CN203547543U - 一种尖圆齿微取芯钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种尖圆齿微取芯钻头，包括接头、基体、刀翼和切削齿，以钻头使用时的前进方向为前方，接头与基体的后端连接，刀翼为多个，分布于基体前部的圆周上，切削齿设于刀翼中前段的表面，基体前端端面的中心前方设置有用于获取微小岩心的取芯空间，多个刀翼的中前段分布于取芯空间的周围；基体前端端面中位于取芯空间所在区域的位置设置有用于使微小岩心断裂的尖圆齿，尖圆齿的前部为外凸圆弧形的尖部，尖圆齿的尖部指向正前方或斜前方。本实用新型通过在取芯空间的后方设置尖圆齿，能使微小岩心快速断裂，并随着钻井液由井眼排出，对后续钻井工作具有重要指导意义；本钻头采用尖圆齿结构可以减小取芯空间的长度，保持钻头结构稳固。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种主要用于石油天然气钻井的微取芯钻头，尤其涉及一种具有快速使岩心断裂功能的尖圆齿微取芯钻头。
背景技术
近年来，各个油田对石油天然气的开发周期和安全性的要求越来越高，与之相配套的的各种工具在性能上有了很大的提高，在钻进过程中对钻头的机械钻速和进尺的要求也越来越高。比如，地质录井需要识别岩屑和完成井下地质剖面，但是传统的PDC钻头在硬地层中钻进时岩屑细小，给岩屑识别带来困难。当前，市场中已经出现了一种微取芯钻头，该钻头的结构特点是钻头心部没有切削齿参与切削，钻头某两个刀翼之间的水道较其它水道较深，在水道侧壁设置一岩心断裂结构，在钻进过程中会形成岩心，岩心与断裂结构接触后会自动断裂，断裂的岩心随钻井液一起排出井底。这种结构提高了钻头的机械钻速，通过钻井液携带出的岩心可进行地层岩性检测，但是结构相对较为复杂，需要断芯结构和深排屑槽，水道较深的刀翼，在扭矩较大的情况下会存在断刀翼的风险。因此提高钻头的钻井效率和安全性十分关键，缺一不可。
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具有快速使岩心断裂功能且结构稳固的尖圆齿微取芯钻头。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头包括接头、基体、刀翼和切削齿，以所述钻头使用时的前进方向为前方，所述接头与所述基体的后端连接，所述刀翼为多个，分布于所述基体前部的圆周上，所述切削齿设于所述刀翼中前段的表面，所述基体前端端面的中心前方设置有用于获取微小岩心的取芯空间，所述多个刀翼的中前段分布于所述取芯空间的周围；所述基体前端端面中位于所述取芯空间所在区域的位置设置有用于使所述微小岩心断裂的尖圆齿，所述尖圆齿的前部为外凸圆弧形的尖部，所述尖圆齿的尖部指向正前方或斜前方。
应用时，尖圆齿的尖部能够快速使取芯空间的微小岩心断裂，并能够通过调节尖圆齿的长度、安装位置以及其尖部的指向来调节岩心成形的长度、完整度，应用方便。
具体地，所述取芯空间的直径为M，3mm≤M≤25mm。取芯长度不宜过长，避免掉入井底重复切削。
优选地，所述尖圆齿为PDC复合齿、热稳定聚晶齿或硬质合金齿。
根据实际应用需求，所述尖圆齿位于所述基体前端端面的正中位置，所述尖圆齿的尖部指向与正前方之间的夹角为α，0°≤α＜90°；作为优选，所述夹角α的取值范围为0°≤α＜45°。
根据需要，所述尖圆齿的后部与正前方之间的夹角为β，0°≤β＜90°；所述尖圆齿具有侧转角γ，-20°≤γ＜20°。
所述尖圆齿也可位于所述基体前端端面正中外侧的位置，则所述尖圆齿远离所述基体前端端面正中位置的距离以所述尖圆齿的尖部位于所述取芯空间内为限。
具体地，所述尖圆齿微取芯钻头为全面钻进PDC胎体钻头、全面钻进PDC钢体钻头或全面钻进孕镶钻头，钻头直径在4”至26”之间。
为了便于排泄岩心，所述基体上位于相邻的所述刀翼之间位置设有水眼，靠近所述尖圆齿的所述水眼的直径大于所述微小岩心的直径，靠近所述尖圆齿的所述水眼的喷嘴为固定式或可变式。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型通过在取芯空间的后方设置尖圆齿，能使微小岩心快速断裂，并随着钻井液由井眼排出，对后续钻井工作具有重要指导意义；本钻头采用尖圆齿结构可以减小取芯空间的长度，保持钻头结构稳固。
附图说明
图1是本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头的立体结构示意图；
图2是本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头的轴向剖视图，图中只示出了一半，另一半为对称结构，图中还示出了应用时才会产生的微小岩心8，以便于理解；
图3是本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头的尖圆齿的安装结构示意图之一；
图4是本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头的尖圆齿的安装结构示意图之二；
图5是本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头的尖圆齿的安装结构示意图之三；
图6是本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头的尖圆齿的安装结构示意图之四；
图7是本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头的尖圆齿的安装结构示意图之五；
图8是本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头的尖圆齿的安装结构示意图之六；
图9是本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头的尖圆齿的安装结构示意图之七；
图10是本实用新型所述尖圆齿的外形结构示意图之一；
图11是本实用新型所述尖圆齿的外形结构示意图之二；
图12是本实用新型所述尖圆齿的外形结构示意图之三；
图13是本实用新型所述尖圆齿的外形结构示意图之四；
图14是本实用新型所述尖圆齿的外形结构示意图之五；
图15是本实用新型所述尖圆齿的外形结构示意图之六；
图16是本实用新型所述尖圆齿的外形结构示意图之七；
图17是本实用新型所述尖圆齿的外形结构示意图之八。
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，本实用新型所述尖圆齿微取芯钻头包括接头1、基体3、刀翼5和切削齿6，以所述钻头使用时的前进方向为前方（即图2中的上方），接头1与基体3的后端连接（本例为一体成型结构），刀翼5为多个，分布于基体3前部的圆周上，切削齿6设于刀翼5中前段的表面，基体3前端端面的中心前方设置有用于获取微小岩心的取芯空间（即图2中的微小岩心8所在的空间，图中未单独标记），多个刀翼5的中前段分布于取芯空间的周围；基体3的前端端面中位于取芯空间所在区域的位置设置有用于使微小岩心8断裂的尖圆齿9，尖圆齿9的前部为外凸圆弧形的尖部，尖圆齿9的尖部指向正前方或斜前方。图1和图2中还示出了卸扣槽2，刀翼5后段的保径4和相邻刀翼5之间的基体3上的水眼7，这些均为常规结构；其中靠近尖圆齿9的水眼7的直径大于微小岩心8的直径，靠近尖圆齿9的水眼7的喷嘴为固定式或可变式。
上述结构中，取芯空间的直径为M（图中未标记），3mm≤M≤25mm；尖圆齿9为PDC复合齿、热稳定聚晶齿或硬质合金齿；所述尖圆齿微取芯钻头为全面钻进PDC胎体钻头、全面钻进PDC钢体钻头或全面钻进孕镶钻头，钻头直径在4”至26”之间。
尖圆齿9的安装结构有多种变化，如下所示：
如图3所示，尖圆齿9位于基体3（见图2的基体3）前端端面的正中位置，尖圆齿9的尖部指向与正前方（图3中的正上方）之间的夹角为α，0°≤α＜90°；夹角α的优选取值范围为0°≤α＜45°，图3中大约为30°。
如图4所示，尖圆齿9位于基体3（见图2的基体3）前端端面的正中位置，尖圆齿9的尖部指向与正前方（图4中的正上方）之间的夹角为α，0°≤α＜90°；夹角α的优选取值范围为0°≤α＜45°，图3中大约为30°。本例与图3相比，夹角α分别位于正前方轴线的两侧，互为相反角，其本质一样。
如图5所示，尖圆齿9位于基体3（见图2的基体3）前端端面正中外侧的位置，则尖圆齿9远离基体3的前端端面正中位置的距离以尖圆齿9的尖部位于取芯空间内为限。图5中的尖圆齿9较为接近基体3前端端面的正中位置，其尖部指向与正前方（图5中的正上方）之间的夹角大约为15°。
如图6所示，尖圆齿9位于基体3（见图2的基体3）前端端面正中外侧的位置，尖圆齿9较为远离基体3前端端面的正中位置，其尖部指向与正前方（图6中的正上方）之间的夹角大约为45°。
图7则与图5本质相同，只是尖圆齿9位于基体3前端端面的正中位置的另一侧。
图8则与图6本质相同，只是尖圆齿9位于基体3前端端面的正中位置的另一侧。
如图9所示，尖圆齿9的后部与正前方之间的夹角为β，0°≤β＜90°；尖圆齿9还具有侧转角γ，-20°≤γ＜20°。
尖圆齿9的外形结构有多种变化，下面介绍部分优选实例：
如图10所示，尖圆齿9的整体较为圆滑、对称。
如图11所示，尖圆齿9的整体对称，前部相对图10更加尖锐。
如图12所示，尖圆齿9的整体对称，前部相对图11更加尖锐。
如图13所示，尖圆齿9的整体对称，中部边缘为圆柱形。
如图14所示，尖圆齿9的整体不对称，一侧为相对圆滑的锥面，另一侧为相对尖锐的锥面。
如图15所示，尖圆齿9与图14对称，本质相同。
如图16所示，尖圆齿9的整体不对称，一侧相对圆滑且中部为柱面，另一侧为相对尖锐的锥面。
如图17所示，尖圆齿9与图16对称，本质相同。
上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。
Claims (10)
1.一种尖圆齿微取芯钻头，包括接头、基体、刀翼和切削齿，以所述钻头使用时的前进方向为前方，所述接头与所述基体的后端连接，所述刀翼为多个，分布于所述基体前部的圆周上，所述切削齿设于所述刀翼中前段的表面，所述基体前端端面的中心前方设置有用于获取微小岩心的取芯空间，所述多个刀翼的中前段分布于所述取芯空间的周围；其特征在于：所述基体前端端面中位于所述取芯空间所在区域的位置设置有用于使所述微小岩心断裂的尖圆齿，所述尖圆齿的前部为外凸圆弧形的尖部，所述尖圆齿的尖部指向正前方或斜前方。
2.根据权利要求1所述的尖圆齿微取芯钻头，其特征在于：所述取芯空间的直径为M，3mm≤M≤25mm。
3.根据权利要求1所述的尖圆齿微取芯钻头，其特征在于：所述尖圆齿为PDC复合齿、热稳定聚晶齿或硬质合金齿。
4.根据权利要求1、2或3所述的尖圆齿微取芯钻头，其特征在于：所述尖圆齿位于所述基体前端端面的正中位置，所述尖圆齿的尖部指向与正前方之间的夹角为α，0°≤α＜90°。
5.根据权利要求4所述的尖圆齿微取芯钻头，其特征在于：所述夹角α的取值范围为0°≤α＜45°。
6.根据权利要求4所述的尖圆齿微取芯钻头，其特征在于：所述尖圆齿的后部与正前方之间的夹角为β，0°≤β＜90°。
7.根据权利要求6所述的尖圆齿微取芯钻头，其特征在于：所述尖圆齿具有侧转角γ，-20°≤γ＜20°。
8.根据权利要求1、2或3所述的尖圆齿微取芯钻头，其特征在于：所述尖圆齿位于所述基体前端端面正中外侧的位置，所述尖圆齿远离所述基体前端端面正中位置的距离以所述尖圆齿的尖部位于所述取芯空间内为限。
9.根据权利要求1、2或3所述的尖圆齿微取芯钻头，其特征在于：所述尖圆齿微取芯钻头为全面钻进PDC胎体钻头、全面钻进PDC钢体钻头或全面钻进孕镶钻头，钻头直径在4”至26”之间。
10.根据权利要求1、2或3所述的尖圆齿微取芯钻头，其特征在于：所述基体上位于相邻的所述刀翼之间位置设有水眼，靠近所述尖圆齿的所述水眼的直径大于所述微小岩心的直径，靠近所述尖圆齿的所述水眼的喷嘴为固定式或可变式。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN107420045A (zh) * | 2016-05-23 | 2017-12-01 | 瓦瑞尔欧洲联合股份公司 | 具有带凹形芯切削器的芯容座的固定切削器钻头 |
| CN111456642A (zh) * | 2019-01-18 | 2020-07-28 | 西南石油大学 | 一种微心复合钻头 |
| CN113982491A (zh) * | 2020-07-26 | 2022-01-28 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 锥齿结构微心pdc钻头 |
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