[实用新型]一种适用于地面钻孔的碎软煤层密闭取芯钻头

说明书

本实用新型公开一种适用于地面钻孔的碎软煤层密闭取芯钻头，包括外钻头、内钻头及钻头本体，所述钻头本体具有由前至后孔径依次递增的三阶梯孔，所述外钻头固设于钻头本体前端的外环壁，外钻头设置有多个切削翼，相邻两个切削翼之间形成导流槽，所述内钻头可拆卸安装于三阶梯孔的小径孔段，三阶梯孔的大径孔段与较大径孔段之间的一级台阶面开设有与导流槽连通的水眼，三阶梯孔的较大径孔段开设有环槽，所述环槽用于装设密封圈。上述碎软煤层密闭取芯钻头避免了钻井液对破碎煤芯的冲刷，降低了钻进过程中钻头壁对煤芯的剥蚀作用，内钻头先于外钻头进入煤层，有助于提高煤层密闭取芯的采取率和地面钻井碎软煤层密闭取芯煤层气含量测定的成功率。

技术领域

本实用新型涉及地面钻井密闭取芯气含量精准测定技术领域，具体涉及一种适用于地面钻孔的碎软煤层密闭取芯钻头。

背景技术

碎软煤层因煤体结构破碎，煤层气(瓦斯)逸散速度快，采用常规取芯方式测定的煤层气(瓦斯)含量小于实际煤层气含量，易造成煤层气资源量估算不准、煤层瓦斯危险程度认识不足，给煤层气(瓦斯)资源的勘探开发和煤矿的安全生产留下隐患。地面钻井煤层密闭取芯技术能够定点、快速地钻取煤芯，并能保证煤芯在钻孔内提升、地面测定全程的密闭，避免煤芯暴露造成煤层气 (瓦斯)逸散，可实现煤层气(瓦斯)含量精准测定。

密闭取芯装置一般采用多层结构，取芯装置整体直径大，而取芯内筒孔径小。采用常规取芯钻头取芯不仅钻进效率低、煤芯采取率低，而且碎软煤层往往采取不到煤芯样品。常规取芯钻头采取不到碎软煤层煤芯样品的原因主要有：一是钻井液对钻头前方煤层的冲蚀导致煤体被冲丢；二是取芯钻进过程中取芯钻头宽厚外壁的剥蚀作用会导致煤芯被钻丢；三是取芯钻头内壁与取芯内筒之间流出高压水的冲刷作用也会引起煤芯丢失。因此，针对碎软煤层和密闭取芯的现状，亟需设计并试制一种针对地面钻井碎软煤层密闭取芯的钻头，以决碎软煤层密闭取芯采取率低、采取不到煤芯的现象。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种适用于地面钻孔的碎软煤层密闭取芯钻头，通过改变取芯钻头的结构，提高地面钻井煤层密闭取芯的煤芯采取率。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种适用于地面钻孔的碎软煤层密闭取芯钻头，包括外钻头、内钻头以及管状结构的钻头本体，所述钻头本体的中心孔为由前至后孔径依次递增的三阶梯孔，所述外钻头固设于钻头本体前端的外环壁，外钻头外环壁的周向上间隔设置有多个切削翼，任意相邻两个切削翼之间形成导流槽，每个切削翼均镶嵌有外切削齿和保径齿，所述内钻头的后端与三阶梯孔的小径孔段可拆卸连接，所述内钻头的前端面沿钻头本体轴向凸于外钻头的前端面，内钻头的前端面均匀设有多个内切削齿，所述三阶梯孔的大径孔段与较大径孔段之间的一级台阶面开设有与导流槽连通的水眼，所述三阶梯孔的较大径孔段周向上开设有环槽，所述环槽用于装设隔断大径孔段与较小径孔段的密封圈。

基于上述，内钻头的前端面凸于外钻头的前端面，可使内钻头先于外钻头进入煤层，迫使煤体进入内钻头，取芯内筒的下端卡在小径孔段与较小径孔段形成三级台阶面上，并通过装设于环槽内的密封圈封堵、或减少通过取芯内筒下端头与钻头本体内壁间隙的钻井液进入内钻头，在三阶梯孔的大径孔段与较大径孔段之间的一级台阶面开设水眼，可将取芯内筒与钻头本体内壁之间的钻井液通过水眼导向导流槽，这样既可以冷却外钻头和冲洗排渣，又可以避免钻头前方煤层的被过度冲蚀导致煤芯冲丢。

本实用新型的碎软煤层密闭取芯钻头避免了通过水眼的钻井液对破碎煤芯的冲刷和钻头本体间隙的钻井液对进入内钻头空腔煤芯的冲刷，降低了钻进过程中钻头壁对煤芯的剥蚀作用，内钻头先于外钻头进入煤层，有助于提高煤层密闭取芯的采取率和地面钻井碎软煤层密闭取芯煤层气含量测定的成功率。

为更好的实现上述方案，优选地，所述内钻头的后端与钻头本体的前端通过螺纹连接。

优选地，所述水眼的中轴线外偏钻头本体的中轴线8°-12°。

优选地，所述外切削齿的切削面与内切削齿的切削面之间的长度不低于50mm。