[实用新型]可控流量采煤钻头

说明书

技术领域

本实用新型属于采取煤芯工具，特别涉及一种可控流量采煤钻头，该钻头在钻头内孔和取芯管之间设置有一个可控间隙，可控间隙对钻井液流经取样管的流量进行控制，提高了煤芯采取的完整度和收获率。

背景技术

我国的煤层气市场前景广阔，资源潜力大。每年需施工生产井和参数井不少于5000口。其中参数井施工的关键技术之一是绳索取心钻进技术和煤芯的快速、安全、足量的采取，索取的煤芯要保持煤层的原生结构，最大限度地确保岩煤芯的原始物性，从而达到对目的煤层的准确化验、分析，为正确评价煤层含气量等储层参数提供可靠的依据；采取煤芯作业需要采用双管单动取芯装置，即由外管和内管组成的钻头，在钻取煤芯过程中，外管转动，内管不转动，钻井液是通过外管和内管间的环状间隙流向钻头，从而起到冷却钻头和携带钻屑返回地面的作用，为保证在钻取煤层时最大限度保护煤层的原生结构和足够的收获率，流经卡簧座和钻头内壁之间的部分钻井液的流量必须保持在一定的范围内。流量过大会冲蚀掉部分煤芯（尤其是松软的煤层）影响煤芯的收获率，甚至于全部被冲蚀。而流量过小则会造成卡簧座或钻头被煤层粘连住，造成内管提拉不动，使本钻程取芯失败，从而影响全井的工程质量。因此控制流经卡簧座和钻头内部之间的钻井液的流量是尤为关键的技术环节，而目前的取样钻头存在钻井液的流量的控制不稳定，取样质量不高，经常会出现采取的煤芯不完整和收获率不高现象。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种可控流量采煤钻头，该钻头在钻头内壁和取芯管的配合结构上进行了改进，可以对钻井液流经取样管的流量进行控制，提高了煤芯采取的质量和数量。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种可控流量采煤钻头，包括采煤钻头体、外管和取芯管，采煤钻头体有一个上下贯通的内腔，内腔壁上均匀分布有多个水孔，采煤钻头体连接固定在外管上，取芯管连接有卡簧座，卡簧座中设置有卡簧，所述取芯管从外管的管孔插入直至取芯管连接的卡簧座沉入到采煤钻头体内腔的下部，在采煤钻头体的内腔中上下分别设置有两段锥形内壁，分别为第一锥形壁和第二锥形壁，第一锥形壁在第二锥形壁的上侧，并且第一锥形壁直径大于第二锥形壁直径，第一锥形壁与第二锥形壁之间是直壁称为连接直壁，第二锥形壁连接煤钻头体内腔的下部出口，所述连接直壁的直径大于卡簧座直径1.5mm至2.5mm。

所述连接直壁的高度是8mm至10mm。

所述连接直壁的孔径大于卡簧座直径2mm。

所述水孔数量是6至8个，6至8个水孔均匀分布在钻头体内腔的第一锥形壁上。

本实用新型的有益效果是：结构简单，采煤钻头体内孔的梯形结构以及与卡簧座的间隙控制，当将卡簧座沉入到采煤钻头体内孔的下部时，卡簧座底端和第二锥形壁底端的间隙可在2mm至10mm间任意调节，仍保证流经第二锥形壁的钻井液流量的恒定不变，从而保证了采取煤芯过程中钻井液流经取芯管底端的流量恒定不变，极大程度提高了煤芯的完整度和收获率。

下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。

附图说明

图1本实用新型结构示意图；

图2是图1的A部放大图。 

具体实施方式

一种可控流量采煤钻头实施例，参见图1和图2，所述钻头包括采煤钻头体1、外管2和取芯管3，采煤钻头体有一个上下贯通的内腔1-1，内腔壁上均匀分布有多个水孔1-2，均匀分布的水孔通常是6至8个，采煤钻头体连接固定在外管上，取芯管连接有卡簧座4，卡簧座中设置有卡簧5，所述取芯管从外管的管孔插入直至取芯管连接的卡簧座沉入到采煤钻头体内腔的下部，其中，在采煤钻头体的内腔上下分别设置有两段锥形内壁，分别为第一锥形壁1-3和第二锥形壁1-4，第一锥形壁在第二锥形壁的上侧，并且第一锥形壁大于第二锥形壁，第一锥形壁与第二锥形壁之间是直壁称为连接直壁1-5，第二锥形壁连接煤钻头体内腔的下部出口1-6，所述连接直壁的直径大于卡簧座直径1.5mm至2.5mm，其最佳是连接直壁的直径大于卡簧座直径2mm，并且所述多个水孔均匀分布在钻头体内腔的第一锥形壁上。

图1中的箭头方向是钻井液的流动方向，为了防止钻井液的堵塞所述连接直壁的高度不易设置的太高，通常其高度是8mm至10mm，最佳的高度是8mm。

实际的工作中，先把该钻头体拧接在外管下端，外管下入井内后，开始接钻杆下钻，当钻头接近井底时，在地面用绞车把接上卡簧座和卡簧的取芯管总成下入井内，下入的深度是直至取芯管的卡簧座进入可控制流量采煤钻头内腔，此时卡簧座底端和钻头第二锥形壁底端1-7的间隙是与在地面调试时的间隙相吻合，由于人为因素可能会有误差，但由于该钻头的内部结构的设计，保证了采煤钻进时流经卡簧座和钻头内部之间的钻井液的流量大小恒定不变，从而保证了煤芯的完整度和收获率，应用该可控流量采煤钻头已完成了大量煤层气参数井钻井工程，煤芯完整度和收获率均达到质量要求。