[實用新型]一種彈性蓄能軸承密封結構的牙輪鉆頭

有效

• 申請號: 201220511006.1
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN203114177U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 楊君;鄭家偉;鄒子由;李東明
• 申請（專利權）人: 寶雞石油機械有限責任公司
• 主分類號: E21B10/25
• 分類號: E21B10/25
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本實用新型屬于石油天然氣、礦山、水井及地質勘探用的牙輪鉆頭技術領域，涉及一種彈性蓄能軸承密封結構的牙輪鉆頭。?

背景技術

目前國內外對石油天然氣用量持續增長，一方面，勘探開發區塊也不斷向難采地層轉移，鉆井深度也不斷增加，由此而來面臨著高溫高壓等惡劣井底工況；另一方面，隨著鉆井裝備和工藝的進步，鉆井參數向高鉆壓、高轉速方向發展，這些措施對提高鉆井速度、降低鉆井成本起到了積極的作用，但也給鉆頭的使用壽命提出了更高的要求，因此，牙輪鉆頭的軸承密封性能成為決定其使用壽命的最重要因素之一。?

目前鉆頭軸承密封技術以O形橡膠密封圈為主，橡膠是高分子聚合物，牙輪鉆頭多用氫化丁腈橡膠和丁腈橡膠，適用溫度為-55～150℃，且力學性能隨著時間和溫度的改變而改變。目前地熱井的井底溫度更是高達300℃以上，鉆頭密封圈的工作條件非常惡劣，通常面臨100℃以上的高溫和幾十兆帕的高壓。鉆頭在井下工作時，O形密封圈因井內溫度較高，加上軸承運轉發熱，軸承腔內會出現局部高溫，其峰值有可能達到200～300℃，這遠遠超過了丁腈橡膠170℃的極限工作溫度。在含礦物油的潤滑脂和含各種化學劑的鉆井液環境里，高溫仍會加速橡膠老化。普通橡膠密封圈的耐高溫、耐腐蝕、抗磨損等性能已不能滿足當前面臨的鉆井要求。?

發明內容

本實用新型的目的是提供一種彈性蓄能軸承密封結構的牙輪鉆頭，解決了現有技術中結構不合理，導致磨損快，使用壽命短的問題。?

本實用新型所采用的技術方案是，一種彈性蓄能軸承密封結構的牙輪鉆頭，包括牙爪的軸頸與牙輪的內孔配裝，牙輪的密封槽內安裝有彈性蓄能密封圈，彈性蓄能密封圈的內表面設置有支撐環，支撐環橫截面采用U形或O型，彈性蓄能密封圈的橫截面為U形或O形，彈性蓄能密封圈周向選用螺旋狀或鋸齒狀。?

本實用新型的有益效果是，耐溫性能好、密封性能高的彈性蓄能密封圈結構，增強牙輪鉆頭的軸承密封性能，延長牙輪鉆頭壽命。鉆頭壽命的增加不但可以減少鉆頭用量，節約鉆頭費用，更主要的還是減少了起下鉆和鉆井費用，這對加快油氣田的開發，提高經濟效益有著十分重要的意義。?

附圖說明

圖1是本實用新型彈性蓄能軸承密封結構的牙輪鉆頭的安裝結構示意圖；?

圖2是圖1中的局部放大圖；?

圖3是本實用新型裝置中的彈性蓄能密封圈的截面示意圖。?

圖中，1.牙輪，2.支撐環，3.彈性蓄能密封圈，4.牙爪，5.牙爪軸頸，6鎖緊鋼球，7塞銷孔，8跑道，9塞銷，10.長油孔。?

具體實施方式

參照圖1、圖2，本實用新型結構是，包括牙輪1、支撐環2、彈性蓄能密封圈3、牙爪4、牙爪軸頸5、鎖緊鋼球6、塞銷孔7、跑道8、塞銷9、長油孔10。?

牙爪4的牙爪軸頸5與牙輪1的內孔配裝，形成牙輪鉆頭的軸承密封結構；在鉆頭軸承的密封部位，即牙輪1的密封槽內安裝有彈性蓄能密封圈3，彈性蓄能密封圈3是一個橡膠夾套的壓力輔助密封裝置；彈性蓄能密封圈3的內表面設置有支撐環2，或者說在支撐環2表面包裹有彈性蓄能密封圈3。參照圖3，支撐環2的截面為U形或O型，支撐環2為開口結構或封閉結構。支撐環2外形根據密封槽結構形狀設定，其橫截面采用U形或O型。彈性蓄能密封圈3的橫截面為U形或O形，彈性蓄能密封圈3周向選用螺旋狀、鋸齒狀或者其他形狀。?

安裝時，先做好安裝準備，對牙輪1、牙爪4、彈性蓄能密封圈3、鎖緊鋼球6等進行清洗，然后將彈性蓄能密封圈3裝入牙輪1的密封槽內，再將牙輪1安裝到牙爪軸頸5上，再將鎖緊鋼球6從塞銷孔7裝入跑道8，最后將塞銷9插入塞銷孔7并從尾部焊接固定，鎖緊鋼球6將牙輪1鎖定在牙爪軸頸5上，完成裝配。?

彈性蓄能密封圈3經過壓縮后它的張力使支撐環2唇邊與牙輪密封槽和牙爪軸頸緊密貼合在一起形成密封。鉆頭在鉆進過程中，隨著支撐環2唇邊的磨損，彈性蓄能密封圈3釋放彈性，使支撐環2密封面始終緊貼牙輪密封槽和牙爪軸頸密封面，從而保證鉆頭軸承密封的穩定有效。彈性蓄能密封圈3給支撐環2提供永久彈力，并彌補材料磨損及配合零件的偏移或偏心，系統壓力也會輔助彈性蓄能密封圈蓄能。通過彈性蓄能密封圈3的彈力和系統壓力，無論在高壓或低壓下，都可實現有效密封。?

本實用新型裝置的優點是：?

支撐環2可以選用高密度聚乙烯、聚四氟乙烯等耐磨性、耐溫性更好的材料，提高了鉆頭軸承密封的耐磨性和耐高溫的能力，更適合深井、超深井、?地熱井等復雜工況環境的鉆進。?