具有后备切削齿的双心扩眼钻头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探设备技术领域，特别是涉及一种适用于复杂难钻地层的石油天然气钻井用的双心扩眼钻头。
【背景技术】
[0002]随着套管开窗侧钻和老井的二次开发越来越多，扩眼工具得到了大量应用。钻井工程中的扩眼施工通常有两种方式:其一，先用常规钻头钻出领眼孔(即先导孔)，再换用扩孔钻头或工具进行扩孔施工，也即钻领眼施工与扩眼施工是分别进行的；其二、用“随钻扩目艮”的方式，边钻进边扩眼，一次性完成钻、扩施工。双心随钻扩眼钻头亦称为“双心扩眼钻头”、“双心钻头”、“双心扩眼工具”等，是一种常用的随钻扩眼工具或扩眼钻头之一，常常用于老井深钻、侧钻等条件下的随钻扩眼施工。双心扩眼工具为固定式偏心结构体，主要由领眼体(用于钻领眼的切削结构)和扩眼体(用于扩眼的切削结构)组成，轴线为领眼体的中心轴线。双心扩眼钻头(以下亦简称为“扩眼钻头”)的使用方式是:扩眼钻头下入并通过一段直径较小的井眼(通常为套管内孔)，下入过程中扩眼钻头的领眼体的轴线与井眼的中心线有一定的偏移；穿过小直径井眼后，扩眼工具绕自身轴线旋转钻进，可在较小直径井眼下方钻出直径更大的井眼。
[0003]双心扩眼钻头的领眼体常发生过早失效。这是因为钻头领眼体尺寸较小，布齿空间有限，布齿较少，布齿密度不高，当个别齿先期损坏时，易使其他切削齿很快失效(如掉落等)，进而导致领眼体发生早期失效。领眼体的先期失效将使双心扩眼钻头无法继续钻进，造成整个钻头先期失效，缩短钻头使用寿命。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的就是克服上述现有技术的不足，提供一种具有后备切削齿的双心扩眼钻头，提高双心扩眼钻头的使用寿命。
[0005]本实用新型的目的通过下述技术方案来实现:
[0006]—种具有后备切削齿的双心扩眼钻头，包括钻头体，钻头体上有领眼体及至少一级的扩眼体，位于领眼体刀翼上的主切削齿构成钻头领眼体的主切削结构，在领眼体主切削结构后方纵向设置有后备切削结构，后备切削结构包括若干后备切削齿。
[0007]作为优选，所述领眼体主切削齿和后备切削齿为圆形聚晶金刚石复合片。
[0008]作为优选，所述后备切削齿与主切削齿具有部分共同的轮廓面，后备切削齿为月牙形聚晶金刚石复合片。
[0009]作为优选，所述主切削齿和后备切削齿之间不接触或只是点接触或线接触；
[0010]作为优选，所述主切削齿和后备切削齿部分为异形聚晶金刚石复合片或全部为异形聚晶金刚石复合片。
[0011]作为优选，所述后备切削结构包括两级以上的后备切削齿。
[0012]作为优选，所述钻头体的全部刀翼上均设置有后备切削齿。
[0013]作为优选，所述钻头体的部分刀翼上设置有后备切削齿。
[0014]作为优选，所述扩眼体的主切削结构后方纵向设置有后备切削结构，后备切削结构包括若干后备切削齿。
[0015]作为优选，所述后备切削齿沿切削轮廓的法向设置在对应主切削齿的后方纵向位置上。
[0016]作为优选，所述后备切削齿与主切削齿具有相同的后倾角。
[0017]作为优选，所述后备切削齿与主切削齿具有不同的后倾角。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0019](I)主切削齿工作初期后备切削齿不被磨损，并且采用一级以上的后备切削齿，最大程度的增加了复合片的有效磨损长度，提高钻头在磨损状态下的切削能力，使双心扩眼钻头寿命增加，缩短钻井周期。
[0020](2)当主切削齿磨损到一定程度后后备切削齿参与切削，提高了钻头后期的切削能力。所以，特别适用于上部地层可钻性好，而下部地层可钻性差的情况。
[0021](3)后备切削齿采用异形聚晶金刚石复合片可以增加领眼体的布齿密度，使双心扩眼钻头寿命增加。
[0022](4)后备切削齿不占据钻头体冠部表面的布齿空间，故与其表面的其它辅助切削结构(后置齿、缓冲节)完全相容，可以同时采用。
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0024]图2是本实用新型下入已钻井眼(或套管)示意图；
[0025]图3是本实用新型的正常扩眼钻进示意图；
[0026]图4是本实用新型的领眼体主切削齿和后备切削齿为圆形聚晶金刚石复合片时的示意图；
[0027]图5是本实用新型的后备切削齿为月牙形聚晶金刚石复合片时的示意图；
[0028]图6是本实用新型的主切削齿和后备切削齿之间不接触布齿的结构示意图；
[0029]图7是本实用新型具有一■级后备切削齿的结构不意图；
[0030]图8是本实用新型的后备切削齿为异形(椭圆形)聚晶金刚石复合片时的示意图；[0031 ]图9是本实用新型的扩眼体上设置有后备切削齿的示意图；
[0032]图10是后备切削齿与主切削齿具有相同的后倾角的平面示意图；
[0033]图11是后备切削齿与主切削齿具有不同的后倾角的平面示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
[0035]参见图1至图11，一种具有后备切削齿的双心扩眼钻头，包括钻头体，钻头体上有领眼体I及至少一级的扩眼体4，位于领眼体I刀翼上的主切削齿2构成钻头领眼体的主切削结构，在领眼体主切削结构后方纵向设置有后备切削结构，后备切削结构包括若干后备切削齿3。
[0036]参见图2和图3，在使用时，扩眼钻头6下入并通过一段直径较小的井眼(通常为套管内孔)7，下入过程中扩眼钻头6的领眼体I的轴线5与井眼7的中心线9有一定的偏移;如图3所示，扩眼钻头6穿过一段较小直径的井眼7后，扩眼钻头绕自身轴线5旋转钻进，可在较小直径井眼7下方钻出直径更大的井眼8。
[0037]参见图4和图6，领眼体主切削齿2和后备切削齿3为圆形聚晶金刚石复合片。
[0038]参见图1和图5，后备切削齿3与主切削齿2具有部分共同的轮廓面，后备切削齿3为月牙形聚晶金刚石复合片，其与圆形的主切削齿2紧密组合在一起，形成连续切削结构。
[0039]参见图4和图6，主切削齿2和后备切削齿3之间不接触(图6)或只是点接触或线接触(图4);
[0040]主切削齿2和后备切削齿3部分或全部为异形聚晶金刚石复合片。参见图8，所述后备切削齿3全部为异形(椭圆形)聚晶金刚石复合片，其与圆形的主切削齿2紧密组合在一起，形成连续切削结构。所述异形聚晶金刚石复合片指的是椭圆形、扇形、三角形、矩形、菱形或多边形横截面形状的点块状聚晶金刚石复合片。
[0041]所述后备切削结构只具有一级后备切削齿(图4、图5和图6)，也可以具有两级以上的后备切削齿3(图7)。
[0042]钻头体的全部刀翼上均设置有后备切削齿3，也可以仅部分刀翼上设置有后备切削齿3。
[0043]参见图9，扩眼体4的主切削结构后方纵向设置有后备切削结构，后备切削结构包括若干后备切削齿41。
[0044]参见图5、图7和图8，后备切削齿3沿切削轮廓的法向设置在对应主切削齿2的后方纵向位置上。
[0045]参见图10，后备切削齿3与主切削齿2具有相同的后倾角。
[0046]参见图11，后备切削齿3与主切削齿2具有不同的后倾角。
[0047]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有后备切削齿的双心扩眼钻头，包括钻头体，钻头体上有领眼体及至少一级的扩眼体，位于领眼体刀翼上的主切削齿构成钻头领眼体的主切削结构，其特征在于:在领眼体主切削结构后方纵向设置有后备切削结构，后备切削结构包括若干后备切削齿。2.根据权利要求1所述的具有后备切削齿的双心扩眼钻头，其特征在于:所述领眼体主切削齿和后备切削齿为圆形聚晶金刚石复合片。3.根据权利要求1所述的具有后备切削齿的双心扩眼钻头，其特征在于:所述后备切削齿与主切削齿具有部分共同的轮廓面，后备切削齿为月牙形复合片。4.根据权利要求1所述的具有后备切削齿的双心扩眼钻头，其特征在于:所述主切削齿和后备切削齿部分为异形聚晶金刚石复合片或全部为异形聚晶金刚石复合片。5.根据权利要求1所述的具有后备切削齿的双心扩眼钻头，其特征在于:所述后备切削结构包括两级以上的后备切削齿。6.根据权利要求1所述的具有后备切削齿的双心扩眼钻头，其特征在于:所述钻头体的全部刀翼上均设置有后备切削齿。7.根据权利要求1所述的具有后备切削齿的双心扩眼钻头，其特征在于:所述钻头体的部分刀翼上设置有后备切削齿。8.根据权利要求1所述的具有后备切削齿的双心扩眼钻头，其特征在于:所述扩眼体的主切削结构后方纵向设置有后备切削结构，后备切削结构包括若干后备切削齿。9.根据权利要求1或8所述的具有后备切削齿的双心扩眼钻头，其特征在于:所述后备切削齿与主切削齿具有相同的后倾角。10.根据权利要求1或8所述的具有后备切削齿的双心扩眼钻头，其特征在于:所述后备切削齿与主切削齿具有不同的后倾角。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有后备切削齿的双心扩眼钻头，包括钻头体，钻头体上有领眼体及至少一级的扩眼体，位于领眼体刀翼上的主切削齿构成钻头领眼体的主切削结构，在领眼体主切削结构后方纵向设置有后备切削结构，后备切削结构包括若干后备切削齿。本实用新型的主切削齿工作初期后备切削齿不被磨损，最大程度的增加了复合片的有效磨损长度，使双心扩眼钻头寿命增加。当主切削齿磨损到一定程度后后备切削齿参与切削，提高了钻头后期的切削能力。所以，特别适用于上部地层可钻性好，而下部地层可钻性差的情况。
【IPC分类】E21B10/32
【公开号】CN205370446
【申请号】CN201620107383
【发明人】林敏 , 陈红, 杨迎新, 张春亮, 任海涛, 陈炼, 周谧, 胡良坡
【申请人】西南石油大学, 成都为一石油科技有限公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年2月1日