[实用新型]一种冰土冻层钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油地震勘探技术领域，特别涉及一种石油物探钻机井的钻头，是一种适合高寒地区冰土冻层物探钻井的高效钻头。

背景技术

在石油地震勘探过程中，首先钻井，在井中放入炸药，通过仪器接收放炮产生的地震波，判断地表下的地层构造。

目前，钻井采用的钻机多是旋转式石油物探钻机。采用的钻头一般分为横刀刃式钻头(参阅图1)和螺旋式刀刃钻头(参阅图2)。横刀刃式钻头和螺旋式刀刃钻头由刀刃1和钻头体2组成，在钻头体2的外壁上有螺旋片。按横刀刃钻头又可分为两翼钻头、三翼钻头。无论横刀刃式钻头还是螺旋式钻头，工作机理都是刮削相应的地质层，没有搜集碎屑功能。钻井过程形成的碎屑，要靠焊接在钻头体外壁的螺旋片或钻杆中心和井筒间形成的泥浆循环带出。实践证明，这些钻头对非冻土地层的钻井施工效率较高，而对高寒地区冰土冻层的钻井效率则很低。生产过程中，为提高钻井效率，通常采购大功率钻机，靠增大钻杆的向下推力来突破冻层，这样作的结果是增加了钻机设备负荷，带来了巨大安全风险隐患。

采用普通钻头很难在西部坚硬的黄土塬地层，有人采用洛阳铲打井，洛阳铲能将戳碎的地层碎屑收容并带出地面。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种冰土冻层钻头，能实现高寒地区冰土冻层高效钻井，用来提高西伯利亚地区沼泽带、过渡带冬季石油勘探钻井效率。

本实用新型采用的技术方案是：冰土冻层钻头，主要由切割齿、U形刀体和螺纹接头组成，其特征在于：U形刀体的结构是在钢管的管壁上有对称的豁口，豁口为长条形，豁口的上部的宽度小于豁口下部的宽度，U形刀体呈U形。U形刀体的制作方法是在钢管外壁上对称切去两块长条形管壁，钢管的上端不切，保留原钢管管壁完整；钢管的下端横截面为对成的两个扇形环状。整个钢管的形状为U字形。在U形刀体的上端固定有螺纹接头，螺纹接头的顶端有钻杆外螺纹，钻井时能与钻杆连接。在U形刀体的下端有三角形的切割齿。在U形刀体中间形成岩屑容纳空间。

所述的U形刀体豁口的边沿有刀刃，能将井壁刮削光滑。

所述的U形刀体上端固定螺纹接头，是焊接固定。

为了提高切割齿的硬度，所述的切割齿的顶端焊有合金块。

切割齿的作用是切割分离地层，使地层形成井壁。

U形刀体的作用是刮削光滑井壁，提供岩屑容纳空间。

弹性容纳空间的作用是通过钻杆的旋转和向下加压，导致钻头内容积变化，引起分割的冰土冻层碎裂，并容纳碎物。

螺纹接头的作用是联接上部钻杆。

本实用新型的有益效果：本实用新型冰土冻层钻头，能实现高寒地区冰土冻层高效钻井。曾经在西伯利亚冬季施工的石油地震队试用。据统计数据分析，相同钻机，相同冰冻地层条件下，普通钻头钻穿冰土冻层耗时28min，采用冰土冻层钻头耗时约6min，效率提高78％。极大提高了冰土冻层的钻井效率，准备投入批量加工。

附图说明

图1是横刀刃式钻头结构示意图。

图2是螺旋式刀刃钻头示意图。

图3是本实用新型冰土冻层钻头结构示意图。

图中，1.刀刃，2.钻头体，3.切割齿，4.U形刀体，5.岩屑容纳空间，6.螺纹接头。

具体实施方式

实施例1：以一个外径为60mm，长度为0.64米的冰土冻层钻头为例，对本实用新型作进一步详细说明。

参阅图3。本实用新型冰土冻层钻头，主要由切割齿3、U形刀体4和螺纹接头6组成。U形刀体4的长度为600毫米，外径60毫米，内径52毫米。U形刀体4的结构是在钢管的管壁上有对称的两个豁口，豁口为长条形，豁口的上部的宽度小于豁口下部的宽度，U形刀体4呈U形。U形刀体4豁口的边沿有刀刃，即豁口的长度为540毫米，上部宽度25毫米，下部宽度48毫米。在U形刀体4的上端焊接固定有一个螺纹接头6，螺纹接头6的顶端有钻杆外螺纹。在U形刀体4的下端分布有三角形的切割齿3。在每个切割齿3的顶端焊有一块合金块。在U形刀体4中间形成圆柱状的岩屑容纳空间5。