[實用新型]牙輪鉆頭

有效

• 申請號: 201420090828.6
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN203808838U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 陳斌
• 申請（專利權）人: 天津立林鉆頭有限公司
• 主分類號: E21B10/22
• 分類號: E21B10/22;E21B10/24
• 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。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。?

???牙輪鉆頭工作負荷很重，傳力達數百千牛，傳遞機械功率達數十千瓦，工作環境惡劣，上有數千米彈性桿柱的振動，下有強度高、研磨性強的巖石，周圍是含有砂粒和腐蝕性物質的高壓、高溫鉆井液，而狹小的井眼又限制了鉆頭的體積，當然最終限制了滑動軸承的受力面積，因而牙輪軸承在惡劣的工況下，很小的受力面積必須承受很大的壓力。隨著鉆井技術向深井、小直徑井、叢式井、水平井和大斜度延伸井發展，適應高鉆壓、高轉速、耐高溫、定向造斜等鉆井要求的牙輪鉆頭，將是牙輪鉆頭發展方向，如何滿足鉆井技術的發展需求成于當前本領域的重要課題。?

對三牙輪鉆頭失效的分析表明，軸承損壞是牙輪鉆頭破壞的最主要形式，軸承壽命就是牙輪鉆頭壽命的重要標態。進一步理論研究和大量實驗表明軸承在運轉過程中軸承最初損壞主要因軸承潤滑油脂油膜破裂，軸承失去油脂潤滑，軸承干摩擦產生高溫，引發密封系統失效潤滑油脂漏失和導物進入，最終導致軸承很快失效鉆頭報廢。而軸承潤滑油脂油膜破裂主要是因為軸承受力面小，造成潤滑油脂油膜面小，以及鉆頭運行不平穩軸承受力面點接觸導致潤滑油膜破裂。?

眾所周知，現代牙輪鉆頭也稱四合一鉆頭，四合一鉆頭四要素：即具有硬質合金齒、儲油補償壓力平衡系統和密封系統、滑動軸承、和高壓射流噴嘴。其中儲油補償壓力平衡系統和密封系統是為滑動軸承服務，主要為其提供工作潤滑和防止油脂流失，因此如何提高滑動軸承性能，增大滑動軸承的受力面積和潤滑油脂油膜面積，以及提高牙輪鉆頭運轉平穩性一直是牙輪鉆頭設計與制造技術領域不懈努力孑孑不倦追求的目標。?

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，而提供一種牙輪鉆頭，通過提高軸承的受力面積以及潤滑油脂油膜面積，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：一種牙輪鉆頭，包括牙輪軸孔、牙掌軸、定位鋼球、密封系統、儲油補償壓力平衡系統構成，所述的定位鋼球設置在牙輪軸孔和牙掌軸的鋼球鎖緊槽之間，用于將牙輪軸孔和牙掌軸鎖緊，其特征在于：所述牙掌軸由大軸和小軸兩部分構成，所述大軸的上部設有止推面，所述止推面上固定所述小軸，所述止推面與大軸的側面通過外凸弧形面連接成一體，所述外凸弧形面的弧度與井底形態相同，并平行于井底角。?

優選地，所述外凸弧形面上設有長油槽，所述長油槽中的油孔與軸承中心油孔相連。?

優選地，所述鋼球鎖緊槽位于所述大軸的中下部。相對于現有同型號滑動軸承鎖緊鋼球可以增加2~4顆，使牙輪鎖緊效果更好，當然也可以縮小鋼球直徑，進一步增加滑動軸承受力面積，同時也是增加潤滑油脂油膜受力面積。?

優選地，所述外凸弧形面上覆焊有高碳鈷鉻鎢合金。增加大軸前端與牙輪內孔之間的耐磨程度。?

優選地，所述止推面上覆焊有高碳鈷鉻鎢合金。?

本實用新型的有益效果是:?與現有技術相比，本實用新型滑動軸承受力面積相對于現有同型號滑動軸承可以增加30%以上，牙掌軸承面大量敷焊高強度耐磨性好的高碳鈷鉻鎢合金，軸承主受力面平行于鉆頭工作受力面(井底角)，軸承主受力面成圓弧形與井底形態相同，同時也平行于井底角，且具有止推功能。以上結構可減少軸承局部受力的情況的發生，鉆頭工作運行高速平穩。滑動軸承受力面積增加也是增大了潤滑油脂油膜面積，使牙輪鉆頭更能適應大鉆壓、高溫環境下的定向鉆進，并且可滿足小型超小型牙輪鉆頭對滑動軸承的需要。?

新型滑動軸承的鋼球鎖緊槽在大軸中下部，相對于現有同型號滑動軸承鎖緊鋼球可以增加2~4顆，使牙輪鎖緊效果更好，當然也可以縮小鋼球直徑，進一步增加滑動軸承受力面積，同時也是增加潤滑油脂油膜受力面積。?

新型滑動軸承相對于現有同型號滑動軸承，有效的利用了牙輪殼體空間，牙輪殼體壁厚均勻，加工時熱處理效果更好；牙輪軸承空間大，利于軸承加工，而且加工效果更好，增加了刀桿直徑，刀具工作更平衡。?