牙輪鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及鉆井工具【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種牙輪鉆頭，包括牙輪軸孔、牙掌軸、定位鋼球、密封系統(tǒng)、儲油補償壓力平衡系統(tǒng)構(gòu)成，所述的定位鋼球設(shè)置在牙輪和牙掌軸的鋼球鎖緊槽之間，用于將牙輪和牙掌軸鎖緊，所述牙掌軸由大軸和小軸兩部分構(gòu)成，所述大軸的上部設(shè)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(cè)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(tài)相同，并并行于井底角。以上結(jié)構(gòu)可減少軸承局部受力的情況的發(fā)生，鉆頭工作運行高速平穩(wěn)?；瑒虞S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(yīng)大鉆壓、高溫環(huán)境下的定向鉆進(jìn)，并且可滿足小型超小型牙輪鉆頭對滑動軸承的需要。
【專利說明】牙輪鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鉆井工具【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種牙輪鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]牙輪鉆頭是在地殼中破碎巖石的一種工具，廣泛應(yīng)用與石油、天然氣鉆井以及其他礦用鉆探等領(lǐng)域。隨著石油資源的進(jìn)一步開發(fā)，常規(guī)鉆井可開采的油井?dāng)?shù)量越來越少，開采的難度越來越大，采用非常規(guī)鉆井開發(fā)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(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的復(fù)合鉆井方式得到越來越廣泛的使用，其特點就是鉆頭轉(zhuǎn)速有了較大的提高，已經(jīng)超過原轉(zhuǎn)盤鉆井的2-3倍，達(dá)到250-300轉(zhuǎn)/分鐘。
[0003]牙輪鉆頭工作負(fù)荷很重，傳力達(dá)數(shù)百千牛，傳遞機械功率達(dá)數(shù)十千瓦，工作環(huán)境惡劣，上有數(shù)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(zhì)的高壓、高溫鉆井液，而狹小的井眼又限制了鉆頭的體積，當(dāng)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(shù)向深井、小直徑井、叢式井、水平井和大斜度延伸井發(fā)展，適應(yīng)高鉆壓、高轉(zhuǎn)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(fā)展方向，如何滿足鉆井技術(shù)的發(fā)展需求成于當(dāng)前本領(lǐng)域的重要課題。
[0004]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(biāo)態(tài)。進(jìn)一步理論研究和大量實驗表明軸承在運轉(zhuǎn)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(chǎn)生高溫，引發(fā)密封系統(tǒng)失效潤滑油脂漏失和導(dǎo)物進(jìn)入，最終導(dǎo)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(wěn)軸承受力面點接觸導(dǎo)致潤滑油膜破裂。
[0005]眾所周知，現(xiàn)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(zhì)合金齒、儲油補償壓力平衡系統(tǒng)和密封系統(tǒng)、滑動軸承、和高壓射流噴嘴。其中儲油補償壓力平衡系統(tǒng)和密封系統(tǒng)是為滑動軸承服務(wù)，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(zhuǎn)平穩(wěn)性一直是牙輪鉆頭設(shè)計與制造【技術(shù)領(lǐng)域】不懈努力孑孑不倦追求的目標(biāo)。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于克服上述技術(shù)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(jìn)而提高牙輪鉆頭的使用壽命。
[0007]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)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(tǒng)、儲油補償壓力平衡系統(tǒng)構(gòu)成，所述的定位鋼球設(shè)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(gòu)成，所述大軸的上部設(shè)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(cè)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(tài)相同，并平行于井底角。
[0008]優(yōu)選地，所述外凸弧形面上設(shè)有長油槽，所述長油槽中的油孔與軸承中心油孔相連。
[0009]優(yōu)選地，所述鋼球鎖緊槽位于所述大軸的中下部。相對于現(xiàn)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(dāng)然也可以縮小鋼球直徑，進(jìn)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。
[0010]優(yōu)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(nèi)孔之間的耐磨程度。
[0011]優(yōu)選地，所述止推面上覆焊有高碳鈷鉻鎢合金。
[0012]本實用新型的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型滑動軸承受力面積相對于現(xiàn)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(tài)相同，同時也平行于井底角，且具有止推功能。以上結(jié)構(gòu)可減少軸承局部受力的情況的發(fā)生，鉆頭工作運行高速平穩(wěn)?；瑒虞S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(yīng)大鉆壓、高溫環(huán)境下的定向鉆進(jìn)，并且可滿足小型超小型牙輪鉆頭對滑動軸承的需要。
[0013]新型滑動軸承的鋼球鎖緊槽在大軸中下部，相對于現(xiàn)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(dāng)然也可以縮小鋼球直徑，進(jìn)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。
[0014]新型滑動軸承相對于現(xiàn)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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]1、牙輪軸孔；2、牙掌軸；3、定位鋼球；4、大軸；5、小軸；6、止推面；7、外凸弧形面；
8、長油槽；9、油孔；10、軸承中心油孔；11、密封系統(tǒng)；12、儲油補償壓力平衡系統(tǒng)；13、鋼球鎖緊槽；14、塞銷孔；15、塞銷。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及較佳實施例詳細(xì)說明本實用新型的【具體實施方式】。如圖所示:一種牙輪鉆頭，包括牙輪軸孔1、牙掌軸2以及定位鋼球3構(gòu)成，所述的定位鋼球設(shè)置在牙輪軸孔和牙掌軸的鋼球鎖緊槽13之間，用于將牙輪軸孔和牙掌軸鎖緊，所述牙掌軸由大軸4和小軸5兩部分構(gòu)成，所述大軸的上部設(shè)有止推面6，所述止推面上固定所述小軸，所述止推面與大軸的側(cè)面通過外凸弧形面7連接成一體，該外凸弧形面也就是大軸的主受力面，所述外凸弧形面的弧度與井底形態(tài)相同，并平行于井底角。通過加大軸的主受力面，防止大軸局部受力而產(chǎn)生的不穩(wěn)定現(xiàn)象，提高鉆頭運行的平穩(wěn)性。[0019]所述外凸弧形面上設(shè)有長油槽8，所述長油槽中的油孔9與軸承中心油孔10相連，通過在外凸弧形面上增加長油槽，增加了外凸弧形面的潤滑性，降低與牙輪內(nèi)孔的摩擦。所述外凸弧形面上覆焊有高碳鈷鉻鎢合金。所述止推面上覆焊有高碳鈷鉻鎢合金。裝配時，首先將密封系統(tǒng)11裝配在牙掌軸相應(yīng)位置，固定牙掌軸，將牙輪軸通過內(nèi)孔與牙掌軸承軸頸套接構(gòu)成牙輪鉆頭滑動軸承系統(tǒng)，緩慢旋轉(zhuǎn)牙輪將需裝入的所有鋼球從塞銷孔14放入鋼球鎖緊槽中，正確插入塞銷15，焊接塞銷后部固定塞銷，組裝鉆頭，抽真空給儲油補償壓力平衡系統(tǒng)12注軸承潤滑油脂，最后封閉注油孔。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型滑動軸承受力面積相對于現(xiàn)有同型號滑動軸承可以增加30%以上，牙掌軸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(tài)相同，同時也平行于井底角，且具有止推功能。以上結(jié)構(gòu)可減少軸承局部受力的情況的發(fā)生，鉆頭工作運行高速平穩(wěn)。牙掌軸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(yīng)大鉆壓、高溫環(huán)境下的定向鉆進(jìn)，并且可滿足小型超小型牙輪鉆頭對滑動軸承的需要。
[0021]新型滑動軸承的鋼球鎖緊槽在大軸中下部，相對于現(xiàn)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(dāng)然也可以縮小鋼球直徑，進(jìn)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。
[0022]新型滑動軸承相對于現(xiàn)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)。
[0023]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種牙輪鉆頭，包括牙輪軸孔、牙掌軸、定位鋼球、密封系統(tǒng)、儲油補償壓力平衡系統(tǒng)構(gòu)成，所述的定位鋼球設(shè)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(gòu)成，所述大軸的上部設(shè)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(cè)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(tài)相同，并平行于井底角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙輪鉆頭，其特征在于:所述外凸弧形面上設(shè)有長油槽，所述長油槽中的油孔與軸承中心油孔相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙輪鉆頭，其特征在于:所述鋼球鎖緊槽位于所述大軸的中下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的牙輪鉆頭，其特征在于:所述外凸弧形面上覆焊有高碳鈷鉻鎢合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的牙輪鉆頭，其特征在于:所述止推面上覆焊有高碳鈷鉻祖A全灼口益O
【文檔編號】E21B10/22GK203808838SQ201420090828
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】陳斌 申請人:天津立林鉆頭有限公司