[发明专利]一种抽吸式微取芯钻探钻头

说明书

技术领域

本发明涉及钻探机具领域，具体而言，涉及一种抽吸式微取芯钻探钻头。

背景技术

在石油、地质勘探中，为了解地层地质情况，需要对所钻地层进行岩石取样，以测定地层内的矿物组分情况和地层岩石性质参数等地质分析。岩心样本的获取质量和收获率，将直接影响地质分析的准确性。

公告号为CN 203114180 U及CN 203499567 U的专利文献，分别公开了一种微取芯钻头和自断式微取芯钻头。两专利文献的钻头心部设置有敞开式的取芯槽，敞开式的取芯槽直接与钻头刀翼间的岩屑排放槽连接，钻头钻进过程中从心部形成的岩芯柱被折断后，由钻井液流体通过刀翼间加深了的的岩屑排放槽排出、送离井底并携带上返至地面。上述专利文献及现有技术的微取芯钻头存在岩芯成芯质量差（岩芯碎小或无法成芯）导致岩芯获取率低的问题。其主要原因是：①现有微取芯钻头的钻井液喷孔均设置在钻头心部的周围，钻井液喷孔的出口方向指向井底，微取芯钻头中心部位形成的岩芯柱被折断后形成微岩芯，由于周围的钻井液喷孔都在同时向井底喷射高速流体，喷孔向钻头中心形成漫流，甚至形成涡流。心部的微岩芯在漫流或涡流的作用下难以迅速地从钻头中心往外运移，这将导致微岩芯在钻头不断往下进尺钻进作用下被挤压，发生再次破碎，难以形成完整的微岩芯。②现有微取芯钻头的微岩芯排出槽由刀翼间的流道槽自然形成，也就是刀翼间开放式的排屑槽。钻头心部产生的微岩芯运移至排屑槽后，开放式的排屑槽一侧为井底（或井壁），钻头在旋转钻进过程中，刀翼刮切破碎井底岩石钻进，并不断产生岩屑，微岩芯在钻头体及刀翼的旋转带动下相对未被破碎的井底（或井壁）快速旋转，与井底（或井壁）不断碰撞，并被刀翼挤压、刮切。微岩芯在流经开放式的排屑槽过程中会受损破碎，难以成型。

另外，开放式的微岩芯排出槽是将刀翼间的排屑槽加深和（或）加宽形成的，这将占据钻头上有限而宝贵的空间，影响刀翼结构设计和钻头冠部布齿设计的同时，还会影响钻头的井底流场。排屑槽的加深和（或）加宽也将影响钻头体及刀翼的强度和刚性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抽吸式微取芯钻探钻头，以解决现有的微取芯钻头的取芯质量差、收获率低的问题。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种抽吸式微取芯钻探钻头，包括钻头体、刀翼，钻头体端部的中部开设有取芯孔，其特征在于，钻头体内在取芯孔上部设置有至少一个与取芯孔连通的排芯通道，排芯通道有排芯出口；钻头体内还设置有至少一个与排芯通道连通的喷射通道，喷射通道与钻头内流道连通，喷射通道的出口方向顺着排芯通道的流向方向，喷射通道的出口流向线与排芯通道的流向方向线的夹角为钝角或平角。

排芯通道的流向是指从取芯孔经排芯通道至排芯出口的流体流动方向。流向线是指流体流动时主流流体的流动的方向线。钻头的内流道即为钻头内部供钻井液流通的通道。

喷射通道的出口方向顺着排芯通道的流向方向，喷射通道的出口流向线与排芯通道的流向方向线的夹角为钝角或平角，能保证流体从喷射通道喷出时，喷出的流体将会沿着排芯通道流向排芯出口，而不会导致喷出的流体冲向取芯孔。

进一步地，喷射通道的出口流向线与排芯通道的流向方向线的夹角为110~180°。更进一步地，喷射通道的出口流向线与排芯通道的流向方向线的夹角为135~180°。

喷射通道的出口流向线与排芯通道的流向方向线的夹角越大，喷射通道喷出的高速钻井液流体越容易进入排芯通道并从排芯通道的排芯出口排出。喷射通道与排芯通道连通交汇，从喷射通道喷出的流体进入排芯通道时会有能量损失，喷射通道的出口流向线与排芯通道的流向方向线的夹角越大，喷射通道喷出的高速流体进入排芯通道时的流动方向改变越小、越缓，流体流动越顺畅，流体的速度和能量损失越小，喷射通道出口以下部分及取芯孔处的负压效益越强，越有利于排芯通道的吸芯和排芯。

进一步地，所述排芯通道的排芯出口位于钻头体上刀翼的后方。

进一步地，所述排芯出口位于钻头体上刀翼末端的倒角面上。

进一步地，所述取芯孔内设有导向微岩芯向排芯通道流动的倒斜面。

进一步地，所述喷射通道的喷射出口处设置有喷嘴。

进一步地，所述取芯孔配设有为岩心塑形的至少一个塑芯齿。

进一步地，相邻的所述刀翼之间形成排屑通道，排屑通道的底部开设有与钻头内流道连通的喷液孔。

进一步地，所述取芯孔的直径为10~25mm。

本发明的有益效果是：