一种用于取岩心的钻具的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于取岩心的钻具，包括：能包裹岩心的岩心套，在所述岩心套上构造有岩心套返排通道；上端与所述岩心套相连接并能包围所述岩心套的钻具本体，其中，在所述钻具本体的内壁和所述岩心套的外壁之间构造有能分别与所述岩心套返排通道以及外部相连通的第一返排通道，在所述钻具本体的下端构造有与所述第一返排通道相连通的通孔；以及与所述第一返排通道相连通的空气抽吸泵。该钻具具有排屑效率高和取心成功率高的优点。
【专利说明】
一种用于取岩心的钻具
技术领域
[0001]本实用新型涉及石油工程和岩土工程技术领域，尤其涉及一种用于取岩心的钻具。【背景技术】
[0002]在石油工程和岩土工程中，室内岩石力学实验是研究岩石基本力学性能的基础性试验，该室内岩石力学实验被广泛应用于生产和科研领域中。在进行该实验的过程中往往要通过大量的力学实验来获得工程岩石的力学参数，其中，岩石取心是其必备工作之一，同时也是开展室内岩石力学实验的第一步。
[0003]在室内岩石力学实验取心的过程中，由于现有的取心钻头未能形成有效地返排通道，从而使得岩肩大量地堆积并包裹取心钻头，这就显著地增加了取心钻头与岩心之间的磨阻，进一步加剧岩心沿裂缝以及层理产生断裂的可能性。【实用新型内容】
[0004]针对上述问题，根据本实用新型提出了一种用于取岩心的钻具，包括:能包裹岩心的岩心套，在所述岩心套上构造有岩心套返排通道;上端与所述岩心套相连接并能包围所述岩心套的钻具本体，其中，在所述钻具本体的内壁和所述岩心套的外壁之间构造有能分别与所述岩心套返排通道以及外部相连通的第一返排通道，在所述钻具本体的下端构造有与所述第一返排通道相连通的通孔；以及与所述第一返排通道相连通的空气抽吸栗。由此可见，由于上述第一返排通道、环形返排通道以及通孔的设置，从而在该钻具的内部构造成了有效的返排通道。这样，就避免了刀头在钻取心的过程中，由于岩肩的大量堆积，导致刀头的外表面被包裹，以致增大刀头和岩心之间的摩阻的弊端。进一步地，避免在取心的过程中对岩心造成损坏，例如加剧岩心沿裂缝以及层理产生断裂的弊端。由此，大大地提高了取心的成功率。
[0005]优选地，所述第一返排通道包括在所述钻具本体的内周壁和所述岩心套的外周壁之间构造成的环形返排通道，以及在所述钻具本体的所述上端的内部构造成的输出通道。
[0006]优选地，所述第一返排通道还包括能分别连通所述输出通道和所述环形返排通道的第二返排通道。由此可见，该第二返排通道的设置，大大地提高了取心的成功率。
[0007]优选地，所述岩心套返排通道为多个，且各所述岩心套返排通道均沿所述岩心套的轴向呈间隔式设置。这样，便大大地增加了该岩肩输出的通道的个数，从而加快了该岩肩的排出。
[0008]优选地，在所述钻具本体的下端的外周壁上沿圆周间隔式构造有多个所述通孔， 各所述通孔均与所述环形返排通道相连通。[〇〇〇9]优选地，所述钻具还包括设置在所述钻具本体的底壁上且能随所述钻具本体一起进行转动的刀头。
[0010]优选地，在所述钻具本体的所述底壁且对应所述刀头的部位构造有进气孔，所述进气孔与所述环形返排通道相连通。这样，该进气孔的设置，提高了排肩的效率，避免刀头在钻进的过程中产生遇阻的现象。
[0011]优选地，在所述岩心套的内周壁上构造有螺旋槽，所述螺旋槽与所述岩心的外周壁构造成螺旋返排通道，所述螺旋返排通道分别与各所述岩心套返排通道相连通。
[0012]优选地，所述空气抽吸栗位于所述钻具本体的所述上端的上方且与所述输出通道相连通。
[0013]优选地，各所述通孔等距设置。
[0014]与现有技术相比，根据本申请，该钻具具有避免在钻进的过程中，使得刀头发生遇阻的问题的优点，从而大大地提高了取心的成功率。
[0015]同时，由于在该钻具中构建了有效的返排通道，从而有效地解决了在利用干法取心的过程中，存在的岩肩返排和清洁的问题。进一步地，大大地提高了弱胶结、裂缝或层理面的发育岩石的取心成功率。
[0016]另外，在利用本申请的钻具进行取心的过程中，不需要水或钻井液来循环排肩，这就有效地避免了在取心的过程中对岩心造成二次损害的弊端，同时，对于现场勘测和实验研究数据的提取具有很好的积极效果。【附图说明】
[0017]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。在图中:
[0018]图1为本申请的实施例的用于取岩心的钻具的整体结构示意图。
[0019]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。【具体实施方式】
[0020]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0021]如图1所示，图1示意性地显示了该钻具100包括岩心套1、钻具本体2以及空气抽吸栗3。[〇〇22]在本申请的实施例中，该岩心套1的内部为中空结构，其为包裹岩心200提供了足够的容纳空间。该岩心套1可由合金钢材料制造而成。这样，该岩心套1便具有了较好的耐热性、耐磨性和耐腐蚀性，从而使得该岩心套1能够很好地适应地下的复杂环境，大大地延长了该岩心套1的使用寿命。
[0023]在该岩心套1上构造有岩心套返排通道11，该岩心套返排通道11能够将由如下所述的刀头6在钻取岩心200的过程中产生的岩肩返排到钻具100的外部。
[0024]该钻具本体2包围岩心套1，且该钻具本体2的上端21与岩心套1相连接。这样，便实现了该钻具本体2与岩心套1的固定连接，避免该岩心套1在工作过程中因失去连接或支撑而产生脱落的现象。
[0025]在钻具本体2的内壁22与岩心套1的外壁12之间构造有能分别与岩心套返排通道 11以及外部相连通的第一返排通道23。该第一返排通道23具有能够将由刀头6在钻进过程中产生的岩肩排出到钻具100的外部的作用。[〇〇26]在钻具本体2的下端24构造有与第一返排通道23相连通的通孔241。
[0027]在一个实施例中，该钻具本体2的上端21为处于工作状态时的上端，该钻具本体2的下端24为处于工作状态时的下端。[〇〇28]该空气抽吸栗3与第一返排通道23相连通。这样，在该空气抽吸栗3的抽吸反循环作用下，将外部的冷空气经该通孔241进入到环形返排通道4中，同时，该冷空气将携带岩肩沿该环形返排通道4经第一返排通道23而排出到钻具100的外部。由此可见，由于上述第一返排通道23、环形返排通道4以及通孔241的设置，从而在该钻具100的内部构造成了有效的返排通道。这样，就避免了刀头6在钻取心的过程中，由于岩肩的大量堆积，导致刀头6的外表面被包裹，以致增大刀头6和岩心200之间的摩阻的弊端。进一步地，避免在取心的过程中对岩心200造成损坏，例如加剧岩心200沿裂缝以及层理产生断裂的弊端。由此，大大地提高了取心的成功率。[〇〇29]如图1所示，在一个优选的实施例中，该第一返排通道23包括在钻具本体2的内周壁221和岩心200的外周壁之间构造成的环形返排通道4,以及在钻具本体2的上端21的内部构造成的输出通道211。
[0030]在另一个优选的实施例中，该第一返排通道23还包括能分别连通输出通道211和环形返排通道4的第二返排通道5。由此可见，该第二返排通道5的设置，能够将岩心套返排通道11、环形返排通道4以及输出通道211相连通。这样，在空气抽吸栗3的抽吸返循环的作用下，能够将岩肩顺利地排出到钻具100的外部，避免在钻进的过程中，使得刀头6发生遇阻的问题，从而大大地提高了取心的成功率。
[0031]在一个具体的实施例中，该第二返排通道5可以是横截面为圆孔形的返排通道。
[0032]在一个优选的实施例中，该岩心套返排通道11为多个，且各岩心套返排通道11均沿岩心套1的轴向呈间隔式设置。这样，便大大地增加了该岩肩输出的通道的个数，从而加快了该岩肩的排出。[〇〇33]在一个优选的实施例中，在钻具本体2的下端24的外周壁242上沿圆周间隔式构造有多个上述通孔241，各通孔241均与环形返排通道4相连通。由此可见，该通孔241的设置， 能够在空气抽吸栗3的作用下，将钻具100外部的冷空气经该通孔241输送到环形返排通道4 中。接下来，冷空气将携带岩肩依次经过环形返排通道4、第二返排通道5以及输出通道211 将该岩肩排出，避免了在取心的过程中对岩心200的二次损害。
[0034]如图1所示，在一个优选的实施例中，该钻具100还包括设置在钻具本体2的底壁25 上且能随钻具本体2—起进行转动的刀头6。具体地，该刀头6可通过焊接的方式固定在该底壁25上，从而与该钻具本体2形成整体。
[0035]在一个具体的实施例中，通过使得该钻具本体2连接岩样钻取机(图中未示出)，在岩样钻取机的带动下，使得钻具本体2随之一同进行相应的转动，从而带动刀头6开始对岩石的破碎钻取，以获取所需岩心200。
[0036]在一个实施例中，由于岩石的硬度较高，因而，刀头6应当具有一定的硬度和强度， 避免在反复钻进的过程中发生损坏。因而，该刀头6可由金刚石材料制造而成。
[0037]在一个优选的实施例中，在钻具本体2的底壁25且对应刀头6的部位构造有进气孔 7,该进气孔7与环形返排通道4相连通。这样，该进气孔7的设置，大大地增大了外部的冷空气进入到环形返排通道4中的体积，从而有利于在单位时间内抽吸出大量的岩肩。进一步地，提高了排肩的效率，避免刀头6在钻进的过程中产生遇阻的现象。
[0038]在一个实施例中，在钻具本体2的外周壁上设有一定量程的刻度线。这样，由于该刻度线的设置，能够精确地提示使用者此时是否钻进至取心深度，从而方便使用者能够顺利地取心。具体地，当使用者在使用该钻具100进行钻进一段时间后，通过观察此时的钻具本体2的外周壁上的刻度线显示的位置，便可准确地判断出是否钻进至需要取心的位置。若已钻进至取心的位置，则停止该钻具100的钻进，进行取心。若还未钻进至取心的位置，则需使得该钻具100继续进行钻进，直至钻进至需要取心的位置为止。[〇〇39]如图1所示，在一个优选的实施例中，在岩心套1的内周壁13上构造有螺旋槽131， 该螺旋槽131与岩心200的外周壁构造成螺旋返排通道8,该螺旋返排通道8分别与各岩心返排通道11相连通。由此可见，该螺旋返排通道8的设置，能够将岩心200的外周壁与岩心套1 的内周壁13之间产生的岩肩实时地排出，从而达到了以最大限度来降低取心摩阻的目的。 具体地，通过使得螺旋返排通道8分别与各岩心套返排通道11相连通，并在空气抽吸栗3的抽吸返循环作用下，将外部的一部分冷空气经岩心套1与岩心200之间的缝隙进入，从而通过冷空气携带上述岩肩沿该螺旋返排通道8朝输出通道211的方向运动，当运动至岩心套返排通道11位置时，将经该岩心套返排通道11而进入到环形返排通道4中，并最终经第二返排通道5而从输出通道211中将该岩肩排出。由此可见，在利用本申请的钻具100进行取心的过程中，不需要水或钻井液来循环排肩，这就有效地避免了在取心的过程中对岩心200造成二次损害的弊端，同时，对于现场勘测和实验研究数据的提取也具有很好的积极效果。
[0040]另外，由于在该钻具100中构造有有效的返排通道，从而有效地解决了在利用干法取心的过程中，存在的岩肩返排和清洁的问题。进一步地，大大地提高了弱胶结、裂缝或层理面的发育岩石的取心成功率。
[0041]如图1所示，在一个优选的实施例中，该空气抽吸栗3位于钻具本体2的上端21的上方且与输出通道211相连通。这样，便较好地实现了该空气抽吸栗3与钻具本体2内部的连通，从而能够有效地将岩肩抽吸到钻具100的外部。[〇〇42]在一个优选的实施例中，各通孔241等距设置。这样，通过使得相邻的通孔241的中心轴线之间形成的夹角为120度，同时，在钻具本体2的底壁25上且对应刀头6的部位构造有进气孔7,从而在刀头6进行高速旋转钻取岩心200时，可以将岩肩无任何死角地返排出去， 大大地提高了排肩的效率。
[0043]综上所述，该钻具100具有避免在钻进的过程中，使得刀头6发生遇阻的问题的优点，从而大大地提高了取心的成功率。
[0044]同时，由于在该钻具100中构建了有效的返排通道，从而有效地解决了在利用干法取心的过程中，存在的岩肩返排和清洁的问题。进一步地，大大地提高了弱胶结、裂缝或层理面的发育岩石的取心成功率。
[0045]另外，在利用本申请的钻具100进行取心的过程中，不需要水或钻井液来循环排肩，这就有效地避免了在取心的过程中对岩心200造成二次损害的弊端，同时，对于现场勘测和实验研究数据的提取具有很好的积极效果。
[0046]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种用于取岩心的钻具，其特征在于，包括:能包裹岩心的岩心套，在所述岩心套上构造有岩心套返排通道；上端与所述岩心套相连接并能包围所述岩心套的钻具本体，其中，在所述钻具本体的 内壁和所述岩心套的外壁之间构造有能分别与所述岩心套返排通道以及外部相连通的第 一返排通道，在所述钻具本体的下端构造有与所述第一返排通道相连通的通孔；以及与所述第一返排通道相连通的空气抽吸栗。2.根据权利要求1所述的用于取岩心的钻具，其特征在于，所述第一返排通道包括在所 述钻具本体的内周壁和所述岩心套的外周壁之间构造成的环形返排通道，以及在所述钻具 本体的所述上端的内部构造成的输出通道。3.根据权利要求2所述的用于取岩心的钻具，其特征在于，所述第一返排通道还包括能 分别连通所述输出通道和所述环形返排通道的第二返排通道。4.根据权利要求1所述的用于取岩心的钻具，其特征在于，所述岩心套返排通道为多 个，且各所述岩心套返排通道均沿所述岩心套的轴向呈间隔式设置。5.根据权利要求2所述的用于取岩心的钻具，其特征在于，在所述钻具本体的下端的外 周壁上沿圆周间隔式构造有多个所述通孔，各所述通孔均与所述环形返排通道相连通。6.根据权利要求2所述的用于取岩心的钻具，其特征在于，所述钻具还包括设置在所述 钻具本体的底壁上且能随所述钻具本体一起进行转动的刀头。7.根据权利要求6所述的用于取岩心的钻具，其特征在于，在所述钻具本体的所述底壁 且对应所述刀头的部位构造有进气孔，所述进气孔与所述环形返排通道相连通。8.根据权利要求4所述的用于取岩心的钻具，其特征在于，在所述岩心套的内周壁上构 造有螺旋槽，所述螺旋槽与所述岩心的外周壁构造成螺旋返排通道，所述螺旋返排通道分 别与各所述岩心套返排通道相连通。9.根据权利要求2所述的用于取岩心的钻具，其特征在于，所述空气抽吸栗位于所述钻 具本体的所述上端的上方且与所述输出通道相连通。10.根据权利要求5所述的用于取岩心的钻具，其特征在于，各所述通孔等距设置。
【文档编号】E21B25/00GK205591858SQ201620060972
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】韩艳浓, 陈军海, 牛成成, 牛新明, 孙连环, 王怡, 郭瑞昌
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院