专利名称：一种用于地层钻井的金刚石取心钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地层钻井用金刚石取心钻头，可适用于油气井及其它用途井的岩石取心作业。
现有的金刚石取心钻头由钻头体和设置于钻头体前端的金刚石切削冠部构成，钻头的中部开设有较大直径的取心通孔，切削冠部开设有多条径向的排屑沟槽，用于岩屑和钻井液的排出。钻头在井下工作时采用旋转钻井的方式，钻头围绕钻杆或井眼的轴线旋转，由于实际上钻头的中轴线与钻杆(井眼)的中轴线并不重合，存在一定的偏心，在这种情况下，一是取心钻头切削部位的磨损不匀，破岩效率较低，工作性能不够理想；二是取心钻头在井底工作时动力学性能不够稳定，取心时易造成对岩心的损坏。
本实用新型的目的在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种具有稳定的动力学性能以获取良好工作效率的用于地层钻井的金刚石取心钻头。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现包括有钻头体1和设置在钻头体前端的环形金刚石切削冠部，钻头体内开设有前后贯通的取心通孔9，其不同之处在于在钻头体前部设置有其中轴线与钻头体中轴线相偏移的偏心轴承位，在偏心轴承位外套装有一偏心转套5，偏心转套的前端设置环形金刚石切削冠部，环形金刚石切削冠部的前端开设有环形凹槽12，使环形金刚石切削冠部分割成外切削环11和内切削环6，环形凹槽通过进水流道8与取心通孔相连通。
按上述方案，环形凹槽通过排水流道10与偏心转套的外围相导通。
本实用新型使用时钻头体的后端与钻杆相连接，由于偏心转套的作用使金刚石切削冠部的中轴线与钻杆的中轴线存在一个偏心值ε，这样，取心钻头在钻井工作时，其金刚石切削冠部围绕钻杆中心和自身的旋转中心旋转，既公转又自转，形成对偶旋转状态，钻出直径为金刚石切削冠部直径加上2ε的取心井眼。在这种旋转切削状态下，由于切削冠部环形凹槽的开设，不仅使得切削冠部存在有多个切削面参与切削，而且高压水流可通过环形凹槽直接冲击岩层，可使取心钻头的切削效率和破岩能力得到有效提高；同时由于切削冠部的自转作用可使其切削工作面均衡的切换，有助于切削部位的均匀磨损，从而提高其耐磨性；在对偶旋转状态，取心时钻头具有稳定的动力学性能，能使取心钻头在高效率井底破岩的情况下保证所取岩心的质量，使取心钻头的各方面性能得到进一步的改善。
图1是本实用新型一个实施例的正剖视图。
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例，具有一钻头体1，钻头体内设有前后贯通的取心通孔9，钻头体后部设有锥螺纹，在钻头体的前部设置其中轴线与钻头体中轴线偏移ε的偏心轴承位，在偏心轴承位外套装有一偏心转套5，偏心转套通过滚珠锁紧轴承4进行轴向锁定，偏心转套的后端还设有滚珠推力轴承3与钻头体相接，偏心转套的前端设置环形金刚石切削冠部，环形金刚石切削冠部的前端开设有环形凹槽12，使环形金刚石切削冠部分割成外切削环11和内切削环6，通常，环形凹槽的宽度d应不超过2倍的偏心距ε，即d≤2ε，内、外切削环的宽度e1、e2可相等，也可不相等，内切削环的宽度e1或外切削环的宽度e2均不大于偏心距ε的2倍，即e1≤2ε，e2≤2ε，金刚石切削冠部的周向为圆环形，端面为平面或其它各种曲面，在切削冠部环形凹槽内开有进水流道8，进水流道穿过偏心转套与设在钻头体内的进水孔2相导通，进水孔则与取心通孔9相连通，此外，环形凹槽通过排水流道10穿透偏心转套与钻头体外围相导通，用于钻井液和岩屑的排出。
权利要求1.一种用于地层钻井的金刚石取心钻头，它包括有钻头体(1)和设置在钻头体前端的环形金刚石切削冠部，钻头体内开设有前后贯通的取心通孔，其特征在于在钻头体前部设置有其中轴线与钻头体中轴线相偏移的偏心轴承位，在偏心轴承位外套装有一偏心转套(5)，偏心转套的前端设置环形金刚石切削冠部，环形金刚石切削冠部的前端开设有环形凹槽(12)，使金刚石切削冠部分割成外切削环(11)和内切削环(6)，环形凹槽通过进水流道(8)与取心通孔相连通。
2.按权利要求1所述的用于地层钻井的金刚石取心钻头，其特征在于环形凹槽通过排水流道(8)与偏心转套的外围相导通。
3.按权利要求1或2所述的用于地层钻井的金刚石取心钻头，其特征在于偏心转套通过滚珠锁紧轴承(4)进行轴向锁定，偏心转套的后端还设有滚珠推力轴承(3)与钻头体相接。
4.按权利要求1或2所述的用于地层钻井的金刚石取心钻头，其特征在于环形凹槽的宽度d应不超过2倍的偏心距ε，即d≤2ε。
5.按权利要求4所述的用于地层钻井的金刚石取心钻头，其特征在于内切削环的宽度e，或外切削环的宽度e2均不大于偏心距ε的2倍。
6.按权利要求1或2所述的用于地层钻井的金刚石取心钻头，其特征在于金刚石切削冠部的周向为圆环形，端面为平面或其它各种曲面。
专利摘要本实用新型涉及一种用于地层钻井的金刚石取心钻头,包括有钻头体,在钻头体前部设置有其中轴线与钻头体中轴线相偏移的偏心转套,偏心转套的前端设置环形金刚石切削冠部,环形金刚石切削冠部的前端开设有环形凹槽,使切削冠部分割成外切削环和内切削环,环形凹槽通过进水流道与取心通孔相连通。本实用新型具有稳定的动力学性能,能在高效率井底破岩的情况下保证所取岩心的质量,使取心钻头的性能得到进一步改善。
文档编号E21B10/48GK2503194SQ01240180
公开日2002年7月31日 申请日期2001年5月29日 优先权日2001年5月29日
发明者张建平, 孙红, 斯捷克良诺夫·巴利斯 申请人:江汉石油钻头股份有限公司