专利名称：地层取芯钻头及地层取芯钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及地层勘探测试设备，尤其涉及一种地层取芯钻头及包含该钻头的一种地层取芯钻具。
背景技术：
石油勘探需要获取地层岩芯样本，机械式旋转井壁取芯仪就是一种在井壁上横向 钻取岩心样本的仪器，它所配备的旋转钻头是一个非常重要的工具。旋转钻头为空心结构，其内外圆与被钻物体如地层或者岩心等等紧密接触，产生较大摩擦。一旦钻屑多或仪器微量移动，都将出现粘卡现象而导致蹩钻、卡钻等事故发生。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服目前地层取芯钻头容易导致蹩钻、卡钻等事故发生的不足。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种地层取芯钻头，该钻头的外轮廓在横截面上表现为非圆形。优选地，该钻头的外轮廓在横截面上表现出的非圆形包括椭圆形、三角形、圆角三角形、直角矩形、圆角矩形、直角多边形或者圆角多边形。优选地，该钻头的内孔在横截面上表现为圆形。优选地，该钻头的内孔在横截面上表现为非圆形。优选地，该钻头的内孔在横截面上表现出的非圆形包括椭圆形、三角形、圆角三角形、直角矩形、圆角矩形、直角多边形或者圆角多边形。优选地，该钻头的轴心与连接该钻头的钻杆的轴心重合。本实用新型还提供了一种地层取芯钻具，包含钻杆以及与该钻杆连接的如前所述的地层取芯钻头。与现有技术相比，本实用新型的实施例提供了一种外轮廓在横截面上表现为非圆形比如椭圆形的钻头，可降低取样时蹩钻或者卡钻现象发生的几率。本实用新型的实施例提供了一种外轮廓及内孔在横截面上均表现为非圆形比如椭圆形的钻头，可有效防止取样时蹩钻或者卡钻现象的发生。本实用新型的实施例提供的包含上述钻头的钻具在进行取样时，能够很方便地取出整个钻具。
图I为本实用新型实施例的地层取芯钻头在取样时的剖视示意图。图2为本实用新型另一实施例的地层取芯钻头在取样时的剖视示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。经过发明人的分析，目前使用的取芯钻头容易产生卡钻、蹩钻等的主要原因是，钻头内外径与岩石的取样孔径之间间隙太小，钻头的头部钻下的岩屑(岩石颗粒)通过钻头上的排屑槽，难以顺畅地进入竖向井中从而造成加上排屑困难。如果在钻进过程中，取芯仪再有少量上下滑移，则更容易发生卡钻。如图I所示，本实用新型实施例的地层取芯钻头，其内孔在横截面上表现为圆形而外轮廓在横截面上表现为椭圆形。将本实用新型实施例的钻头安装到适配的钻杆上时，钻头I的内孔的圆心落在钻杆(图中未示出)的轴心上，钻杆的轴心为钻头I的旋转轴心。由于钻头的外轮廓在横截面上表现为椭圆形，因此钻头I跟随钻杆高速旋转时，会在地层3中钻出一个直径等于该椭圆形长轴的圆孔，而钻头内部会取下与内孔直径相等或稍小的岩心2 (钻头I所取到的地层样本)。钻头I地层3高速摩擦而产生的碎屑，可顺着设置在钻头I外表面上的外排屑槽 12以及内表面上的内排屑槽11顺利排出，从而在钻头I的内部留下圆柱形的岩心2。钻头I在钻杆的带动作用下对地层3进行取样时，由于钻头I的外轮廓在横截面上表现为椭圆形，从而使得钻头I从外部看为扁的，因此在旋转时会在地层3中产生直径与该椭圆长轴相等的圆孔，从而椭圆形外表面的钻头I与该圆孔之间会留下间隙，该间隙的最大处为钻头I椭圆形外表面的短轴处。正是由于钻头与外部的地层3之间留有间隙，因此可有效降低取样时蹩钻或者卡钻现象发生的几率。实际上，本实用新型实施例中的钻头，其外轮廓在横截面上除了可以表现为上述的椭圆形之外，也可以表现为三角形、圆角三角形、直角矩形、圆角矩形、直角多边形、圆角多边形等等各种的非圆形中的一种。外轮廓的横截面为非圆形的钻头在钻杆的带动下高速旋转时，就可以在地层上钻出一个圆形的孔并且钻头内部可获得岩心。其中在地层中钻出的圆形的孔，其半径等于钻头外轮廓上的各点到旋转轴心的最大距离。如图2所示，本实用新型实施例的另一种钻头，其外轮廓的横截面表现为椭圆形或者其他的一种非圆形的同时，其内孔的横截面也为椭圆形、三角形、圆角三角形、直角矩形、圆角矩形、直角多边形、圆角多边形等等的一种非圆形。请同时参考图I所示实施例，钻头I在地层3中钻出圆孔时，钻头I的内孔中会形成圆柱形岩心2。在钻头的内孔的横截面为椭圆形时，圆柱形岩心的直径等于内孔椭圆形短轴的尺寸。在本实用新型的其他实施例中，如果钻头内孔的横截面是其他种类的非圆形，则所取得的圆柱形的岩心的半径，等于钻头的内孔上各点到旋转轴心的最小距离。如图2所示的实施例在钻头I与地层3之间留下间隙的同时，其与内部的岩心2之间也留下了间隙，钻头I内部与岩心2之间的间隙最大处，为钻头I内孔椭圆形长轴处。钻头I内表面上分布着内排屑槽11，外表面上分布着外排屑槽12。如图2所示的实施例，使得钻头不会与被钻物体包裹在一起，减少了钻头与被钻物体之间的摩擦，相比图I所示实施例进一步降低了钻头取样时蹩钻或者卡钻现象的发生，解决了现有技术容易卡钻的问题。本实用新型实施例的地层取芯钻具，主要包括钻杆以及如前所述的各种钻头中的一种。该钻杆与钻头相连接后，钻杆的轴心与钻头的轴心重合，且二者的轴心即为钻头旋转时的旋转轴心。本实用新型的实施例在应用时旋转摩擦阻力减小，由于钻头外表面上设置的排屑槽及内表面上设置的排屑槽排屑顺畅，且在仪器微量移动后，仍能安全钻进，防卡效果非常
显著。 虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1.一种地层取芯钻头，其特征在于，该钻头的外轮廓在横截面上表现为非圆形。
2.根据权利要求I所述的地层取芯钻头，其特征在于， 该钻头的外轮廓在横截面上表现出的非圆形包括椭圆形、三角形、圆角三角形、直角矩形、圆角矩形、直角多边形或者圆角多边形。
3.根据权利要求I所述的地层取芯钻头，其特征在于， 该钻头的内孔在横截面上表现为圆形。
4.根据权利要求I所述的地层取芯钻头，其特征在于， 该钻头的内孔在横截面上表现为非圆形。
5.根据权利要求4所述的地层取芯钻头，其特征在于， 该钻头的内孔在横截面上表现出的非圆形包括椭圆形、三角形、圆角三角形、直角矩形、圆角矩形、直角多边形或者圆角多边形。
6.根据权利要求1、3或4所述的地层取芯钻头，其特征在于， 该钻头的轴心与连接该钻头的钻杆的轴心重合。
7.一种地层取芯钻具，其特征在于，包含钻杆以及与该钻杆连接的如权利要求I至6中任一项权利要求所述的地层取芯钻头。
专利摘要本实用新型公开了一种地层取芯钻头及一种地层取芯钻具，克服目前地层取芯钻头容易导致蹩钻、卡钻等事故发生的不足，该地层取芯钻头的外轮廓在横截面上表现为非圆形，该地层取芯钻具包含钻杆以及与该钻杆连接的如前所述的地层取芯钻头。本实用新型的实施例提供的外轮廓在横截面上表现为非圆形比如椭圆形的钻头，可降低取样时蹩钻或者卡钻现象发生的几率。
文档编号E21B25/00GK202380978SQ20112053956
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者谭显忠, 赛芳, 赵江波 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司