CN203905813U - 一种随钻扩眼工具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种随钻扩眼工具，包括钻头体，钻头体上有领眼体和扩眼体，所述扩眼体的刀翼上布置圆形齿和尖形齿。本实用新型可以使扩眼体刀翼上的切削齿易于吃入地层，增强扩孔能力，改善扩孔效果，提高钻进速率。
Description
技术领域
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石油天然气钻井用的双心扩眼钻头。
背景技术
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“随钻扩眼”的方式，边钻进边扩眼，一次性完成钻、扩施工。双心随钻扩眼工具亦称为“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）和不对称设置的扩眼体（用于扩眼的切削结构）组成，轴线为领眼体的中心轴线。双心随钻扩眼工具领眼体的切削结构与常规固定切削齿钻头基本相同，一般采用对称或基本对称的刀翼式切削结构（即包括多个在周向对称或基本对称布置的刀翼，刀翼上设置PDC复合片等切削齿）。扩眼体则不同，虽然通常也采用刀翼式切削结构，但刀翼在双心随钻扩眼工具的圆周方向是不对称设置的，即仅在一部分圆周区域（一个扇形圆周区域）设置有扩眼刀翼，其余圆周区域则无。双心随钻扩眼工具（以下亦简称为“扩眼工具”或“扩眼钻头”）的使用方式是：扩眼工具下入并通过一段直径较小的井眼（通常为套管内孔），下入过程中扩眼工具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。
在扩眼作业时，扩眼体上的切削齿往往磨损严重，其磨损速度一般快于领眼体上的切削齿。这是由于扩眼体上的切削齿旋转半径大，线速度高，承担的切削破岩任务重。当扩眼体上的切削齿磨损后，切削齿与岩石的接触面积将增大，这不仅降低扩眼体上的切削齿吃入地层岩石的能力，降低扩眼体的破岩效率；而且还会增大扩眼体上的钻压分配，减小领眼体上分配的钻压，降低领眼体上切削齿吃入地层的深度，从而降低钻头破岩效率。
实用新型内容
本实用新型的目的就是克服上述现有技术的不足，提供一种随钻扩眼工具，使扩眼体的刀翼上的切削齿易于吃入地层，增强扩孔能力，改善扩孔效果，提高钻进速率。
本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：
一种随钻扩眼工具，包括钻头体，钻头体上有领眼体及扩眼体，所述扩眼体刀翼上布置有尖形齿和圆形齿。
作为优选，所述尖形齿的出露高度大于等于圆形齿。
作为优选，所述扩眼体上只有部分刀翼上布置有尖形齿。
作为优选，所述扩眼体上的每个刀翼上都布置有尖形齿。
作为优选，所述尖形齿与圆形齿在覆盖设计中相间布置。
作为优选，所述尖形齿与圆形齿在周向同轨布置。
作为优选，所述圆形齿与尖形齿具有相同的后倾角。
作为优选，所述圆形齿与尖形齿具有不同的后倾角。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
（1）尖形齿齿尖曲率半径小，其比相同高度的圆形齿的齿尖相对要尖（锐），较普通圆形更易于吃入地层岩石，可明显提高了钻头的破岩效率。
（2）圆形齿和尖形齿组成的复合切削结构，共同承担切削破岩任务。尖形齿能较好的吃入岩石，形成预破碎。能使圆形齿更容易吃入地层，提高钻头的破岩效率。
（3）即使切削齿处于磨损状态，尖形齿仍然比圆形齿具有更窄的齿刃宽度，比磨损的圆形齿吃入地层的能力要强，从总体上能减缓钻头的钝化趋势。
（4）本实用新型能根据地层灵活地选择尖形齿和圆形齿相复合，能提高钻头的设计针对性和钻头的适应性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的下入已钻井眼（或套管）示意图；
图3是本实用新型的正常扩眼钻进示意图；
图4是扩眼体刀翼上尖形齿与圆形齿在覆盖设计中相间布置的示意图；
图5是扩眼体刀翼上尖形齿与圆形齿在周向同轨布置示意图。
具体实施方式
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。
参见图1至图5，一种随钻扩眼工具，包括钻头体，钻头体上有领眼体1及扩眼体2，所述扩眼体2的刀翼上布置有尖形齿4和圆形齿3。
在工作时，如图2所示，随钻扩眼工具6（双心扩眼钻头）下入并通过一段直径较小的井眼7（通常为套管内孔），下入过程中扩眼钻头6的领眼体1的轴线5（也为双心扩眼钻头自身旋转的轴线）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穿过小直径井眼7后，扩眼钻头6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。
根据地层情况（硬地层、不均质地层等情况）确定尖形齿4的出露高度，尖形齿4的出露高度大于等于圆形齿3。
所述扩眼体2上的每个刀翼上都布置有尖形齿4，或者只有部分刀翼上布置有尖形齿4。
所述圆形齿3与尖形齿4具有相同的后倾角，或者具有不同的后倾角。
参见图4，所述尖形齿4与圆形齿3在覆盖设计中相间布置。
参见图5，所述尖形齿4与圆形齿3在周向同轨布置，即尖形齿4与圆形齿3具有相同的定位半径和定位高度。
根据不同的地层，选择不同的尖形齿4、出露高度及布齿方式有利于满足扩眼要求，提高钻井速度，适应复杂多变的井下环境。
钻头在钻进过程中，尖形齿4首先预破碎岩石，然后圆形齿3以剪切方式切削岩石，这种圆形齿3和尖形齿4相结合的复合切削结构，大大增强了扩眼体上切削齿吃入地层的能力及扩眼体的有效切削能力，增强扩孔能力，钻进速度更快，切削过程更平稳，扩眼效果更好。
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。
Claims (5)
1.一种随钻扩眼工具，包括钻头体，钻头体上有领眼体及扩眼体，其特征在于：所述扩眼体刀翼上布置有尖形齿和圆形齿，所述尖形齿的出露高度大于等于圆形齿。
2.根据权利要求1所述的一种随钻扩眼工具，其特征在于：所述扩眼体上只有部分刀翼上布置有尖形齿。
3.根据权利要求1所述的一种随钻扩眼工具，其特征在于：所述扩眼体上的每个刀翼上都布置有尖形齿。
4.根据权利要求1所述的一种随钻扩眼工具，其特征在于：所述尖形齿与圆形齿在覆盖设计中相间布置。
5.根据权利要求1所述的一种随钻扩眼工具，其特征在于：所述尖形齿与圆形齿在周向同轨布置。
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