進,可在較小直徑井眼下方鉆出直徑更大的井眼。
[0003]雙心擴眼鉆頭的領眼體常發生過早失效。這是因為鉆頭領眼體尺寸較小,布齒空間有限,布齒較少,布齒密度不高,當個別齒先期損壞時,易使其他切削齒很快失效(如掉落等),進而導致領眼體發生早期失效。領眼體的先期失效將使雙心擴眼鉆頭無法繼續鉆進,造成整個鉆頭先期失效,縮短鉆頭使用壽命。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的就是克服上述現有技術的不足,提供一種具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,提高雙心擴眼鉆頭的使用壽命。
[0005]本實用新型的目的通過下述技術方案來實現:
[0006]—種具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,包括鉆頭體,鉆頭體上有領眼體及至少一級的擴眼體,位于領眼體刀翼上的主切削齒構成鉆頭領眼體的主切削結構,在領眼體主切削結構后方縱向設置有后備切削結構,后備切削結構包括若干后備切削齒。
[0007]作為優選,所述領眼體主切削齒和后備切削齒為圓形聚晶金剛石復合片。
[0008]作為優選,所述后備切削齒與主切削齒具有部分共同的輪廓面,后備切削齒為月牙形聚晶金剛石復合片。
[0009]作為優選,所述主切削齒和后備切削齒之間不接觸或只是點接觸或線接觸;
[0010]作為優選,所述主切削齒和后備切削齒部分為異形聚晶金剛石復合片或全部為異形聚晶金剛石復合片。
[0011]作為優選,所述后備切削結構包括兩級以上的后備切削齒。
[0012]作為優選,所述鉆頭體的全部刀翼上均設置有后備切削齒。
[0013]作為優選,所述鉆頭體的部分刀翼上設置有后備切削齒。
[0014]作為優選,所述擴眼體的主切削結構后方縱向設置有后備切削結構,后備切削結構包括若干后備切削齒。
[0015]作為優選,所述后備切削齒沿切削輪廓的法向設置在對應主切削齒的后方縱向位置上。
[0016]作為優選,所述后備切削齒與主切削齒具有相同的后傾角。
[0017]作為優選,所述后備切削齒與主切削齒具有不同的后傾角。
[0018]與現有技術相比,本實用新型的有益效果在于:
[0019](I)主切削齒工作初期后備切削齒不被磨損,并且采用一級以上的后備切削齒,最大程度的增加了復合片的有效磨損長度,提高鉆頭在磨損狀態下的切削能力,使雙心擴眼鉆頭壽命增加,縮短鉆井周期。
[0020](2)當主切削齒磨損到一定程度后后備切削齒參與切削,提高了鉆頭后期的切削能力。所以,特別適用于上部地層可鉆性好,而下部地層可鉆性差的情況。
[0021](3)后備切削齒采用異形聚晶金剛石復合片可以增加領眼體的布齒密度,使雙心擴眼鉆頭壽命增加。
[0022](4)后備切削齒不占據鉆頭體冠部表面的布齒空間,故與其表面的其它輔助切削結構(后置齒、緩沖節)完全相容,可以同時采用。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的整體結構示意圖;
[0024]圖2是本實用新型下入已鉆井眼(或套管)示意圖;
[0025]圖3是本實用新型的正常擴眼鉆進示意圖;
[0026]圖4是本實用新型的領眼體主切削齒和后備切削齒為圓形聚晶金剛石復合片時的示意圖;
[0027]圖5是本實用新型的后備切削齒為月牙形聚晶金剛石復合片時的示意圖;
[0028]圖6是本實用新型的主切削齒和后備切削齒之間不接觸布齒的結構示意圖;
[0029]圖7是本實用新型具有一■級后備切削齒的結構不意圖;
[0030]圖8是本實用新型的后備切削齒為異形(橢圓形)聚晶金剛石復合片時的示意圖;[0031 ]圖9是本實用新型的擴眼體上設置有后備切削齒的示意圖;
[0032]圖10是后備切削齒與主切削齒具有相同的后傾角的平面示意圖;
[0033]圖11是后備切削齒與主切削齒具有不同的后傾角的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0035]參見圖1至圖11,一種具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,包括鉆頭體,鉆頭體上有領眼體I及至少一級的擴眼體4,位于領眼體I刀翼上的主切削齒2構成鉆頭領眼體的主切削結構,在領眼體主切削結構后方縱向設置有后備切削結構,后備切削結構包括若干后備切削齒3。
[0036]參見圖2和圖3,在使用時,擴眼鉆頭6下入并通過一段直徑較小的井眼(通常為套管內孔)7,下入過程中擴眼鉆頭6的領眼體I的軸線5與井眼7的中心線9有一定的偏移;如圖3所示,擴眼鉆頭6穿過一段較小直徑的井眼7后,擴眼鉆頭繞自身軸線5旋轉鉆進,可在較小直徑井眼7下方鉆出直徑更大的井眼8。
[0037]參見圖4和圖6,領眼體主切削齒2和后備切削齒3為圓形聚晶金剛石復合片。
[0038]參見圖1和圖5,后備切削齒3與主切削齒2具有部分共同的輪廓面,后備切削齒3為月牙形聚晶金剛石復合片,其與圓形的主切削齒2緊密組合在一起,形成連續切削結構。
[0039]參見圖4和圖6,主切削齒2和后備切削齒3之間不接觸(圖6)或只是點接觸或線接觸(圖4);
[0040]主切削齒2和后備切削齒3部分或全部為異形聚晶金剛石復合片。參見圖8,所述后備切削齒3全部為異形(橢圓形)聚晶金剛石復合片,其與圓形的主切削齒2緊密組合在一起,形成連續切削結構。所述異形聚晶金剛石復合片指的是橢圓形、扇形、三角形、矩形、菱形或多邊形橫截面形狀的點塊狀聚晶金剛石復合片。
[0041]所述后備切削結構只具有一級后備切削齒(圖4、圖5和圖6),也可以具有兩級以上的后備切削齒3(圖7)。
[0042]鉆頭體的全部刀翼上均設置有后備切削齒3,也可以僅部分刀翼上設置有后備切削齒3。
[0043]參見圖9,擴眼體4的主切削結構后方縱向設置有后備切削結構,后備切削結構包括若干后備切削齒41。
[0044]參見圖5、圖7和圖8,后備切削齒3沿切削輪廓的法向設置在對應主切削齒2的后方縱向位置上。
[0045]參見圖10,后備切削齒3與主切削齒2具有相同的后傾角。
[0046]參見圖11,后備切削齒3與主切削齒2具有不同的后傾角。
[0047]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,并不用以限制本實用新型,凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,包括鉆頭體,鉆頭體上有領眼體及至少一級的擴眼體,位于領眼體刀翼上的主切削齒構成鉆頭領眼體的主切削結構,其特征在于:在領眼體主切削結構后方縱向設置有后備切削結構,后備切削結構包括若干后備切削齒。2.根據權利要求1所述的具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,其特征在于:所述領眼體主切削齒和后備切削齒為圓形聚晶金剛石復合片。3.根據權利要求1所述的具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,其特征在于:所述后備切削齒與主切削齒具有部分共同的輪廓面,后備切削齒為月牙形復合片。4.根據權利要求1所述的具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,其特征在于:所述主切削齒和后備切削齒部分為異形聚晶金剛石復合片或全部為異形聚晶金剛石復合片。5.根據權利要求1所述的具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,其特征在于:所述后備切削結構包括兩級以上的后備切削齒。6.根據權利要求1所述的具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,其特征在于:所述鉆頭體的全部刀翼上均設置有后備切削齒。7.根據權利要求1所述的具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,其特征在于:所述鉆頭體的部分刀翼上設置有后備切削齒。8.根據權利要求1所述的具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,其特征在于:所述擴眼體的主切削結構后方縱向設置有后備切削結構,后備切削結構包括若干后備切削齒。9.根據權利要求1或8所述的具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,其特征在于:所述后備切削齒與主切削齒具有相同的后傾角。10.根據權利要求1或8所述的具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,其特征在于:所述后備切削齒與主切削齒具有不同的后傾角。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有后備切削齒的雙心擴眼鉆頭,包括鉆頭體,鉆頭體上有領眼體及至少一級的擴眼體,位于領眼體刀翼上的主切削齒構成鉆頭領眼體的主切削結構,在領眼體主切削結構后方縱向設置有后備切削結構,后備切削結構包括若干后備切削齒。本實用新型的主切削齒工作初期后備切削齒不被磨損,最大程度的增加了復合片的有效磨損長度,使雙心擴眼鉆頭壽命增加。當主切削齒磨損到一定程度后后備切削齒參與切削,提高了鉆頭后期的切削能力。所以,特別適用于上部地層可鉆性好,而下部地層可鉆性差的情況。
【IPC分類】E21B10/32
【公開號】CN205370446
【申請號】CN201620107383
【發明人】林敏 , 陳紅, 楊迎新, 張春亮, 任海濤, 陳煉, 周謐, 胡良坡
【申請人】西南石油大學, 成都為一石油科技有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年2月1日
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