[发明专利]一种双层套管开窗钻头

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井及修井工程用井下工具技术领域，特别是一种双层套管开窗钻头。

背景技术

双层套管开窗是在井下一定深度处同时存在油层套管和技术套管的位置进行的开窗侧钻工艺，主要用于解决油田老区块上套损井、变形井和事故井，使之恢复产能，也是油田中后期降低成本增产原油（开发剩余油气藏）的重要措施之一。双层套管开窗侧钻技术的核心是要有与之配套的可靠的高效率开窗钻头，目前还没有专用的双层套管开窗钻头，大都是将普通单层套管开窗铣锥应用于双层套管开窗作业。如中国专利2012100454151，公开了一种硬地层套管开窗钻头，具有钻头基体，钻头基体包括接头、保径面、锥形面和底端面，在钻头基体的不同部位设置有不同结构形状的切削磨块，其中导向磨块设置于底端面，钻孔磨块设置于锥形面，保径磨块设置于保径面。由于双层套管的尺寸大、套管壁厚、套管钢级强度高，使得普通单只铣锥开透两层金属套管难度增大、可靠性差、开窗成功率低、开窗周期长、大大降低了双层套管开窗侧钻效率，增加了钻井成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供开窗效率高、寿命长、开窗成功率高的一种双层套管开窗钻头。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种双层套管开窗钻头，它包括一级钻头基体，一级钻头基体上设有依次连接的上接头和一级切削部，一级切削部包括柱形布齿面、锥形布齿面和底端面，它还包括二级钻头基体，二级钻头基体上设有依次连接的接头、二级切削部和下接头，上接头与下接头连接为一体，二级切削部上设有螺旋柱形布齿面、螺旋齿槽、螺旋水槽和设置于二级切削部与下接头连接处的过渡折面，一级切削部上还设有齿槽和水槽，柱形布齿面、锥形布齿面、底端面、螺旋柱形布齿面和过渡折面上分布有钻孔，钻孔内设置有硬质合金齿，齿槽内设置有硬质合金块A，螺旋齿槽内设置有硬质合金块B。

所述的底端面由折面和曲面构成，底端面上的水槽内设有水眼。

所述的一级切削部上沿周向均布有四条水槽，且四条水槽相交于底端面的中心。

所述的过渡折面由三个折面构成，二级切削部上对称设置两个螺旋水槽。

所述的柱形布齿面和锥形布齿面上的硬质合金齿呈直线型交错分布，螺旋柱形布齿面上的硬质合金齿呈螺旋型交错分布，一级切削部上硬质合金齿和硬质合金块A沿周向相间布置，二级切削部上硬质合金齿和硬质合金块B沿周向相间布置。

位于所述的硬质合金齿间的柱形布齿面、锥形布齿面和底端面上还设置有硬质合金颗粒。

所述的二级切削部上还设有硬质合金堆焊槽，硬质合金堆焊槽内设置有硬质合金颗粒。

所述的一级切削部和二级切削部上的硬质合金齿均沿钻头切削方向反向偏转5°设置。

所述的硬质合金齿、硬质合金块A、硬质合金块B和硬质合金颗粒均采用高耐磨性、高强度、高硬度材料制成。

本发明具有以下优点：

本发明设置有两个不同结构的一级钻头基体和二级钻头基体，并采用高耐磨性、高强度、高硬度材料制成的硬质合金切削齿和硬质合金块设置于钻头基体的不同部位，结合硬质合金齿和硬质合金块的切削优点，合理地混合交错布齿，使其能较好地适应双层套管开窗过程的非对称性、非稳定性和形态随机性所形成的断续切削工况；一级钻头基体和二级钻头基体的切削部上均设置有硬质合金颗粒，进一步提高了钻头的切削性能和耐磨性能，延长了钻头的使用寿命；由于设置两级钻头基体，可同时实现铣削两层金属套管、扩窗口及修窗口等工艺，不同切削阶段由一级钻头基体和二级钻头基体的切削部的不同部位完成对应部位的切削，一次性完成双层套管开窗作业，具有效率高、寿命长及成功率高的特点，解决了双层套管开窗成功率低、效率低的技术难题。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图

图2 为本发明的主视结构示意图

图3 为本发明的仰视结构示意图

图4 为图2沿A-A截面的放大剖视图

图中，1-一级钻头基体，2-二级钻头基体，3-硬质合金齿，4-硬质合金块A，5-硬质合金颗粒，6-硬质合金块B，7-水眼，8-一级切削部，9-柱形布齿面，10-锥形布齿面，11-上接头，12-底端面，13-接头，14-二级切削部，15-下接头，16-螺旋柱形布齿面，17-螺旋齿槽，18-螺旋水槽，19-过渡折面，20-齿槽，21-水槽，22-硬质合金堆焊槽。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：