[實用新型]一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板

無效

• 申請號: 200920242450.6
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN201502343U
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 祝效華;鄧福成;王宇;湯歷平;童華
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B19/10
• 分類號: E21B19/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于石油工業鉆井中用的動力卡瓦系統，特別是卡瓦系統中一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板。

背景技術

卡瓦是在油田鉆井中用來卡住并懸掛下井的鉆桿、鉆挺、動力鉆具、套管等管柱的工具。隨著我國經濟迅猛發展，同時對石油天然氣需求量越來越大，鉆井和修井任務更加繁重，動力卡瓦應用越來越廣泛，相比以前以手工操作為主的國內卡瓦，其減輕了鉆修井工人的勞動強度、加速了起下鉆作業以及修井作業、提高了功效。

在油田鉆井起下鉆過程中，卡瓦牙板是卡瓦系統中抱緊鉆桿的主要組成部分，直接與鉆柱相咬合，其性能在很大程度上決定了卡瓦能否牢固抱緊鉆桿并對鉆桿的損傷程度和自身工作壽命的長短。目前，通過對現場失效的統計，卡瓦的失效形式主要有兩種，一是牙板斷裂，二是牙齒齒頂磨損，其中牙齒齒頂磨損占失效比例的98％。這說明現有的卡瓦牙牙型設計存在不足。調研現場鉆柱，現有卡瓦卡緊鉆桿的過程中都會在鉆桿表面的咬合處產生壓痕。該咬痕的產生，不僅降低了鉆柱自身的強度，同時也是鉆井過程中鉆柱發生斷裂失效的根源。

發明內容

本實用新型的目的是：為了克服現有技術的不足，減少現場使用過程中卡瓦牙齒的失效及其對鉆柱的傷害，提供一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：本實用新型一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板，由牙板及牙齒構成，牙齒整體均勻分布加工在具有凹圓弧的牙板上面，牙齒之間有一定間距，牙齒的齒型為銳角三角形，其齒前角大于齒后角。齒前角、齒后角的角度選取是在采用合理優化后的角度范圍內，整個牙齒的高度較小，牙尖采用尖角與圓弧過渡。

本發明與現有技術相比，其有益效果是：

1、使用過程中卡瓦牙板產生的應力小，牙齒不易發生塑性流動；

2、卡瓦更易抱緊鉆柱，且在鉆柱上無壓痕，咬合過程中兩者之間相對滑動位移小，提高卡瓦和鉆柱壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板示意圖

圖2是圖1牙齒放大示意圖

圖中：1.牙板，2.牙齒，3.齒尖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，本實用新型一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板，由牙板1及牙齒2構成，牙齒2整體均勻分布加工在具有凹圓弧的牙板1上面，牙齒2的齒型為銳角三角形，其齒前角α大于齒后角β，牙尖3采用尖角與圓弧過渡。牙齒2采用最優的齒前角α、齒后角β組合，其齒前角α為75°～85°，齒后角β為30°～40°；采用最優齒高h、齒間距d和齒頂圓弧r組合，其齒高h為0.4mm～1.2mm，齒間距d大于零、小于0.5mm，齒頂圓弧r半徑為0～0.2mm。

經過多次模擬實驗計算分析，通過軟件優化得到了牙齒角度、齒高、齒間距及齒頂圓弧的取值范圍。在卡瓦牙齒間距、齒高相同的情況下，該選取角度參數范圍內的牙齒可比其他角度組合的工作壽命更高；在以上卡瓦牙齒達到最優角度組合的情況下，該選取齒高、齒間距及齒頂圓弧半徑范圍內的牙齒可比其他選取參數的工作壽命更長。

本實用新型帶一種齒間距的低齒高卡瓦牙板，在咬緊鉆柱過程中，齒間距改變了牙齒應力分布，降低了應力峰值，低齒高降低了牙齒的塑性變形和對鉆柱的傷害，此提高了卡瓦牙板和鉆柱壽命及鉆井實效，減少了鉆井成本。