[发明专利]硬岩取芯钻具

说明书

本发明涉及硬岩取芯钻具，包括外芯管和空心钻头，钻头安装在外芯管下端，外芯管和钻头外壁均设有螺旋槽，钻头上的螺旋槽与外芯管上的螺旋槽连续；钻头包括内钻头和外钻头，内钻头安装在外钻头内，内钻头下端有第一级刀片，外钻头外壁有第二级刀片，第一级刀片和第二级刀片处均设有冷却液回路孔。本发明中钻头分为二级刀片，由最下端的刀片首先钻小孔，再由上方的刀片扩孔，可以提高钻进速度，提高取芯效率；在刀片部位均设置冷却液回路孔，冷却液可以通过该通孔喷出来冷却刀片，加快刀片的冷却速度，减少刀具的磨损，延长刀片的寿命；外芯管上有与钻头连续的螺旋槽，随着外芯管旋入岩层，外芯管给取芯工具创造一个密闭空间，可防止保真舱被污染。

技术领域

本发明涉及岩芯钻取设备技术领域，尤其涉及硬岩取芯钻具。

背景技术

在油田勘探过程中，岩芯是发现油气层和研究地层、生油层、储油层、盖层、构造等的重要资料，通过对岩芯的观察研究，可以直接地了解地下岩层的岩性、物性和含油、气、水产状特征。油田投入开发后，要通过岩芯进一步研究和认识油层沉积特征，储层的物性、孔隙结构、润湿性、相对渗透率、岩相特征，油层物理模拟和油层水淹规律；认识和掌握不同开发阶段、不同含水阶段油层水淹特征，搞清剩余油分布，为油田开发方案设计，层系、井网调整和加密井提供科学依据。

取岩芯是在钻井过程中使用特殊的取芯工具把地下岩石成块地取到地面上来，这种成块的岩石叫做岩芯，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等。在矿产勘探和开发过程中，需要按地质设计的地层层位和深度，开展钻进工作，向井内下入取芯工具，钻取出的岩石样品。

而钻具是取岩芯必不可少的工具，现有的取芯钻头，钻进速度较慢，取芯效率低；此外，取芯钻头的刀片冷却速度慢，刀具的磨损快，刀片的使用寿命短。

发明内容

本发明旨在提供硬岩取芯钻具，其钻头具有二级刀片，可以提高钻进速度，提高取芯效率；通过设置冷却液回路孔可以加速冷却刀片，延长刀片的使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

硬岩取芯钻具，包括空心的钻头，所述钻头包括用于钻孔的第一级刀片和用于扩孔的第二级刀片。

进一步的，所述钻头包括内钻头和外钻头，所述内钻头安装在外钻头内，第一级刀片位于内钻头下端，第二级刀片位于外钻头外壁。

进一步的，外钻头上对应第一级刀片的位置有第一级刀片避让缺口，第一级刀片避让缺口开口于外钻头的前端面。

进一步的，硬岩取芯钻具还包括外芯管，所述钻头安装在外芯管下端，所述外芯管和钻头外壁均设有螺旋槽，钻头上的螺旋槽与外芯管上的螺旋槽连续。

优选地，所述第一级刀片在圆周方向等间隔设有三个。

优选地，第二级刀片在圆周方向等间隔设有三个。

进一步的，钻头上第一级刀片和第二级刀片处均设有冷却液回路孔。

优选地，第二级刀片处的冷却液回路孔为条形孔。

优选地，第一级刀片处的冷却液回路孔为弧形孔，弧形孔开口于钻头的前端面。

进一步的，钻头内壁设有密封圈，利用高弹性的环向密封圈，实现取芯过程中对岩芯的包裹，达到隔离保质效果，达到保湿、保质目标。

其中，钻头为PCD刀具。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明中钻头分为二级刀片，由最下端的刀片首先钻小孔，再由上方的刀片扩孔，可以提高钻进速度，提高取芯效率；利用硬质合金锐口薄唇钻头切割岩层，减少取芯过程对地层的扰动，保证取芯完整度和质量；