[实用新型]牙轮钻头

说明书

技术领域

本实用新型与适用于石油、天然气和其它矿产资源的地质钻探与开发的牙轮钻头有关。

背景技术

目前虽然金刚石钻头已广泛应用于石油、天然气和其它矿产资源的地质钻探与开发。但金刚石钻头成本高，并且在许多情况下还只能用牙轮钻头，而牙轮钻头主要是利用轴向冲击破岩和回转刮削剪切破岩。由于石油钻井过程中，地层条件十分复杂，不同岩石的特性不同，而冲击回转钻进可以有效地解决这个问题。然而在钻头的冲击回转破岩过程中，主要由主轴颈承受了这个巨大的随机冲击压力-接触疲劳负荷。同时，由于钻井深度的不断增加，钻头的工作环境温度不断地升高，在深井和超深井钻进过程中，环境温度经常在100℃以上。这样在牙爪轴颈处滑动摩擦产生的热量不易散发出去，从而使滑动摩擦表面的温度升高，润滑条件变差。同时，在地层中不可避免的会存在H₂S等腐蚀性介质，使轴颈处的工作条件进一步恶化。现有的牙轮钻头是由牙爪、位于牙爪上的泥浆喷嘴、储油室、牙轮、破岩用的牙齿等组成。有的牙轮钻头在牙轮上镶套，但由于受牙爪和牙轮主体材料性能的限制，通过热处理也不能使主轴颈达到最佳的摩擦副优化配对和满意的工作性能，因此一般牙轮钻头的主轴承首先发生失效。严重影响了牙轮钻头主轴承的寿命，而使整个牙轮钻头的使用寿命降低。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服以上不足，提供一种能提高主轴承的抗冲击能力、耐磨能力、抗腐蚀能力，以及承受随机交变载荷能力，延长使用寿命的牙轮钻头。

本实用新型的目的是这样来实现的：

本实用新型牙轮钻头，包括牙爪、套装在牙爪轴颈上的牙轮，其特征是在牙爪主轴颈与牙轮相对应位置上有分别装在牙爪主轴颈周边上的牙爪耐磨衬套、装在牙轮内壁上的牙轮耐磨衬套，采用第一、牙轮耐磨衬套，使得牙轮与牙爪主轴颈面之间的滑动摩擦运动转换成耐磨衬套之间的滑动摩擦运动，而耐磨衬套材料不受牙轮与牙爪的材料性能限制，可按牙轮钻头的工况要求以最佳抗失效能力配置，而提高轴承与牙轮钻头的使用寿命。

上述的牙爪主轴颈与牙爪耐磨衬套通过第一联结键联结定位，牙轮内壁与牙轮耐磨衬套通过第二联结键联结定位。

上述的牙爪耐磨衬套、牙轮耐磨衬套相对应位置上分别有第一耐磨镀层、第二耐磨镀层。

本实用新型牙轮钻头分别在牙轮和牙爪上镶互相配合的耐磨衬套。耐磨衬套材料不受牙轮与牙爪的材料性能限制，可按牙轮钻头的工况要求以最佳抗失效能力进行材料配置，所镶耐磨衬套摩擦表面分别镀有不同的耐磨镀层，使主轴颈达到最佳的摩擦副优化配对和满意的工作性能，衬套与牙轮、衬套与牙爪之间通过特殊的键联结定位，可减小镶套时的过盈量、减小耐磨衬套的拉应力、避免耐磨衬套开裂、使联结可靠并将牙轮与牙爪之间的滑动摩擦运动转换成耐磨衬套之间的滑动摩擦运动。采用以上措施明显提高了主轴颈抵抗失效的能力，延长了钻头的使用寿命。降低了石油钻井的成本，提高了钻井的效率。同时，衬套的材料、热处理工艺、镀层的材料和工艺可以根据不同的地层和钻头工况要求选择不同的材料和工艺制造，使主轴承适应不同的工作环境并最大限度地降低成本。

本实用新型大大提高了主轴承的抗冲击能力、耐磨能力、抗腐蚀能力以及承受随机交变载荷能力，大大延长了使用寿命。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的A部放大图。

具体实施方式：

参见图1、图2，本实施例牙轮钻头，包括有储油室1和泥浆喷嘴2的牙爪3、套装在牙爪轴颈上的含牙齿5的牙轮4。在牙爪主轴颈与牙轮相对应位置上有分别装在牙爪主轴颈上的牙爪耐磨衬套7、装在牙轮内壁上的牙轮耐磨衬套10。牙爪主轴颈与牙爪耐磨衬套通过第一联结键6联结定位。牙轮内壁与牙轮耐磨衬套通过第二联结键11联结定位。

参见图2，牙爪耐磨衬套、牙轮耐磨衬套相对应位置上分别有第一耐磨镀层8、第二耐磨镀层9。

上述各实施例是对本实用新型的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。