一种用于快速钻进的取芯钻头的制作方法

1.本发明属于地质勘探技术领域，具体涉及一种用于快速钻进的取芯钻头。


背景技术：

2.岩芯是在地质勘探中，按勘察得到的地层层位和设计深度，向井内下入取芯工具,钻取出的岩石样品。岩芯是了解地下油层及所含流体特征最直观、最实际的资料。目前对于获取岩芯基本上都是采用取芯钻头进行钻进，取芯钻头在钻进过程中产生的岩芯一般需要采用特殊的取芯工具把岩石成块地取出。
3.目前取芯钻头的钻井液通道一般都是朝向刀翼上的主切削齿（即刀翼上最下方的切削齿），以便于对切削齿进行冲击以及冷却，但是当取芯钻头在钻进软弱地层、粘质地层时，切削齿周围土体粘附严重的问题，土体粘附一方便阻碍了碎屑的排出，而碎屑排出困难就会导致碎屑堆积，在取芯钻头旋转冲击作用下粘附在切削齿上的情况加重，进而降低切削齿的切削进度。


技术实现要素：

4.本发明为了解决取芯钻头在钻进软弱地层以及粘质地层时由于土体粘附而导致的碎屑排屑困难以及降低切削齿切削进度的问题，而提供一种用于快速钻进的取芯钻头，能够调节钻井液的喷出方向，使得钻井液既能够对切削齿进行冲洗和冷却，同时又能够对碎屑进行冲击和破坏形成颗粒更小的碎屑，从而利于碎屑的排出，达到提高钻进效率的目的。
5.为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于快速钻进的取芯钻头，包括钻头本体，钻头本体的下端具有多个刀翼，每一个刀翼上安装有多个切削齿，钻头本体的中部形成有取芯通道，其特征在于，所述钻头本体上开设有主钻井液通道，主钻井液通道连通有第一通道和第二通道，所述第一通道的出口朝向刀翼上的主切削齿方向，所述第二通道的出口位于刀翼的上部，并且所述第二通道的出口倾斜向下的开设在刀翼的上部，并且所述第二通道的出口方向与钻头本体的旋转方向相反。
6.在一些实施例中，所述第二通道上配设有用于控制第二通道开关的控制结构。
7.在一些实施例中，所述控制结构包括开设在钻头本体上的进液通道和安装腔体，所述安装腔体内设置有活塞体，所述安装腔体与第二通道之间具有贯通孔，所述活塞体的上端位于安装腔体内并与安装腔体的内壁密封配合，所述活塞体的下端能够穿过贯通孔并伸入到第二通道内，所述活塞体的顶部与安装腔体的底部之间设置有弹簧，所述进液通道连通在安装腔体的下端以使得进液通道内输入压力油的时候能够克服弹簧的作用力而带动活塞体向上运动。
8.在一些实施例中，所述钻头本体上远离刀翼的一端开设有环形腔体，所述进液通道与环形腔体相互连通，所述环形腔体配设有呈环形的转动环，所述转动环上设有与环形
腔体相互连通的接头，所述接头与外部的管道相互连通，所述转动环配设有密封端盖。
9.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的用于快速钻进的取芯钻头在使用过程中，在钻进软弱地层和粘质地层时，由于刀翼上的切削齿切割时的作用力较小，向钻头本体内的环形腔体内注入压力油，压力油进入到进液通道之后进入到安装腔体的下部，从而使得带动活塞体克服弹簧的阻力作用向上运动，进而带动活塞体的下端远离第二通道，从而使得第二通道处于开启状态；主钻井液通道中通入的钻井液一方面通过第一通道持续对刀翼上的各个切削齿进行冲洗和冷却，同时伴随着钻井液的携带碎屑向上运动；另一方面，钻井液通过第二通道中的出口喷出，由于第二出口的倾斜方向与钻头本体的旋转方向相反，从而使得第二通道中喷出的钻井液与上浮的碎屑相互对撞冲击，从而将碎屑再次进行粉碎形成颗粒尺寸更小的碎屑，从而利于碎屑及时排出，防止粘附在刀翼和切削齿的外围，进而防止在钻进软弱地层和粘质地层时碎屑粘附刀翼和切削齿的问题，达到提高钻进效率的目的。
附图说明
10.图1为本发明一实施例的剖视图结构示意图；图2为图1中a处的局部放大图示意图；图3为图1中b处的局部放大图示意图；图中标记：1、钻头本体，2、刀翼，3、切削齿，4、取芯通道，5、主钻井液通道，6、第一通道，7、第二通道，8、进液通道，9、安装腔体，10、活塞体，11、弹簧，12、环形腔体，13、转动环，14、接头，15、密封端盖。
具体实施方式
11.下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
12.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
13.结合附图1至附图3，本发明的用于快速钻进的取芯钻头，包括钻头本体1，钻头本体1的下端具有多个刀翼2，每一个刀翼2上安装有多个切削齿3，其中，切削齿3包括主切削齿和次切削齿，主切削齿的尺寸一般大于次切削齿的尺寸，在钻进过程中，主切削齿起到主要的钻进作用，主切削齿位于下刀翼冠部的下部位置，而次切削齿一般设置在主切削齿的上端（即次切削齿相比于主切削齿更加靠近钻头本体），本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。钻头本体1的中部形成有取芯通道4，取芯通道4主要用于容纳钻进过程
中的岩芯，所述钻头本体1上开设有主钻井液通道5，主钻井液通道5连通有第一通道6和第二通道7，所述第一通道6的出口朝向刀翼3上的主切削齿方向，所述第二通道7的出口位于刀翼2的上部，并且所述第二通道7的出口倾斜向下的开设在刀翼2的上部，并且所述第二通道7的出口方向与钻头本体1的旋转方向相反。
14.在一些实施例中，所述第二通道7上配设有用于控制第二通道7开关的控制结构。
15.结合附图1和附图2，在一些实施例中，所述控制结构包括开设在钻头本体1上的进液通道8和安装腔体9，所述安装腔体9内设置有活塞体10，所述安装腔体9与第二通道7之间具有贯通孔，所述活塞体10的上端位于安装腔体9内并与安装腔体9的内壁密封配合，所述活塞体10的下端能够穿过贯通孔并伸入到第二通道7内，所述活塞体10的顶部与安装腔体9的底部之间设置有弹簧11，所述进液通道8连通在安装腔体9的下端以使得进液通道8内输入压力油的时候能够克服弹簧11的作用力而带动活塞体10向上运动。
16.结合附图2，活塞体10整体呈上端大、下端小的形状，活塞体的上端和下端均安装有密封环，通过密封环来实现活塞体10与安装腔体9之间、活塞体10与贯通孔之间的密封作用。
17.在具体加工过程中，钻头本体可以采用模块块结构，即先按照设计的结构开设好安装腔体9，然后在安装腔体内安装好活塞体10和弹簧11，然后在进行焊接组拼，从而形成整体的钻头本体。在加工制作时，还可以采用先开设相应的加工孔，在组拼完成后，再对加工孔进行封堵等。
18.在一些实施例中，所述钻头本体1上远离刀翼2的一端开设有环形腔体12，所述进液通道8与环形腔体12相互连通，所述环形腔体12配设有呈环形的转动环13，所述转动环13上设有与环形腔体12相互连通的接头14，所述接头14与外部的管道相互连通，所述转动环13配设有密封端盖15。通过环形腔体和转动环的结构设计，使得当取芯钻头在旋转的时候，钻头本体1外部的管道不用跟随转动。优选的，转动环可以采用两个半圆形的结构拼接而成，最后通过密封端盖15进行密封处理。优选的，转动环13与钻头本体1的接触面，转动环和/或接头1与密封端盖15的接触面上具有耐磨密封圈。
19.优选的，在耐磨密封圈之间还设置有油脂孔，通过向油脂孔内注入油脂以降低转动时的摩擦力。
20.同理，主钻井液通道5也可以采用环形腔体12类似的结构设计，在此不再赘述。
21.本发明的用于快速钻进的取芯钻头在使用过程中，在钻进软弱地层和粘质地层时，由于刀翼上的切削齿切割时的作用力较小，向钻头本体内的环形腔体内注入压力油，压力油进入到进液通道之后进入到安装腔体的下部，从而使得带动活塞体克服弹簧的阻力作用向上运动，进而带动活塞体的下端远离第二通道，从而使得第二通道处于开启状态；主钻井液通道中通入的钻井液一方面通过第一通道持续对刀翼上的各个切削齿进行冲洗和冷却，同时伴随着钻井液的携带碎屑向上运动；另一方面，钻井液通过第二通道中的出口喷出，由于第二出口的倾斜方向与钻头本体的旋转方向相反，从而使得第二通道中喷出的钻井液与上浮的碎屑相互对撞冲击，从而将碎屑再次进行粉碎形成颗粒尺寸更小的碎屑，从而利于碎屑及时排出，防止粘附在刀翼和切削齿的外围，进而防止在钻进软弱地层和粘质地层时碎屑粘附刀翼和切削齿的问题，达到提高钻进效率的目的。