阅读说明：本技术 一种随钻获取井底岩屑的钻头及方法 (A kind of drill bit and method obtaining shaft bottom landwaste with brill ) 是由 王仙仙 张晓斌 王红娟 洪千里 杨全枝 于 2019-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明属于钻井技术领域,特别涉及一种随钻获取井底岩屑的钻头及方法。一种随钻获取井底岩屑的钻头及方法,包括钻头冠部以及位于钻头冠部内的钻头本体；所述钻头本体内设有钻头腔体；钻头本体上还设有与钻头腔体连通的上喷嘴流道、中喷嘴流道及下喷嘴流道；所述钻头腔体内从中心至腔体内壁依次设有取岩屑结构及用于卡设取岩屑结构的定位套；定位套中部与腔体内壁形成内部流道；取岩屑结构、定位套底部及腔体内壁形成沉砂腔；所述取岩屑结构下行时,下喷嘴流道、腔体内壁底端、取岩屑结构侧壁、定位套及上喷嘴流道形成贯穿的通道。本发明结构简单,使用方便,可在钻井过程中随钻获得井底岩屑。(It is the invention belongs to drilling technology field, in particular to a kind of with the drill bit and method that bore acquisition shaft bottom landwaste.A kind of drill body with the drill bit and method that bore acquisition shaft bottom landwaste, including drill bit and in drill bit；Drill bit cavity is equipped in the drill body；The top nozzle runner, middle nozzle flow channel and lower nozzle flow channel being connected to drill bit cavity are additionally provided on drill body；It is successively arranged from the center to cavity inner wall in the Bit Cavity body and takes landwaste structure and set the positioning sleeve for taking landwaste structure for card；Inner flow passage is formed with cavity inner wall in the middle part of positioning sleeve；Landwaste structure, positioning sleeve bottom and cavity inner wall is taken to form sand setting chamber；Described when taking landwaste structure downlink, lower nozzle flow channel, takes landwaste structure side wall, positioning sleeve and top nozzle runner to form perforative channel at cavity inner wall bottom end.The configuration of the present invention is simple, it is easy to use, shaft bottom landwaste can be obtained with brill in drilling process.)

一种随钻获取井底岩屑的钻头及方法

技术领域

本发明属于钻井技术领域，特别涉及一种随钻获取井底岩屑的钻头及方法。

背景技术

钻井过程中，钻头在井底钻碎的岩石碎屑称为岩屑。岩屑是及时认识地层岩性和油气层的直观材料,它随着钻井液的循环，不断地返至地面。现场岩屑录井实际操作中按一定深度间隔取样，并按岩屑迟到时间作深度校正。由于钻到某一深度时所破碎的岩屑，由钻井液带到地面的时间，已不是钻头钻达这一深度的时间，而有一段滞后。井钻得越深，滞后时间越长。岩屑迟到时间受井深、洗井液密度与黏度、岩屑的密度与大小、泥浆泵的压力与排量等许多因素影响，所以依靠在地面进行岩屑录井往往不能准确恢复井下地层的剖面情况。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种随钻获取井底岩屑的钻头及其使用方法，可在钻井过程中随钻获得井底岩屑，精确确定地层剖面。

本发明的技术方案在于：

一种随钻获取井底岩屑的钻头，包括钻头冠部以及位于钻头冠部内的钻头本体；所述钻头本体内设有钻头腔体；钻头本体上还设有与钻头腔体连通的上喷嘴流道、中喷嘴流道及下喷嘴流道；所述钻头腔体内从中心至腔体内壁依次设有取岩屑结构及用于卡设取岩屑结构的定位套；定位套中部与腔体内壁形成内部流道；取岩屑结构、定位套底部及腔体内壁形成沉砂腔；所述取岩屑结构下行时，下喷嘴流道、腔体内壁底端、取岩屑结构侧壁、定位套及上喷嘴流道形成贯穿的通道。

所述定位套为环状定位套，所述环状定位套的外侧壁包括小壁厚及大壁厚；小壁厚与大壁厚交替设置；环状定位套的大壁厚处与腔体内壁接触，定位套的长度小于取岩屑结构的长度，定位套、取岩屑结构与腔体内壁之间形成沉砂腔；环状定位套的的内侧壁设有卡设单元，所述卡设单元包括沿腔体内壁向中心方向依次设置的弹簧以及圆柱形键。

所述取岩屑结构的上下两端开口均为锥形；所述位于上端的锥形为第一锥形结构，位于下端的锥形为第二锥形结构，第一锥形结构及第二锥形结构的开口方向均朝向空心圆柱以外；还包括位于空心圆柱侧壁上的凹槽，所述凹槽的直径大于圆柱形键直径，凹槽深度小于圆柱形键长度。

还包括用于连接环状定位套及取岩屑结构的剪切销钉。

所述上喷嘴通道的入口处设有金属筛网。

一种随钻获取井底岩屑的方法，使用如上所述的随钻获取井底岩屑的钻头，具体过程如下：

（1）投球至第一锥形结构，剪断剪切销钉，取岩屑结构沿钻头腔体下移，直至取岩屑结构下端与钻头腔体下底面接触；

（2）取岩屑结构下端与钻头腔体下底面接触，位于取岩屑结构上的凹槽下降至位于定位套上的圆柱形键中心相对；弹簧伸长，推动圆柱形键卡入凹槽中，实现取岩屑结构与定位套的相对固定；同时，上喷嘴流道、沉砂腔、分流孔、中心流道、第二锥形结构与下喷嘴流道相通，形成开环；内部流道与中喷嘴流道相通，形成开环；

（3）钻柱内液体流经内部流道、中喷嘴流道进入环空；将破碎岩屑携带后依次经下喷嘴流道、第二锥形结构、中心流道及分流孔最后进入沉砂腔，破碎岩屑中经金属防砂网阻挡进入沉砂腔底部，液体经上喷嘴流道进入环空，完成获取岩屑过程。

本发明的技术效果在于：

本发明取岩屑结构下端与钻头腔体下底面接触，位于取岩屑结构上的凹槽下降至位于定位套上的圆柱形键中心相对；弹簧伸长，推动圆柱形键卡入凹槽中，实现取岩屑结构与定位套的相对固定；同时，上喷嘴流道、沉砂腔、分流孔、中心流道、第二锥形结构与下喷嘴流道相通，形成开环；内部流道与中喷嘴流道相通，形成开环；钻柱内液体流经内部流道、中喷嘴流道进入环空；将破碎岩屑携带后依次经下喷嘴流道、第二锥形结构、中心流道及分流孔最后进入沉砂腔，破碎岩屑中经金属防砂网阻挡进入沉砂腔底部，液体经上喷嘴流道进入环空，完成获取岩屑过程。本发明结构简单，使用方便，可在钻井过程中随钻获得井底岩屑。

附图说明

图1为本发明钻头正常钻进状态的结构示意图。

图2为本发明钻头正常钻进状态的剖面图。

图3为本发明钻头获取岩屑状态的结构示意图。

图4为本发明钻头获取岩屑状态的剖面图。

图5为本发明定位套的剖面图。

附图标记: 1—连接接头；2—定位套；3—取岩屑结构；4—钻头本体；5—中喷嘴流道；6—钻头腔体；7—下喷嘴流道；8—钻头冠部；9—上喷嘴流道；10—金属防砂网；201—内部流道；202—圆柱形键；203—弹簧；204—沉砂腔；301—第一锥形结构；302—中心流道；303—剪切销钉；304—凹槽；305—分流孔；306—第二锥形结构。

具体实施方式

实施例1

一种随钻获取井底岩屑的钻头，包括钻头冠部8以及位于钻头冠部8内的钻头本体4；所述钻头本体4上设有连接接头1，钻头本体4内设有钻头腔体6；钻头本体4上还设有与钻头腔体6连通的上喷嘴流道9、中喷嘴流道5及下喷嘴流道7；所述钻头腔体6内从中心至腔体内壁依次设有取岩屑结构3及用于卡设取岩屑结构3的定位套2；定位套2中部与腔体内壁形成内部流道201；取岩屑结构3、定位套2底部及腔体内壁形成沉砂腔204；所述取岩屑结构3下行时，下喷嘴流道7、腔体内壁底端、取岩屑结构3侧壁、定位套2及上喷嘴流道9形成贯穿的通道。

实施例2

在实施例1的基础上，还包括：所述定位套2为环状定位套2，所述环状定位套2的外侧壁包括小壁厚及大壁厚；小壁厚与大壁厚交替设置；环状定位套2的大壁厚处与腔体内壁接触，定位套2的长度小于取岩屑结构3的长度，定位套2、取岩屑结构3与腔体内壁之间形成沉砂腔204；环状定位套2的的内侧壁设有卡设单元，所述卡设单元包括沿腔体内壁向中心方向依次设置的弹簧203以及圆柱形键202。

所述取岩屑结构3的上下两端开口均为锥形；所述位于上端的锥形为第一锥形结构301，位于下端的锥形为第二锥形结构306，第一锥形结构301及第二锥形结构306的开口方向均朝向空心圆柱以外；还包括位于空心圆柱侧壁上的凹槽304，所述凹槽304的直径大于圆柱形键202直径，凹槽304深度小于圆柱形键202长度。

还包括用于连接环状定位套2及取岩屑结构3的剪切销钉303。

所述上喷嘴通道的入口处设有金属筛网。

实施例3

在实施例2的基础上，一种随钻获取井底岩屑的方法，具体过程如下：

（1）投球至第一锥形结构301，剪断剪切销钉303，取岩屑结构3沿钻头腔体6下移，直至取岩屑结构3下端与钻头腔体6下底面接触；

（2）取岩屑结构3下端与钻头腔体6下底面接触，位于取岩屑结构3上的凹槽304下降至位于定位套2上的圆柱形键202中心相对；弹簧203伸长，推动圆柱形键202卡入凹槽304中，实现取岩屑结构3与定位套2的相对固定；同时，上喷嘴流道9、沉砂腔204、分流孔305、中心流道302、第二锥形结构306与下喷嘴流道7相通，形成开环；内部流道201与中喷嘴流道5相通，形成开环；

（3）钻柱内液体流经内部流道201、中喷嘴流道5进入环空；将破碎岩屑携带后依次经下喷嘴流道7、第二锥形结构306、中心流道302及分流孔305最后进入沉砂腔204，破碎岩屑中经金属防砂网10阻挡进入沉砂腔204底部，液体经上喷嘴流道9进入环空，完成获取岩屑过程。