一種室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭，主要由剛性胎體、彈簧、導(dǎo)流沖擊片、第一定位插銷、第二定位插銷、硬質(zhì)合金胎體組成，所述剛性胎體包括連接螺紋、主流道、腔體、滑動通道和螺旋返排流道，所述連接導(dǎo)流沖擊片的彈簧被第一定位插銷、第二定位插銷壓縮并固定于腔體內(nèi)，所述主流道與導(dǎo)流沖擊片上的導(dǎo)流孔連通，所述滑動通道有左側(cè)卡槽和右側(cè)卡槽，所述螺旋返排流道分布返排孔；所述硬質(zhì)合金胎體上對稱鑲有硬質(zhì)合金牙齒，硬質(zhì)合金胎體下部有作為流體通道的齒槽。本發(fā)明利用螺旋流道的離心作用分離破碎巖屑，利用彈簧的壓縮形變實現(xiàn)鉆頭取心后解卡，解決了取心過程中鉆頭遇阻和取心結(jié)束后鉆頭遇卡的問題，提高了取心效率和質(zhì)量。
【專利說明】—種室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭，可減少取心過程中鉆頭遇阻和解除取心結(jié)束后鉆頭遇卡，提高取心效率和質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]室內(nèi)巖石力學(xué)實驗是研究巖石基本力學(xué)性能的基礎(chǔ)性試驗，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和科研領(lǐng)域，巖石取心是其必備工作之一，巖石取心過程中鉆頭遇阻和取心結(jié)束后鉆頭遇卡是影響巖石取心效率和質(zhì)量的主要原因。
[0003]室內(nèi)巖石取心遇阻遇卡的主要危害包括四個方面:1、降低鉆頭鉆進速度，鉆頭破巖后產(chǎn)生大量巖屑，巖屑未能形成有效的返排通道導(dǎo)致鉆頭遇阻，降低鉆頭鉆進速度；2、降低鉆頭使用壽命，鉆頭遇阻后鉆頭與巖樣的強烈摩擦導(dǎo)致鉆頭溫度急劇升高，降低鉆頭使用壽命；3、鉆頭牙齒崩落，鉆頭遇阻后在鉆頭胎體巨大的扭矩作用下導(dǎo)致鉆頭端部破巖牙齒崩落，不僅降低破巖效率，而且可能威脅到操作人員安全；4、難以獲得完整巖樣，取心過程中遇阻導(dǎo)致鉆頭破巖處溫度升高，對于含結(jié)晶水較多的泥頁巖或者是膠結(jié)較差的砂巖巖樣而言，溫度升高可能導(dǎo)致巖樣解體，同時，取心結(jié)束后一旦遇卡，巖樣也很難取出，同樣難以獲得完整的柱狀巖心。
[0004]現(xiàn)在室內(nèi)巖石力學(xué)實驗所采用的取心鉆頭未考慮取心過程中鉆頭遇阻和取心結(jié)束后鉆頭遇卡的情況，也沒有其他有效措施減少取心遇阻遇卡的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭，利用螺旋流道的離心作用分離破碎巖屑，利用彈簧的壓縮形變實現(xiàn)鉆頭取心后解卡，從而解決了取心過程中鉆頭遇阻和取心結(jié)束后鉆頭遇卡的問題，提高了取心效率和質(zhì)量。
[0006]為達到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0007]—種室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭，主要由剛性胎體、彈簧、導(dǎo)流沖擊片、第一定位插銷、第二定位插銷、硬質(zhì)合金胎體組成，所述剛性胎體包括連接螺紋、主流道、腔體、滑動通道和螺旋返排流道，所述連接導(dǎo)流沖擊片的彈簧被第一定位插銷、第二定位插銷壓縮并固定于剛性胎體的腔體內(nèi)，所述主流道與導(dǎo)流沖擊片上的導(dǎo)流孔連通，流體通過主流道進入腔體上部，再通過導(dǎo)流孔進入腔體下部，所述滑動通道有左側(cè)卡槽和右側(cè)卡槽，所述螺旋返排流道分布返排孔；所述硬質(zhì)合金胎體上對稱鑲有硬質(zhì)合金牙齒，硬質(zhì)合金胎體下部有作為流體通道的齒槽。
[0008]所述取心鉆頭通過連接螺紋安裝在臺式取心鉆臺上，帶動剛性胎體上的硬質(zhì)合金胎體旋轉(zhuǎn)，硬質(zhì)合金胎體上的硬質(zhì)合金牙齒實現(xiàn)破巖并產(chǎn)生大量巖屑；流體通過主流道進入腔體上部，再通過導(dǎo)流沖擊片上的導(dǎo)流孔進入腔體下部，流體冷卻和潤滑硬質(zhì)合金牙齒后，攜帶巖屑返排；一部分流體和巖屑形成的混合物通過齒槽和剛性胎體外部連通形成的第一減阻返排通道返出；另一部分流體和巖屑形成的混合物通過螺旋返排流道的返排孔與剛性胎體外部連通形成的第二減阻返排通道，通過離心作用返出；鉆取巖心前導(dǎo)流沖擊片將彈簧壓縮，由第一定位插銷和第二定位插銷固定，完鉆后若巖樣在腔體中遇卡，則同時釋放第一定位插銷和第二定位插銷，導(dǎo)流沖擊片在彈簧的推動下撞擊巖樣，巖樣通過滑動通道返出，實現(xiàn)解卡。
[0009]螺旋形流道主要應(yīng)用于噴嘴、離心泵以及分離器等過程裝備，理論和實驗研究表明，流體在旋轉(zhuǎn)鋼筒中的運動為螺旋運動，鋼筒壁對流體產(chǎn)生向心力，流體反作用產(chǎn)生離心力，同時，由于流體本身具有一定的粘滯阻力，沿著流體運動方向，具有螺旋流道的鋼筒內(nèi)壁相比無螺旋流道的鋼筒內(nèi)壁而言更有利于減小這種粘滯阻力，有利于流體過程分離。
[0010]導(dǎo)流沖擊片和彈簧均采用高強度防腐材料，有效抵抗巖樣的撞擊和防止流體腐蝕。
[0011]所述彈簧應(yīng)具有足夠大的彈勁系數(shù)，保證鉆頭遇卡后巖樣的順利返出。
[0012]所述導(dǎo)流沖擊片的導(dǎo)流孔對稱設(shè)置4個，保證流體在腔體中的順利流動。
[0013]所述硬質(zhì)合金胎體上對稱鑲有4個硬質(zhì)合金牙齒，可保證足夠的齒槽間距和良好的破巖效果。
[0014]破碎巖屑為微米級別，返排孔為厘米級別，直徑足夠大，保證巖屑或巖屑團的順利返出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭的右視圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
[0018]參見圖1、圖2。
[0019]一種室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭，主要由剛性胎體1、彈簧2、導(dǎo)流沖擊片3、第一定位插銷4、第二定位插銷6、硬質(zhì)合金胎體5組成，所述剛性胎體I包括連接螺紋7、主流道8、腔體16、滑動通道和螺旋返排流道10，所述連接導(dǎo)流沖擊片3的彈簧2被第一定位插銷4、第二定位插銷6壓縮并固定于剛性胎體的腔體16內(nèi)，所述主流道8與導(dǎo)流沖擊片上的導(dǎo)流孔9連通，所述滑動通道有左側(cè)卡槽15和右側(cè)卡槽14，所述螺旋返排流道10分布返排孔11 ;所述硬質(zhì)合金胎體5上對稱鑲有硬質(zhì)合金牙齒13，硬質(zhì)合金胎體下部有作為流體通道的齒槽12。
[0020]鉆頭鉆取巖樣時，鉆進進尺需留一定余量，避免取心巖樣上頂部過于接近導(dǎo)流沖擊片和第一定位插銷以及第二定位插銷，造成巖樣對導(dǎo)流沖擊片和第一定位插銷以及第二定位插銷的磨蝕。
[0021]本發(fā)明需和臺式取心鉆臺配套使用，但本發(fā)明的部件并不包括臺式取心鉆臺，附圖中也未出示臺式取心鉆臺。
【權(quán)利要求】
1.一種室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭，主要由剛性胎體(I)、彈簧(2)、導(dǎo)流沖擊片(3)、第一定位插銷(4)、第二定位插銷(6)、硬質(zhì)合金胎體(5)組成，其特征在于，所述剛性胎體(I)包括連接螺紋(7)、主流道(8)、腔體(16)、滑動通道和螺旋返排流道(10)，所述連接導(dǎo)流沖擊片(3)的彈簧(2)被第一定位插銷(4)、第二定位插銷(6)壓縮并固定于剛性胎體的腔體(16)內(nèi)，所述主流道(8)與導(dǎo)流沖擊片上的導(dǎo)流孔(9)連通，所述滑動通道有左側(cè)卡槽(15)和右側(cè)卡槽(14)，所述螺旋返排流道(10)分布返排孔(11);所述硬質(zhì)合金胎體(5)上對稱鑲有硬質(zhì)合金牙齒(13)，硬質(zhì)合金胎體下部有作為流體通道的齒槽(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭，其特征在于，所述導(dǎo)流沖擊片的導(dǎo)流孔對稱設(shè)置4個。
3.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)巖石力學(xué)實驗專用減阻解卡取心鉆頭，其特征在于，所述硬質(zhì)合金胎體上對稱鑲有4個硬質(zhì)合金牙齒。
【文檔編號】E21B10/02GK103726790SQ201310730952
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】劉厚彬, 陶祖文, 孟英峰, 汪海閣, 石祥超, 查永進, 程榮超 申請人:西南石油大學(xué), 中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院