專利名稱：一種冰土凍層鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石油物探鉆 機井的鉆頭，是一種適合高寒地區(qū)冰土凍層物探鉆井的高效鉆頭。
背景技術(shù)：
在石油地震勘探過程中，首先鉆井，在井中放入炸藥，通過儀器接 收放炮產(chǎn)生的地震波，判斷地表下的地層構(gòu)造。
目前，鉆井采用的鉆機多是旋轉(zhuǎn)式石油物探鉆機。采用的鉆頭一般
分為橫刀刃式鉆頭(參閱圖l)和螺旋式刀刃鉆頭(參閱圖2)。橫刀 刃式鉆頭和螺旋式刀刃鉆頭由刀刃1和鉆頭體2組成，在鉆頭體2的 外壁上有螺旋片。按橫刀刃鉆頭又可分為兩翼鉆頭、三翼鉆頭。無論 橫刀刃式鉆頭還是螺旋式鉆頭，工作機理都是刮削相應(yīng)的地質(zhì)層，沒 有搜集碎屑功能。鉆井過程形成的碎屑，要靠焊接在鉆頭體外壁的螺 旋片或鉆桿中心和井筒間形成的泥漿循環(huán)帶出。實踐證明，這些鉆頭 對非凍土地層的鉆井施工效率較高，而對高寒地區(qū)冰土凍層的鉆井效 率則很低。生產(chǎn)過程中，為提高鉆井效率，通常采購大功率鉆機，靠 增大鉆桿的向下推力來突破凍層，這樣作的結(jié)果是增加了鉆機設(shè)備負 荷，帶來了巨大安全風(fēng)險隱患。
采用普通鉆頭很難在西部堅硬的黃土塬地層，有人采用洛陽鏟打 井，洛陽鏟能將戳碎的地層碎屑收容并帶出地面。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種冰土凍層鉆頭，能實現(xiàn)高寒地區(qū)冰土凍層高效鉆井，用來提高西伯利亞地區(qū)沼澤帶、過渡帶冬季石油勘 探鉆井效率。
本實用新型采用的技術(shù)方案是冰土凍層鉆頭，主要由切割齒、U 形刀體和螺紋接頭組成，其特征在于U形刀體的結(jié)構(gòu)是在鋼管的管壁 上有對稱的豁口，豁口為長條形，豁口的上部的寬度小于豁口下部的 寬度，U形刀體呈U形。U形刀體的制作方法是在鋼管外壁上對稱切去 兩塊長條形管壁，鋼管的上端不切，保留原鋼管管壁完整；鋼管的下 端橫截面為對成的兩個扇形環(huán)狀。整個鋼管的形狀為U字形。在U形 刀體的上端固定有螺紋接頭，螺紋接頭的頂端有鉆桿外螺紋，鉆井時 能與鉆桿連接。在U形刀體的下端有三角形的切割齒。在U形刀體中 間形成巖屑容納空間。
所述的U形刀體豁口的邊沿有刀刃，能將井壁刮削光滑。 所述的U形刀體上端固定螺紋接頭，是焊接固定。 為了提高切割齒的硬度，所述的切割齒的頂端焊有合金塊。 切割齒的作用是切割分離地層，使地層形成井壁。 U形刀體的作用是刮削光滑井壁，提供巖屑容納空間。 彈性容納空間的作用是通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)和向下加壓，導(dǎo)致鉆頭內(nèi)容 積變化，引起分割的冰土凍層碎裂，并容納碎物。 螺紋接頭的作用是聯(lián)接上部鉆桿。
本實用新型的有益效果本實用新型冰土凍層鉆頭，能實現(xiàn)高寒地 區(qū)冰土凍層高效鉆井。曾經(jīng)在西伯利亞冬季施工的石油地震隊試用。 據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，相同鉆機，相同冰凍地層條件下，普通鉆頭鉆穿冰 土凍層耗時28min，采用冰土凍層鉆頭耗時約6min,效率提高78%。極 大提高了冰土凍層的鉆井效率，準備投入批量加工。

圖1是橫刀刃式鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是螺旋式刀刃鉆頭示意圖。
圖3是本實用新型冰土凍層鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，l.刀刃，2.鉆頭體，3.切割齒，4.U形刀體，5.巖屑容納空 間，6.螺紋接頭。
具體實施方式
實施例1:以一個外徑為60mm，長度為0. 64米的冰土凍層鉆頭為 例，對本實用新型作進一步詳細說明。
參閱圖3。本實用新型冰土凍層鉆頭，主要由切割齒3、 U形刀體 4和螺紋接頭6組成。U形刀體4的長度為600毫米，外徑60毫米， 內(nèi)徑52毫米。U形刀體4的結(jié)構(gòu)是在鋼管的管壁上有對稱的兩個豁口 ， 豁口為長條形，豁口的上部的寬度小于豁口下部的寬度，U形刀體4呈 U形。U形刀體4豁口的邊沿有刀刃，即豁口的長度為540毫米，上部 寬度25毫米，下部寬度48毫米。在U形刀體4的上端焊接固定有一 個螺紋接頭6，螺紋接頭6的頂端有鉆桿外螺紋。在U形刀體4的下端 分布有三角形的切割齒3。在每個切割齒3的頂端焊有一塊合金塊。在 U形刀體4中間形成圓柱狀的巖屑容納空間5。
權(quán)利要求1、一種冰土凍層鉆頭，主要由切割齒(3)、U形刀體(4)和螺紋接頭(6)組成，其特征在于U形刀體(4)的結(jié)構(gòu)是在鋼管的管壁上有對稱的豁口，豁口為長條形，豁口的上部的寬度小于豁口下部的寬度，U形刀體(4)呈U形，在U形刀體(4)的上端固定有螺紋接頭(6)，螺紋接頭(6)的頂端有鉆桿外螺紋，在U形刀體(4)的下端有三角形的切割齒(3)，在U形刀體(4)中間形成巖屑容納空間(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的冰土凍層鉆頭，其特征是所述的U形 刀體(4)豁口的邊沿有刀刃。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的冰土凍層鉆頭，其特征是所述的U形 刀體(4)上端固定螺紋接頭(6)，是焊接固定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的冰土凍層鉆頭，其特征是所述的切割 齒(3)的頂端焊有合金塊。
專利摘要冰土凍層鉆頭，應(yīng)用于高寒地區(qū)冰土凍層物探鉆井。特征是U形刀體的結(jié)構(gòu)是在鋼管的管壁上有對稱的豁口，豁口為長條形，豁口的上部的寬度小于豁口下部的寬度，U形刀體呈U形。在U形刀體的上端固定有螺紋接頭，螺紋接頭的頂端有鉆桿外螺紋。在U形刀體的下端有三角形的切割齒。在U形刀體中間形成巖屑容納空間。效果是能實現(xiàn)高寒地區(qū)冰土凍層高效鉆井。在相同鉆機，相同冰凍地層條件下，冰土凍層鉆頭鉆穿冰土凍層耗時比普通鉆頭提高效率78％。極大提高了冰土凍層的鉆井效率。
文檔編號E21B10/00GK201354591SQ20092010589
公開日2009年12月2日 申請日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者趙志勛, 魏惠丹 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責(zé)任公司