[實用新型]一種適應高速高溫鉆井的牙輪鉆頭

有效

• 申請號: 201020286842.5
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN201786263U
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 沈志強;張少帥;楊開甲;吳玉旺;羅緒良
• 申請（專利權）人: 天津立林石油機械有限公司
• 主分類號: E21B10/22
• 分類號: E21B10/22
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 閆俊芬

技術領域

本實用新型涉及鉆井工具技術領域，尤其是涉及一種適應高速高溫鉆井的牙輪鉆頭。

背景技術

在石油、天然氣鉆井中影響牙輪鉆頭的使用壽命的關鍵因素是軸承系統的壽命即軸承壽命和密封壽命。隨著石油資源的進一步開發，常規是由可采的數量越來越少，開采的難度越來越大，采用非常規鉆井開發的油井越來越多，定向井、斜井、大位移井、水平井、分支井等特殊工藝井在石油開采中所占的比例越來越大，從而使使用井下動力鉆具的時間更長，由動力鉆具加轉盤旋轉的復合鉆井方式得到越來越廣泛的使用，其特點就是鉆頭轉速有了較大的提高，已經超過原轉盤鉆井的2-3倍，達到250-300轉/分鐘。基于此，要求現代牙輪鉆頭必須在高轉速下保持長的壽命，以減少鉆井起下鉆的次數，降低非鉆井時間，提高鉆井效率和降低鉆井成本。因此，提高牙輪鉆頭軸承系統和密封系統適應高轉速和高溫的能力是目前牙輪鉆頭迫切需要解決的問題。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種適應高速高溫鉆井的牙輪鉆頭，延長牙輪鉆頭的壽命，有利于提高鉆井效率和降低鉆井成本。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：本實用新型的一種適應高速高溫鉆井的牙輪鉆頭，包括牙輪、牙掌，在牙輪軸孔和牙掌軸頸之間設有滑動套，在牙掌軸頸的止推面上設有浮動墊片；在靠近牙輪軸孔開口的部位設置密封槽，密封槽內設置密封圈，該密封圈截面形狀為扁圓形，該密封圈由彈性外圈和耐磨內圈組合而成。

進一步，所述的密封圈截面的寬度與厚度的比值不小于1.5。

進一步，滑動套的厚度為與該滑動套相配合位置處牙掌軸頸直徑的3-6％。

進一步，滑動套沿軸線方向設置一寬度為1.5-3mm的開口。

進一步，所述耐磨內圈材料采用聚四氟乙烯、尼龍、芳綸纖維中的一種，所述彈性外圈材料采用丁腈橡膠、高飽和丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠中的一種。

有益效果為：與現有技術相比，本實用新型是在牙掌軸頸和牙輪軸孔之間設置一個環形的滑動套，滑動套的外徑和牙輪的內孔組成一對滑動摩擦副；滑動套的內孔和牙掌軸頸組成另一滑動摩擦副，這兩個滑動摩擦副構成本實用新型牙輪鉆頭的徑向浮動軸承。在牙輪和牙掌止推面間設置有浮動墊片組成本實用新型牙輪鉆頭的軸向浮動軸承。前述的徑向浮動軸承和軸向浮動軸承共同構成本實用新型的軸承系統。由于滑動套和浮動墊的設置，原由一個滑動摩擦副的軸承改進為由兩個滑動摩擦副，摩擦副的相對滑動速度降低了50％。相同工作條件下牙輪鉆頭適應的轉速提高一倍。由于相對滑動摩擦產生的熱量大大降低。

原牙輪鉆頭密封是在牙掌軸頸根部和牙輪之間設置一個“O”形密封圈，在高轉速下摩擦熱量增大，使“O”形密封圈很快失效，井眼環空中的泥漿進入軸承內，造成軸承快速磨損失效。與之相比，本實用新型牙輪鉆頭，在牙掌軸頸根部和牙輪之間設置了扁圓形截面的彈性密封圈，在牙輪內開了密封槽，將密封圈置于密封槽內，避免了密封圈和井眼內的泥漿巖屑大面積接觸，有力保護密封圈受巖屑的沖蝕磨損；彈性密封圈采用大的截面寬度與厚度比(不小于1.5)，與“O”形密封圈相比可以降低密封圈的壓縮率，從而減小密封圈的接觸應力，減少摩擦生熱，提高密封系統在高轉速、高溫條件下的使用壽命。

另外，內圈采用了摩擦系數低、導熱性能好、硬度高耐磨的材料如聚四氟乙烯、尼龍、芳綸纖維，硬度為邵爾硬度85-95度；外圈材料采用彈性好壓縮永久變形低的材料，以保持密封圈良好的彈性，提供足夠的密封壓力，有助于進一步提高牙輪鉆頭的壽命。

本實用新型的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優點可以通過下面的說明書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例鉆頭的結構示意圖。

圖2為本實用新型實施例鉆頭中密封圈的示意圖。

圖3為本實用新型實施例鉆頭中滑動套主視圖(剖視)。

圖4為圖3所示滑動套的俯視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。