地層取芯鑽頭及地層取芯鑽具的製作方法

2023-10-22 21:04:52

專利名稱：地層取芯鑽頭及地層取芯鑽具的製作方法
技術領域：
本發明涉及地層勘探測試設備，尤其涉及一種地層取芯鑽頭及包含該鑽頭的一種地層取芯鑽具。
背景技術：
石油勘探需要獲取地層巖芯樣本，機械式旋轉井壁取芯儀就是一種在井壁上橫向鑽取巖心樣本的儀器，它所配備的旋轉鑽頭是一個非常重要的工具。旋轉鑽頭為空心結構，其內外圓與被鑽物體如地層或者巖心等等緊密接觸，產生較大摩擦。一旦鑽屑多或儀器微量移動，都將出現粘卡現象而導致蹩鑽、卡鑽等事故發生。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服目前地層取芯鑽頭容易導致蹩鑽、卡鑽等事故發生的不足。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種地層取芯鑽頭，該鑽頭的橫截面為圓環，該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心，均沒有落在該鑽頭的旋轉軸心上。優選地，該鑽頭的旋轉軸心與連接該鑽頭的鑽杆的軸心重合。優選地，該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心重合。優選地，該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心不重合。本發明還提供了一種地層取芯鑽具，包含鑽杆及與該鑽杆連接的鑽頭，該鑽頭的橫截面為圓環，該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心均沒有落在該鑽頭的旋轉軸心上。優選地，該鑽頭的旋轉軸心與該鑽杆的軸心重合。優選地，該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心重合。優選地，該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心不重合。與現有技術相比，本發明的實施例提供了一種橫截面上內圓與外圓的圓心均沒落在旋轉軸心上的鑽頭，有效防止了取樣時蹩鑽或者卡鑽現象的發生。包含該鑽頭的鑽具在進行取樣時，能夠很方便地取出整個鑽具。本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。


附圖用來提供對本發明技術方案的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用於解釋本發明的技術方案，並不構成對本發明技術方案的限制。圖1為本發明實施例的地層取芯鑽具中的鑽頭在取樣時的剖視示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。經過發明人的分析，目前使用的取芯鑽頭容易產生卡鑽、蹩鑽等的主要原因是，鑽頭內外徑與巖石的取樣孔徑之間間隙太小，鑽頭的頭部鑽下的巖屑(巖石顆粒)通過鑽頭上的排屑槽，難以順暢地進入豎向井中從而造成加上排屑困難。如果在鑽進過程中，取芯儀再有少量上下滑移，則更容易發生卡鑽。本發明實施例的地層取芯鑽具包括鑽杆以及鑽頭，其中鑽頭安裝在鑽杆上。如圖 1所示，鑽頭1的橫截面為圓環，該圓環的內圓與外圓的圓心重合(同心)，但並不落在鑽頭1 的安裝軸心或者旋轉軸心上。如此，安裝在鑽杆(圖中未示出)上的鑽頭1的軸心12與鑽杆的軸心21之間存在偏移量(偏心量)E0鑽杆的軸心21與鑽頭1旋轉時的旋轉軸心重合。鑽頭1在鑽杆的帶動作用下對地層3進行取樣時，由於鑽頭1的外圓的圓心與鑽頭1的旋轉軸心存在偏差，因此鑽頭1的外表面與周圍的地層3之間會留下間隙，而且鑽頭 1與地層3之間的鑽頭外最大間隙D等於兩倍的偏心量E。同樣地，由於鑽頭1的內圓的圓心與鑽頭1的旋轉軸心存在偏差，因此鑽頭1的內表面與鑽頭1中的巖芯2 (鑽頭1所取到的地層樣本)的外表面之間也會留下間隙。在鑽頭1的截面由兩個同心的圓所形成時，鑽頭 1與巖心2之間的鑽頭內最大間隙B也等於兩倍的偏心量E。本發明的實施例中，鑽頭1橫截面上的內圓與外圓的圓心不相重合時，只要二者的圓心均沒有落在該鑽頭的旋轉軸心上(也即內圓與外圓與鑽頭的旋轉軸心分別存在不等的偏心量)時，安裝到鑽杆上進行取樣時，鑽頭與地層及巖心之間，同樣可以分別留下間隙， 從而使得鑽頭不會與被鑽物體包裹在一起，減少了鑽頭與被鑽物體之間的摩擦，解決了現有技術容易卡鑽的問題。本發明的實施例在應用時旋轉摩擦阻力減小，由於鑽頭1外表面上設置的排屑槽 11及內表面上設置的排屑槽(圖中未示出)排屑順暢，且在儀器微量移動後，仍能安全鑽進， 防卡效果非常顯著。本發明的實施例利用偏心遠離，使空心旋轉的鑽頭的內圓、外圓分別與旋轉軸心分別產生偏心量。在這種原理下，鑽頭與被鑽物體的表面會產生一定的空隙，使空心鑽頭的內孔(內圓)和外圓均不易與被鑽物體包裹在一起，減少鑽頭與被鑽物體之間的摩擦面，從而達到防卡鑽的目的。本發明的實施例中偏心量E的大小決定著鑽頭與巖心之間的間隙大小，以及鑽頭與周圍地層之間的間隙大小。根據不同地層的巖性，可以設計不同偏心量的鑽頭，以適應不同的巖石。雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便於理解本發明而採用的實施方式，並非用以限定本發明。任何本發明所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本發明所揭露的精神和範圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化， 但本發明的專利保護範圍，仍須以所附的權利要求書所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種地層取芯鑽頭，該鑽頭的橫截面為圓環，該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心，均沒有落在該鑽頭的旋轉軸心上。
2.根據權利要求1所述的地層取芯鑽頭，其中 該鑽頭的旋轉軸心與連接該鑽頭的鑽杆的軸心重合。
3.根據權利要求1或2所述的地層取芯鑽頭，其中 該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心重合。
4.根據權利要求1或2所述的地層取芯鑽頭，其中 該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心不重合。
5.一種地層取芯鑽具，包含鑽杆及與該鑽杆連接的鑽頭，該鑽頭的橫截面為圓環，該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心均沒有落在該鑽頭的旋轉軸心上。
6.根據權利要求5所述的地層取芯鑽具，其中 該鑽頭的旋轉軸心與該鑽杆的軸心重合。
7.根據權利要求5或6所述的地層取芯鑽具，其中 該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心重合。
8.根據權利要求5或6所述的地層取芯鑽具，其中 該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心不重合。
全文摘要
本發明公開了一種地層取芯鑽頭及地層取芯鑽具，克服目前地層取芯鑽頭容易導致蹩鑽、卡鑽等事故發生的不足，其中該鑽頭的橫截面為圓環，該圓環的內圓的圓心與外圓的圓心，均沒有落在該鑽頭的旋轉軸心上。與現有技術相比，本發明的實施例提供了一種橫截面上內圓與外圓的圓心均沒落在旋轉軸心上的鑽頭，有效防止了取樣時蹩鑽或者卡鑽現象的發生。包含該鑽頭的鑽具在進行取樣時，能夠很方便地取出整個鑽具。
文檔編號E21B10/00GK102434106SQ201110432119
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者譚顯忠, 賽芳, 趙江波 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司