[實用新型]適應井下動力鉆具使用的耐高速高溫牙輪鉆頭

有效

• 申請號: 201220361063.6
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN202745700U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 吳玉旺;胡友生
• 申請（專利權）人: 天津立林鉆頭有限公司
• 主分類號: E21B10/25
• 分類號: E21B10/25
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 徐慰明

技術領域

本實用新型涉及鉆井工具技術領域，尤其涉及一種適應井下動力鉆具使用的耐高速高溫牙輪鉆頭。

背景技術

牙輪鉆頭是在地殼中破碎巖石的一種工具，廣泛應用與石油、天然氣鉆井以及其他礦用鉆探等領域。目前牙輪鉆頭大多數是密封形式的，密封式牙輪鉆頭主要由牙掌、牙掌軸、牙輪、牙輪孔、鎖緊元件和密封件構成。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，常規鉆井可開采的油井數量越來越少，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機會更多時間更長，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高溫的能力是目前牙輪鉆頭迫切需要解決的問題。

目前在牙輪和牙掌形成的密封腔中裝有密封部件，密封部件可以采用O形密封圈，也采用O形密封圈和金屬密封環組合的方式進行密封，這種密封方式的缺點在于：對具有振動和擺動狀態下工作的牙輪鉆頭密封時，必須增加O形密封圈的壓縮量，即增大密封壓力。在高轉速下摩擦熱量增大而且耐磨性差，使“O”形密封圈很快失效，井眼環空中的泥漿和沙粒進入軸承內，造成軸承快速磨損失效。使得有腐蝕性及研磨性等高壓液體從鉆頭外部侵入鉆頭內的密封系統，致使鉆頭的軸承系統過早磨損，鉆頭報廢。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種適應井下動力鉆具使用的耐高速高溫牙輪鉆頭，保證密封部件的密封性，進而提高牙輪鉆頭的使用壽命。

本實用新型為實現上述目的，采用以下技術方案：一種適應井下動力鉆具使用的耐高速高溫牙輪鉆頭，包括牙輪以及牙掌軸，其特征在于：在靠近牙輪的牙輪軸孔開口的部位設有兩個密封槽，所述兩個密封槽內分別安裝有彈性密封圈。

所述彈性密封圈由外圈和內圈構成。

所述內圈材料為聚四氟乙烯、?尼龍、?芳綸纖維、高硬度丁腈橡膠材料中的任意一種。

所述外圈材料為丁腈橡膠、高飽和丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠材料中的任意一種。

所述兩個密封圈的形狀為長圓形截面。

所述兩個密封圈和截面的寬度與厚度的比值大于1.5。

本實用新型的有益效果是:?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，有力保護了密封圈免受巖屑的沖蝕磨損，有效的保護了密封圈。兩個密封圈靠外的外密封圈為擋沙圈，有效的阻止了巖屑與靠里面的內密封圈的接觸（主密封圈）。其特點是：外密封保護內密封、內密封保護軸承，當外密封失效后內密封可以繼續起作用。與原有的“O”形密封圈相比可以在不加大壓縮率的情況下，增加斷面的徑向壓縮量，可以把牙輪軸承的正常間隙連同由于軸頸磨損而引起的額外間隙都密封起來。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，高硬度丁腈橡膠，硬度為邵爾硬度?85-95度；外圈材料采用彈性好?壓縮永久變形小的材料，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。

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外密封圈的示意圖；

圖3為本實用新型實施例鉆頭中內密封圈的示意圖。

具體實施方式