專利名稱：地層取芯鉆頭及地層取芯鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及地層勘探測(cè)試設(shè)備，尤其涉及一種地層取芯鉆頭及包含該鉆頭的一種地層取芯鉆具。
背景技術(shù)：
石油勘探需要獲取地層巖芯樣本，機(jī)械式旋轉(zhuǎn)井壁取芯儀就是一種在井壁上橫向 鉆取巖心樣本的儀器，它所配備的旋轉(zhuǎn)鉆頭是一個(gè)非常重要的工具。旋轉(zhuǎn)鉆頭為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)外圓與被鉆物體如地層或者巖心等等緊密接觸，產(chǎn)生較大摩擦。一旦鉆屑多或儀器微量移動(dòng)，都將出現(xiàn)粘卡現(xiàn)象而導(dǎo)致蹩鉆、卡鉆等事故發(fā)生。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服目前地層取芯鉆頭容易導(dǎo)致蹩鉆、卡鉆等事故發(fā)生的不足。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種地層取芯鉆頭，該鉆頭的外輪廓在橫截面上表現(xiàn)為非圓形。優(yōu)選地，該鉆頭的外輪廓在橫截面上表現(xiàn)出的非圓形包括橢圓形、三角形、圓角三角形、直角矩形、圓角矩形、直角多邊形或者圓角多邊形。優(yōu)選地，該鉆頭的內(nèi)孔在橫截面上表現(xiàn)為圓形。優(yōu)選地，該鉆頭的內(nèi)孔在橫截面上表現(xiàn)為非圓形。優(yōu)選地，該鉆頭的內(nèi)孔在橫截面上表現(xiàn)出的非圓形包括橢圓形、三角形、圓角三角形、直角矩形、圓角矩形、直角多邊形或者圓角多邊形。優(yōu)選地，該鉆頭的軸心與連接該鉆頭的鉆桿的軸心重合。本實(shí)用新型還提供了一種地層取芯鉆具，包含鉆桿以及與該鉆桿連接的如前所述的地層取芯鉆頭。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種外輪廓在橫截面上表現(xiàn)為非圓形比如橢圓形的鉆頭，可降低取樣時(shí)蹩鉆或者卡鉆現(xiàn)象發(fā)生的幾率。本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種外輪廓及內(nèi)孔在橫截面上均表現(xiàn)為非圓形比如橢圓形的鉆頭，可有效防止取樣時(shí)蹩鉆或者卡鉆現(xiàn)象的發(fā)生。本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的包含上述鉆頭的鉆具在進(jìn)行取樣時(shí)，能夠很方便地取出整個(gè)鉆具。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例的地層取芯鉆頭在取樣時(shí)的剖視示意圖。圖2為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的地層取芯鉆頭在取樣時(shí)的剖視示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。經(jīng)過(guò)發(fā)明人的分析，目前使用的取芯鉆頭容易產(chǎn)生卡鉆、蹩鉆等的主要原因是，鉆頭內(nèi)外徑與巖石的取樣孔徑之間間隙太小，鉆頭的頭部鉆下的巖屑(巖石顆粒)通過(guò)鉆頭上的排屑槽，難以順暢地進(jìn)入豎向井中從而造成加上排屑困難。如果在鉆進(jìn)過(guò)程中，取芯儀再有少量上下滑移，則更容易發(fā)生卡鉆。如圖I所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的地層取芯鉆頭，其內(nèi)孔在橫截面上表現(xiàn)為圓形而外輪廓在橫截面上表現(xiàn)為橢圓形。將本實(shí)用新型實(shí)施例的鉆頭安裝到適配的鉆桿上時(shí)，鉆頭I的內(nèi)孔的圓心落在鉆桿(圖中未示出)的軸心上，鉆桿的軸心為鉆頭I的旋轉(zhuǎn)軸心。由于鉆頭的外輪廓在橫截面上表現(xiàn)為橢圓形，因此鉆頭I跟隨鉆桿高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)在地層3中鉆出一個(gè)直徑等于該橢圓形長(zhǎng)軸的圓孔，而鉆頭內(nèi)部會(huì)取下與內(nèi)孔直徑相等或稍小的巖心2 (鉆頭I所取到的地層樣本)。鉆頭I地層3高速摩擦而產(chǎn)生的碎屑，可順著設(shè)置在鉆頭I外表面上的外排屑槽 12以及內(nèi)表面上的內(nèi)排屑槽11順利排出，從而在鉆頭I的內(nèi)部留下圓柱形的巖心2。鉆頭I在鉆桿的帶動(dòng)作用下對(duì)地層3進(jìn)行取樣時(shí)，由于鉆頭I的外輪廓在橫截面上表現(xiàn)為橢圓形，從而使得鉆頭I從外部看為扁的，因此在旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)在地層3中產(chǎn)生直徑與該橢圓長(zhǎng)軸相等的圓孔，從而橢圓形外表面的鉆頭I與該圓孔之間會(huì)留下間隙，該間隙的最大處為鉆頭I橢圓形外表面的短軸處。正是由于鉆頭與外部的地層3之間留有間隙，因此可有效降低取樣時(shí)蹩鉆或者卡鉆現(xiàn)象發(fā)生的幾率。實(shí)際上，本實(shí)用新型實(shí)施例中的鉆頭，其外輪廓在橫截面上除了可以表現(xiàn)為上述的橢圓形之外，也可以表現(xiàn)為三角形、圓角三角形、直角矩形、圓角矩形、直角多邊形、圓角多邊形等等各種的非圓形中的一種。外輪廓的橫截面為非圓形的鉆頭在鉆桿的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，就可以在地層上鉆出一個(gè)圓形的孔并且鉆頭內(nèi)部可獲得巖心。其中在地層中鉆出的圓形的孔，其半徑等于鉆頭外輪廓上的各點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸心的最大距離。如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種鉆頭，其外輪廓的橫截面表現(xiàn)為橢圓形或者其他的一種非圓形的同時(shí)，其內(nèi)孔的橫截面也為橢圓形、三角形、圓角三角形、直角矩形、圓角矩形、直角多邊形、圓角多邊形等等的一種非圓形。請(qǐng)同時(shí)參考圖I所示實(shí)施例，鉆頭I在地層3中鉆出圓孔時(shí)，鉆頭I的內(nèi)孔中會(huì)形成圓柱形巖心2。在鉆頭的內(nèi)孔的橫截面為橢圓形時(shí)，圓柱形巖心的直徑等于內(nèi)孔橢圓形短軸的尺寸。在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，如果鉆頭內(nèi)孔的橫截面是其他種類的非圓形，則所取得的圓柱形的巖心的半徑，等于鉆頭的內(nèi)孔上各點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸心的最小距離。如圖2所示的實(shí)施例在鉆頭I與地層3之間留下間隙的同時(shí)，其與內(nèi)部的巖心2之間也留下了間隙，鉆頭I內(nèi)部與巖心2之間的間隙最大處，為鉆頭I內(nèi)孔橢圓形長(zhǎng)軸處。鉆頭I內(nèi)表面上分布著內(nèi)排屑槽11，外表面上分布著外排屑槽12。如圖2所示的實(shí)施例，使得鉆頭不會(huì)與被鉆物體包裹在一起，減少了鉆頭與被鉆物體之間的摩擦，相比圖I所示實(shí)施例進(jìn)一步降低了鉆頭取樣時(shí)蹩鉆或者卡鉆現(xiàn)象的發(fā)生，解決了現(xiàn)有技術(shù)容易卡鉆的問(wèn)題。本實(shí)用新型實(shí)施例的地層取芯鉆具，主要包括鉆桿以及如前所述的各種鉆頭中的一種。該鉆桿與鉆頭相連接后，鉆桿的軸心與鉆頭的軸心重合，且二者的軸心即為鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸心。本實(shí)用新型的實(shí)施例在應(yīng)用時(shí)旋轉(zhuǎn)摩擦阻力減小，由于鉆頭外表面上設(shè)置的排屑槽及內(nèi)表面上設(shè)置的排屑槽排屑順暢，且在儀器微量移動(dòng)后，仍能安全鉆進(jìn)，防卡效果非常
顯著。 雖然本實(shí)用新型所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實(shí)用新型而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型。任何本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種地層取芯鉆頭，其特征在于，該鉆頭的外輪廓在橫截面上表現(xiàn)為非圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地層取芯鉆頭，其特征在于， 該鉆頭的外輪廓在橫截面上表現(xiàn)出的非圓形包括橢圓形、三角形、圓角三角形、直角矩形、圓角矩形、直角多邊形或者圓角多邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地層取芯鉆頭，其特征在于， 該鉆頭的內(nèi)孔在橫截面上表現(xiàn)為圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地層取芯鉆頭，其特征在于， 該鉆頭的內(nèi)孔在橫截面上表現(xiàn)為非圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地層取芯鉆頭，其特征在于， 該鉆頭的內(nèi)孔在橫截面上表現(xiàn)出的非圓形包括橢圓形、三角形、圓角三角形、直角矩形、圓角矩形、直角多邊形或者圓角多邊形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的地層取芯鉆頭，其特征在于， 該鉆頭的軸心與連接該鉆頭的鉆桿的軸心重合。
7.一種地層取芯鉆具，其特征在于，包含鉆桿以及與該鉆桿連接的如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的地層取芯鉆頭。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種地層取芯鉆頭及一種地層取芯鉆具，克服目前地層取芯鉆頭容易導(dǎo)致蹩鉆、卡鉆等事故發(fā)生的不足，該地層取芯鉆頭的外輪廓在橫截面上表現(xiàn)為非圓形，該地層取芯鉆具包含鉆桿以及與該鉆桿連接的如前所述的地層取芯鉆頭。本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的外輪廓在橫截面上表現(xiàn)為非圓形比如橢圓形的鉆頭，可降低取樣時(shí)蹩鉆或者卡鉆現(xiàn)象發(fā)生的幾率。
文檔編號(hào)E21B25/00GK202380978SQ20112053956
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者譚顯忠, 賽芳, 趙江波 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司