CN203114180U - 微取芯钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微取芯钻头，包括接头、基体、保径、刀翼和切削齿，接头与基体连接，刀翼为多个，分布于基体的圆周上，相邻的刀翼之间形成排屑通道；基体上位于所有切削齿之间的中心部位设置有用于获取微小岩心的取芯孔，取芯孔下部的孔壁上设置有用于使微小岩心断裂的断裂片。本实用新型通过在钻头中心位置设置取芯孔，使取芯孔区域不参与切削地层，总的切削面积减小，切削效率和速度得到提高；同时，取芯孔内会随着钻头的钻进而形成具有一定半径和高度的岩心，在断裂片的作用下，该岩心断裂并随钻井液通过排屑通道排出，达到获取微小岩心的目的，该岩心经过地层岩性检测分析后对后续钻井工作具有重要指导意义。

Description

微取芯钻头

技术领域

本实用新型涉及一种钻头，尤其涉及一种在复杂的钻井环境中能够提高切削效率，并在探测井中具备取芯功能的微取芯钻头。

背景技术

当前对石油天然气的开发周期和安全性要求越来越严格，与之相配套的各种工具在性能上有了很大的提高，在钻井过程中对PDC钻头的机械钻速和进尺要求越来越高，特别是复杂的钻井环境中提高单只钻头的进尺和机械钻速尤为关键。

现有的钻头在钻探过程中都是整体钻进的，在钻进过程中，从旋转中心到旋转半径的区域都有切削齿参与切削。这种传统钻头的缺陷在于：距中心端较近的切削齿的旋转半径很小，切削速度很慢，所以整体上降低了切削效率。另外，现有的钻头在钻进过程中排出粒状或粉末状岩屑，所以没有取芯功能，无法实现在钻进过程中分析岩心成分，也无法对后期钻进工作起到指导意义。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种在复杂的钻井环境中能够提高切削效率，并在探测井中具备取芯功能的微取芯钻头。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型所述微取芯钻头包括接头、基体、保径、刀翼和切削齿，所述接头与所述基体连接，所述刀翼为多个，分布于所述基体的圆周上，相邻的所述刀翼之间形成排屑通道，所述排屑通道的底部对应的基体上设有水眼，所述保径和所述切削齿依次设于所述刀翼的表面；所述基体上位于所有所述切削齿之间的中心部位设置有用于获取微小岩心的取芯孔，所述取芯孔下部的孔壁上设置有用于使所述微小岩心断裂的断裂片。

在钻进过程中，钻头中心部位因为取芯孔的存在而使总的切削面积减小，切削效率和速度得到提高；同时，取芯孔内会随着钻头的钻进而形成具有一定半径和高度的岩心，在断裂片的作用下，该岩心断裂并随钻井液通过排屑通道排出，达到获取微小岩心的目的。

作为优选，所述取芯孔的直径M的取值范围为

，其中，D为所述微取芯钻头的直径。取芯孔的具体直径根据所需获取的岩心直径而定。

为了达到良好的断裂效果，所述断裂片的表面与所述取芯孔的轴线的夹角为5°～45°，所述断裂片的表面面积不小于所述取芯孔的横截面面积。

为了确保被断裂片撕断的岩心能顺利通过排屑通道排出，所述断裂片位于所述排屑通道以上的位置。

具体地，所述断裂片为PDC复合片、热稳定聚晶片或硬质合金片。PDC是聚晶金刚石的简称。

所述微取芯钻头为PDC胎体钻头、PDC钢体钻头或孕镶钻头。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过在钻头中心位置设置取芯孔，使取芯孔区域不参与切削地层，总的切削面积减小，切削效率和速度得到提高；同时，取芯孔内会随着钻头的钻进而形成具有一定半径和高度的岩心，在断裂片的作用下，该岩心断裂并随钻井液通过排屑通道排出，达到获取微小岩心的目的，该岩心经过地层岩性检测分析后对后续钻井工作具有重要指导意义。

附图说明

图1是本实用新型所述微取芯钻头的立体图；

图2是本实用新型所述微取芯钻头的剖视图，图中只示出了钻头一半的结构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1和图2所示，本实用新型所述微取芯钻头包括接头9、基体7、保径6、刀翼4和切削齿3，接头9与基体7连接，基体7上靠近接头9的位置设有卸扣槽8，刀翼4为六个，按照一定角度（该角度根据实际应用不同而有所变化）分布于基体7的圆周上，相邻的刀翼4之间形成排屑通道5，排屑通道5的底部对应的基体7上设有水眼2，保径6和切削齿3依次设于刀翼4的表面；基体7上位于所有切削齿3之间的中心部位设置有用于获取微小岩心的取芯孔10，取芯孔10的直径M的取值范围为

，其中，D为微取芯钻头的直径，取芯孔10下部的孔壁上设置有用于使微小岩心断裂的断裂片1，断裂片1位于排屑通道5以上的位置，断裂片1的表面与取芯孔10的轴线的夹角（即图2中的角A）为5°～45°，断裂片1的表面面积不小于取芯孔10的横截面面积。

根据应用需求，断裂片1可以为PDC复合片、热稳定聚晶片或硬质合金片，具有较强的抗冲击性和抗研磨性；微取芯钻头为PDC胎体钻头、PDC钢体钻头或孕镶钻头，钻头尺寸可以从4”到26”；靠近中心位置的排屑通道5的深度H和排屑通道5的截面半径R应满足钻头结构强度要求，利于排屑；水眼2可做成可变喷嘴或固定喷嘴。

如图1和图2所示，在钻进过程中，在断裂片的作用下，该岩心断裂并随钻井液通过排屑通道排出，达到获取微小岩心的目的。钻头工作时，动力工具将扭矩和钻压由接头9传递到基体7，再由基体7传递到刀翼4，最后由刀翼4传递到切削齿3，切削齿3开始切削地层。在此过程中，钻头中心部位因为取芯孔10的存在而使总的切削面积减小，切削效率和速度得到提高；同时，取芯孔10内会随着钻头的钻进而形成具有一定半径和高度的岩心。随着钻进的进行，岩心的高度随之增加，当岩心和断裂片1接触时，断裂片1对岩心产生接触力F，在接触力F的作用下，岩心开始受到一定的弯矩，随着钻进的进一步进行，该弯矩越来越大，最终使岩心断裂，断裂的岩心棒随着钻井液一起排出，达到获取微小岩心的目的。获取的微小岩心可以进行切削试验和穿孔试验，检测所钻地层岩石的强度、密度、孔隙度和破碎比功等，对后续钻井工作具有重要指导意义。

Claims (6)

1.一种微取芯钻头，包括接头、基体、保径、刀翼和切削齿，所述接头与所述基体连接，所述刀翼为多个，分布于所述基体的圆周上，相邻的所述刀翼之间形成排屑通道，所述排屑通道的底部对应的基体上设有水眼，所述保径和所述切削齿依次设于所述刀翼的表面；其特征在于：所述基体上位于所有所述切削齿之间的中心部位设置有用于获取微小岩心的取芯孔，所述取芯孔下部的孔壁上设置有用于使所述微小岩心断裂的断裂片。

2.根据权利要求1所述的微取芯钻头，其特征在于：所述取芯孔的直径M的取值范围为5mm≤M≤

，其中，D为所述微取芯钻头的直径。

3.根据权利要求1所述的微取芯钻头，其特征在于：所述断裂片的表面与所述取芯孔的轴线的夹角为5°～45°，所述断裂片的表面面积不小于所述取芯孔的横截面面积。

4.根据权利要求1或3所述的微取芯钻头，其特征在于：所述断裂片位于所述排屑通道以上的位置。

5.根据权利要求1或3所述的微取芯钻头，其特征在于：所述断裂片为PDC复合片、热稳定聚晶片或硬质合金片。

6.根据权利要求1、2或3所述的微取芯钻头，其特征在于：所述微取芯钻头为PDC胎体钻头、PDC钢体钻头或孕镶钻头。

Images