破壁扩径复合式钻头
技术领域
本实用新型涉及石油开采行业井下作业施工钻水泥塞施工技术领域，具体地说是破壁扩径复合式钻头。
背景技术
近年来，随着油田的开发，水泥塞封层、旧层回采、浅层堵漏等施工工艺逐年增加，钻塞施工已成为经常性的工序。目前现场使用的钻塞工具，主要依靠螺杆钻具配套三牙轮钻头使用，受钻压、排量、下放速度等参数制约。平均进尺不到0.5m/h。主要原因是目前封井使用的油井水泥添加了一种固化剂，固化后的水泥塞提高了封闭效果，同时也增加了水泥塞的膨胀系数和柔韧性。导致牙轮钻头破碎泥塞面的方式由原来的啃食性转变成摩擦性钻塞；二是螺杆钻具钻塞钻压受限，钻塞进尺缓慢，时效降低。
目前现场使用的钻塞工具主要是螺杆钻具和三牙轮钻头，单井平均钻塞时间达到15.5小时以上，进尺慢，工人劳动强度大，已不能满足现场钻塞施工的需要。研发钻除超细水泥和添加水泥固化剂的专用钻塞工具，满足作业现场施工的需要，提高作业施工质量和时效，既有经济价值又有实用价值。钻铰式破壁扩径复合钻头，通过钻铰破壁钻孔配合扩孔的钻塞方式，最大限度地克服塞面的韧性，达到加快钻塞进尺，提高钻塞时效的目的。
目前现场使用的钻塞工具主要是螺杆钻具和三牙轮钻头，单井平均钻塞时间达到15.5小时以上，进尺慢，工人劳动强度大，不能满足现场钻塞施工的需要。通过网上检索目前未发现解决此类问题的有效工具和方法。
申请号：201220562636.1，申请日：2012-10-30变径钻头，涉及钻探装置，特别涉及一种可以石油油井用变径的钻头，本实用新型所述的变径钻头包括钻头本体，钻头本体下部设有与之活动连接的刀片，所述的本体内部还设有与之滑动连接的活塞，活塞的一端与刀片相连，另一端连接活塞控制装置。本实用新型所述的一种变径钻具可以通过活塞控制装置控制活塞的仿佛运动进而改变刀片的涨径，实现对采油井的开钻，本实用新型结构简单，实用性强，可工业化生产。
申请号：201711011877.0，申请日：2017-10-26是一种石油钻井三维水平井刚性通井钻具组合，其包括钻杆、上稳定器、加重钻杆、下稳定器和钻头，钻杆、加重钻杆和钻头自上而下依序固定安装在一起，在加重钻杆的中部自上而下分别间隔固定安装有上稳定器和下稳定器。本发明结构合理而紧凑，使用方便；通过设置上稳定器、下稳定器、稳定器、配重块，从而能灵活增加底部钻具组合的刚度，更加真实模仿完井管柱的刚性，确保通井质量，改善通井和修复井壁的效果，保证完井管柱的顺利下入。
申请号：201710394322.2，申请日：2017-05-29公开了一种高效率的油田钻井钻头，包括装置本体，装置本体的顶部设置有钻头体，钻头体的表面均匀设置有滚珠，滚珠的一侧设置有出水孔，钻头体的一侧设置有连接管，连接管的表面设置有进水管，连接管的内壁设置有第一螺纹槽，连接管的一侧设置有电机连接头，电机连接头的外壁设置有第二螺纹槽，连接管的内部设置有水槽，水槽的底部均匀设置有若干个出水管，出水孔的表面设置有过滤网。该装置解决了现有的油田钻井钻头在对于地区较为干旱的地面时，由于地面较为干旱，对钻头的磨损消耗较高，造成资源浪费严重，同时在干旱地区，钻头的工作效率较低，造成使用不方便的问题。
申请号：201721044079.3申请日：2017-08-18涉及一种用于油田钻井作业的扩眼钻头，包括上接头、扩眼钻头体和主钻头体，三者由上至下依次通过螺纹连接，所述的扩眼钻头体的两侧对称设置有两个长槽，长槽内安装有扩眼刀翼，扩眼刀翼的下端铰接在长槽的下端，扩眼刀翼与长槽的槽底之间设置有楔块，楔块的上侧设置有螺纹套，螺纹套通过螺纹连接在扩眼钻头体的外侧，螺纹套的下端抵在楔块的顶部，所述的扩眼钻头体和主钻头体的中央均设置有注液通道，注液通道在主钻头体内分成至少两个喷射支路，喷射支路的出口端设置有可拆卸喷嘴。本实用新型将扩眼刀翼铰接在扩眼钻头体上，通过拧动螺纹套可驱动楔块运动，进而实现对扩眼刀翼角度的调节求。
申请号：201420112572.4，申请日：2014-03-12公开了一种油井钻头，属于石油机械配件领域，主要解决目前油井钻探过程中岩土层构成比较复杂，容易造成钻探过程中偏向的问题，其结构包括电缆、电动机、联轴器、导向钻头、导向燕尾、前进钻头；电缆连接电动机，电动机输出端通过联轴器与导向钻头尾端连接，导向钻头前端与前进钻头尾端连接；导向钻头尾端有圆柱形凸起，导向钻头圆柱面上有环形的导向燕尾，沿轴向分布三圈，导向钻头前端呈圆锥形结构；导向燕尾与导向钻头为一体式结构设计；前进钻头尾端与导向钻头前端为焊接方式连接。本实用新型使用过程中由于增加了导向钻头结构，使得钻探过程中更加精准，直线性更好。
以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本实用新型不相同，针对本实用新型更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供破壁扩径复合式钻头，用于油水井钻水泥塞过程中提高钻塞速度，减少施工耗时。解决钻水泥塞进尺缓慢的实际问题，通过改变钻塞方式，有效的破碎塞面及钻除水泥塞，提高修井作业时效。
为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，破壁扩径复合式钻头，包括：
麻花钻头，所述麻花钻头上端为钻头柄；
扩眼钻头，所述扩眼钻头中心开设用于穿过麻花钻头的内孔；
还包括：
扭矩轴，所述扭矩轴下端连接扩眼钻头上端，而且扭矩轴中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
活塞机构，所述扭矩轴上端连接活塞机构，活塞机构中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
钻头连杆，所述钻头连杆下半段开设用于安装钻头柄的麻花钻头安装孔，钻头连杆向上依次穿过扭矩轴、活塞机构。
进一步地，所述活塞机构包括：
筒体，所述筒体为轴向中空管状；
活塞，所述活塞滑动密封式置于筒体内腔；
弹簧，所述弹簧置于筒体内，并弹簧下端连接活塞上端，活塞下端连接扭矩轴上端。
进一步地，还包括：
上接头，所述上接头下端连接筒体上端，上接头下端口内壁设置多孔板，多孔板开设多个轴向贯通的偏心轴向孔，多孔板中心还开设用于穿过钻头连杆的中心孔，钻头连杆穿过后，在钻头连杆上端安装螺母，所述弹簧上端顶在上接头下端。
进一步地，还包括：
下接头，所述下接头连接在筒体下端口，下接头中心开设用于穿过扭矩轴的中心孔。
进一步地，所述下接头的中心孔为圆角矩形孔。
进一步地，所述扭矩轴的外形也为圆角矩形，并与下接头的中心孔一致性配装。
进一步地，所述上接头通过销钉与筒体固定。
进一步地，所述活塞外壁开设密封槽，密封槽中安装密封圈。
进一步地，所述扩眼钻头外壁均布有长175mm、宽10mm的八条钻齿。
进一步地，所述钻齿上带有插接切削柱。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
钻塞专用工具主要用于油水井修复过程中钻除固化后的水泥塞。解决钻水泥塞速度慢、效率低的实际问题，将钻水泥塞通过“以点破面”方式进行钻除。改变了常规施工的钻塞方式，有效的解决了塞面韧性大，进尺慢的问题。提高修井钻塞的作业时效。
钻塞时，泵车提供液流，麻花钻头先与塞面接触，在钻压与扭矩的作用下对塞面进行破壁钻孔，继续加压旋转，扩眼钻头沿破壁孔在扭矩及钻压作用下扩眼钻塞，钻除的碎屑通过液流携带出井筒，继续加深进尺完成钻塞过程。也可根据不同套管直径更换钻腹满足不同尺寸套管钻塞施工。工具钻塞速度快，操作简单安全可靠。适用范围广，可大幅度提高了钻塞时效。
本实用新型改造了设计结构，提高了钻塞速度。改善了钻塞方式，提高了破壁效率。改装了钻塞方式，实现了钻压可控。工具随施工管柱一起下入井内，对井筒内固化的水泥塞进行钻除。
附图说明
图1是本实用新型破壁扩径复合式钻头的结构示意图；
图2为上接头结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为扩眼钻头结构示意图；
图5为图4的仰视图；
图6为麻花钻头的结构示意图；
图7为钻头连杆结构示意图；
图8为图1的A-A剖面图；
图9为图1的C-C剖面图。
图中：麻花钻头1、扩眼钻头2、扭矩轴3、钻头连杆4、下接头5、活塞6、筒体7、密封圈8、弹簧9、销钉10、螺母11、上接头12。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1：
请参阅图1至图9，本实用新型提供一种技术方案：破壁扩径复合式钻头，包括：
麻花钻头1，所述麻花钻头上端为钻头柄；
扩眼钻头2，所述扩眼钻头中心开设用于穿过麻花钻头的内孔；
还包括：
扭矩轴3，所述扭矩轴下端连接扩眼钻头上端，扭矩轴下端可以直接焊接扩眼钻头上端，而且扭矩轴中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
活塞机构，所述扭矩轴上端连接活塞机构，活塞机构中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
钻头连杆4，所述钻头连杆下半段开设用于安装钻头柄的麻花钻头安装孔，钻头柄通过径向销钉固定在安装孔内，钻头连杆向上依次穿过扭矩轴、活塞机构。
进一步地，所述活塞机构包括：
筒体7，所述筒体为轴向中空管状；
活塞6，所述活塞滑动密封式置于筒体内腔；
弹簧9，所述弹簧置于筒体内，并弹簧下端连接活塞上端，活塞下端连接扭矩轴上端。
进一步地，还包括：
上接头12，所述上接头下端连接筒体上端，上接头下端口内壁设置多孔板，多孔板开设多个轴向贯通的偏心轴向孔，多孔板中心还开设用于穿过钻头连杆的中心孔，钻头连杆穿过后，在钻头连杆上端安装螺母11，所述弹簧上端顶在上接头下端。
进一步地，还包括：
下接头5，所述下接头连接在筒体下端口，下接头中心开设用于穿过扭矩轴的中心孔。
进一步地，所述下接头的中心孔为圆角矩形孔。
进一步地，所述扭矩轴的外形也为圆角矩形，并与下接头的中心孔一致性配装。
进一步地，所述上接头通过销钉10与筒体固定。
进一步地，所述活塞外壁开设密封槽，密封槽中安装密封圈。
进一步地，所述扩眼钻头外壁均布有长175mm、宽10mm的八条钻齿。
进一步地，所述钻齿上带有插接切削柱。
破壁扩径复合式钻头发明理念，上接头、缸体、活塞、下接头、锁紧螺母、钻头连杆、麻花钻头、扭矩轴、扩眼钻头、弹簧、十部分组成。
上接头：用于连接下井油管、筒体及钻头连杆，底部八孔均匀分布，为循环液提供通道。上接头：最大外径Φ98mm，内径Φ71mm，长120mm，接头上端为27/8TBG内螺纹，用于连接油管；在上接头底部配钻有Φ14mm的通孔，八孔均匀分布成圆形，中间有一长25mm的正方形孔洞，用于连接钻头连杆及循环水眼；下端标准外螺纹，用于连接工具下部的筒体。
筒体：连接上接头、下接头，用于安装弹簧、活塞及为扭矩轴提供的活动行程。筒体也可以叫缸体：外径Φ104mm，内径Φ84mm，长435mm，两端加工标准内螺纹，用于连接上接头及下接头并保持密封和紧固，用于安装弹簧、活塞及为扭矩轴提供的活动行程。
活塞：安装在扭矩杆上部与弹簧相接触，起到“承上启下”的作用。活塞：外径Φ84mm，内径Φ50mm。安装在扭矩杆上部与弹簧相接触，通过下接头限位固定，起到“承上启下”的作用。
下接头：用于连接筒体和固定扭矩轴及活塞并传递扭矩。下接头：外径Φ104mm，内径Φ76mm，总长68mm。上端标准外螺纹长43mm，用于连接筒体和固定扭矩轴并传递扭矩。
扭矩轴：用于固定活塞，下部与扩眼钻头相连接。扭矩轴：宽64mm、长270mm、内径Φ32mm带有Φ73mm弧度的四棱柱，顶部为长20mm、Φ50mm的标准螺纹，用于固定活塞，下部与扩眼钻头相连接。
扩眼钻头：用于麻花钻头鉆铰破碎塞面后进行扩眼。扩眼钻头：长175mm，外径Φ100mm*48mm，内径Φ32mm的梨型钻头，外有长175mm，宽10mm的八条带有插接切削柱的钻齿，扩眼钻头与扭矩轴相连，内孔处有麻花钻头穿过。用于麻花钻头破碎塞面后进行扩眼。
麻花钻头：用于将钻压集中到一点破碎塞面，并通过旋转提高破碎速度。麻花钻头：顶角为120°，外径Φ32mm的标准钻头，柄部与钻头连杆相连，用于把钻压集中到一点破碎塞面，并通过旋转提高破碎速度。
钻头连杆：用于上部连接上接头传递钻压及扭矩，下部固定麻花钻头。钻头连杆：外径Φ32mm，长535mm，内径20mm的连杆，用于上部连接上接头传递钻压及扭矩，下部固定麻花钻头。
锁紧螺母：用于将钻头连杆固定在上接头。锁紧螺母：Φ34.6mm标准螺母，用于将钻头连杆固定在上接头。
弹簧：用于有效的补给钻压，提高钻塞速度。弹簧：Φ70mm的标准弹簧，用于有效的补给钻压，提高钻塞速度。
钻塞专用工具主要用于油水井修复过程中钻除固化后的水泥塞。解决钻水泥塞速度慢、效率低的实际问题，将钻水泥塞通过“以点破面”方式进行钻除。改变了常规施工的钻塞方式，有效的解决了塞面韧性大，进尺慢的问题。提高修井钻塞的作业时效。
钻塞时，泵车提供液流，麻花钻头先与塞面接触，在钻压与扭矩的作用下对塞面进行破壁钻孔，继续加压旋转，扩眼钻头沿破壁孔在扭矩及钻压作用下扩眼钻塞，钻除的碎屑通过液流携带出井筒，继续加深进尺完成钻塞过程。也可根据不同套管直径更换钻腹满足不同尺寸套管钻塞施工。工具钻塞速度快，操作简单安全可靠。适用范围广，可大幅度提高了钻塞时效。
本实用新型改造了设计结构，提高了钻塞速度。改善了钻塞方式，提高了破壁效率。改装了钻塞方式，实现了钻压可控。工具随施工管柱一起下入井内，对井筒内固化的水泥塞进行钻除。
实施例2：
请参阅图1至图9，本实用新型提供一种技术方案：破壁扩径复合式钻头，包括：
麻花钻头1，所述麻花钻头上端为钻头柄；
扩眼钻头2，所述扩眼钻头中心开设用于穿过麻花钻头的内孔；
还包括：
扭矩轴3，所述扭矩轴下端连接扩眼钻头上端，而且扭矩轴中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
活塞机构，所述扭矩轴上端连接活塞机构，活塞机构中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
钻头连杆4，所述钻头连杆下半段开设用于安装钻头柄的麻花钻头安装孔，钻头连杆向上依次穿过扭矩轴、活塞机构。
进一步地，所述活塞机构包括：
筒体7，所述筒体为轴向中空管状；
活塞6，所述活塞滑动密封式置于筒体内腔；
弹簧9，所述弹簧置于筒体内，并弹簧下端连接活塞上端，活塞下端连接扭矩轴上端。
进一步地，还包括：
上接头12，所述上接头下端连接筒体上端，上接头下端口内壁设置多孔板，多孔板开设多个轴向贯通的偏心轴向孔，多孔板中心还开设用于穿过钻头连杆的中心孔，钻头连杆穿过后，在钻头连杆上端安装螺母11，所述弹簧上端顶在上接头下端。
进一步地，还包括：
下接头5，所述下接头连接在筒体下端口，下接头中心开设用于穿过扭矩轴的中心孔。
进一步地，所述下接头的中心孔为圆角矩形孔。
进一步地，所述扭矩轴的外形也为圆角矩形，并与下接头的中心孔一致性配装。
进一步地，所述上接头通过销钉10与筒体固定。
实施例3：
请参阅图1至图9，本实用新型提供一种技术方案：破壁扩径复合式钻头，包括：
麻花钻头1，所述麻花钻头上端为钻头柄；
扩眼钻头2，所述扩眼钻头中心开设用于穿过麻花钻头的内孔；
还包括：
扭矩轴3，所述扭矩轴下端连接扩眼钻头上端，而且扭矩轴中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
活塞机构，所述扭矩轴上端连接活塞机构，活塞机构中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
钻头连杆4，所述钻头连杆下半段开设用于安装钻头柄的麻花钻头安装孔，钻头连杆向上依次穿过扭矩轴、活塞机构。
进一步地，所述活塞机构包括：
筒体7，所述筒体为轴向中空管状；
活塞6，所述活塞滑动密封式置于筒体内腔；
弹簧9，所述弹簧置于筒体内，并弹簧下端连接活塞上端，活塞下端连接扭矩轴上端。
进一步地，还包括：
上接头12，所述上接头下端连接筒体上端，上接头下端口内壁设置多孔板，多孔板开设多个轴向贯通的偏心轴向孔，多孔板中心还开设用于穿过钻头连杆的中心孔，钻头连杆穿过后，在钻头连杆上端安装螺母11，所述弹簧上端顶在上接头下端。
进一步地，还包括：
下接头5，所述下接头连接在筒体下端口，下接头中心开设用于穿过扭矩轴的中心孔。
进一步地，所述下接头的中心孔为圆角矩形孔。
实施例4：
请参阅图1至图9，本实用新型提供一种技术方案：破壁扩径复合式钻头，包括：
麻花钻头1，所述麻花钻头上端为钻头柄；
扩眼钻头2，所述扩眼钻头中心开设用于穿过麻花钻头的内孔；
还包括：
扭矩轴3，所述扭矩轴下端连接扩眼钻头上端，而且扭矩轴中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
活塞机构，所述扭矩轴上端连接活塞机构，活塞机构中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
钻头连杆4，所述钻头连杆下半段开设用于安装钻头柄的麻花钻头安装孔，钻头连杆向上依次穿过扭矩轴、活塞机构。
进一步地，所述活塞机构包括：
筒体7，所述筒体为轴向中空管状；
活塞6，所述活塞滑动密封式置于筒体内腔；
弹簧9，所述弹簧置于筒体内，并弹簧下端连接活塞上端，活塞下端连接扭矩轴上端。
进一步地，还包括：
上接头12，所述上接头下端连接筒体上端，上接头下端口内壁设置多孔板，多孔板开设多个轴向贯通的偏心轴向孔，多孔板中心还开设用于穿过钻头连杆的中心孔，钻头连杆穿过后，在钻头连杆上端安装螺母11，所述弹簧上端顶在上接头下端。
实施例5：
请参阅图1至图9，本实用新型提供一种技术方案：破壁扩径复合式钻头，包括：
麻花钻头1，所述麻花钻头上端为钻头柄；
扩眼钻头2，所述扩眼钻头中心开设用于穿过麻花钻头的内孔；
还包括：
扭矩轴3，所述扭矩轴下端连接扩眼钻头上端，而且扭矩轴中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
活塞机构，所述扭矩轴上端连接活塞机构，活塞机构中心开设用于穿过钻头连杆的中心孔；
钻头连杆4，所述钻头连杆下半段开设用于安装钻头柄的麻花钻头安装孔，钻头连杆向上依次穿过扭矩轴、活塞机构。
进一步地，所述活塞机构包括：
筒体7，所述筒体为轴向中空管状；
活塞6，所述活塞滑动密封式置于筒体内腔；
弹簧9，所述弹簧置于筒体内，并弹簧下端连接活塞上端，活塞下端连接扭矩轴上端。
虽然以上所有的实施例均使用图1至图9，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件在图纸中拿掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的发明目的，所有这些都在本发明的保护范围内。
以上凡是没有展开描述的各种部件，说明均属于本领域技术的公知技术。
在本实用新型中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
