[发明专利]减小旋转牙轮凿岩钻头内润滑剂压力脉动的方法和设备

权利要求书

1.一种钻井工具，其包括：

钻头主体；

自所述钻头主体延伸的至少一个轴承轴；

安装成用于在所述轴承轴上旋转的牙轮；

形成在所述轴承轴的外轴承表面的非负荷区中的第一沟槽；以及

形成在所述轴承轴的同一外轴承表面的所述非负荷区中的第二沟槽；

其中所述第一沟槽相对于所述第二沟槽周向偏移。

2.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述轴承轴进一步包括内部润滑剂通道，且进一步包括所述第一沟槽中的第一开口，所述第一开口提供所述第一沟槽和所述内部润滑剂通道之间的流体连通。

3.根据权利要求2所述的钻井工具，其中所述第一开口具有满足下面方程式的直径D：D≈k*((4/π)*(C*L))^0.5；其中：k是大于1的常数；C=所述轴承的直径间隙；且L=所述第一沟槽的弧长。

4.根据权利要求2所述的钻井工具，其中所述第一开口具有满足下面方程式的直径D2：D2≤k*((Dl+C)^2-D1^2)^0.5；其中：k为小于1的常数；D1=所述轴承的外表面直径；且C=所述轴承的直径间隙。

5.根据权利要求2所述的钻井工具，其中所述第一开口具有小于沿着所述第一沟槽附近的所述轴承轴的所述外轴承表面的环形流道面积的150%的横截面积。

6.根据权利要求2所述的钻井工具，其进一步包括所述第二沟槽内的第二开口，所述第二开口用于提供所述第二沟槽和所述内部润滑剂通道之间的流体通道。

7.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述第一沟槽相对于所述第二沟槽的所述周向偏移限定了沿着所述第一和第二沟槽之间的所述轴承轴的所述外轴承表面周向延伸的衰减区。

8.根据权利要求7所述的钻井工具，其中所述第一沟槽和第二沟槽之间的所述衰减区提供周向衰减，该周向衰减约等于所述第一沟槽或所述第二沟槽与所述轴承轴的所述外轴承表面的较远端之间所提供的轴向衰减。

9.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述轴承轴的所述外轴承表面为外圆柱表面。

10.根据权利要求9所述的钻井工具，其中所述外圆柱表面是主轴颈轴承表面。

11.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述轴承轴支撑摩擦轴颈轴承。

12.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述轴承轴的所述外轴承表面被轴向地限定在第一边缘和第二边缘之间，且其中所述第一沟槽轴向偏移且更靠近所述外轴承表面的所述第一边缘。

13.根据权利要求12所述的钻井工具，其中轴向偏移的所述第一沟槽限定沿着所述第一边缘和所述第一沟槽之间轴向延伸的所述轴承轴的所述外轴承表面的第一衰减区，且进一步地限定沿着所述第二沟槽和所述第二边缘之间轴向延伸的所述轴承轴的所述外轴承表面的第二衰减区。

14.根据权利要求13所述的钻井工具，其中所述第一衰减区的第一轴向宽度和所述第二衰减区的第二轴向宽度的比例在约3比1和约6比1之间。

15.根据权利要求12所述的钻井工具，其中所述第二沟槽轴向偏移且更靠近所述外轴承表面的所述第二边缘。

16.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述第一和第二沟槽中的每一个都具有轴向宽度，且其中所述第一和第二沟槽中的每一个的轴向宽度都不大于所述第一和第二边缘之间的所述轴承轴的所述外轴承表面的轴向宽度的70%。

17.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述第一和第二沟槽中的每一个都具有轴向宽度和周向长度，且其中所述第一和第二沟槽中的每一个的周向长度和轴向宽度的比例都在约2比1和约4比1之间。

18.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述轴承轴的所述外轴承表面是圆柱表面，其轴向地位于牙轮波动压力脉动源以及所述牙轮和轴承轴的密封系统之间，且其中所述第一和第二沟槽位于所述外轴承表面的所述非负荷区中，从而每个都限定第一衰减区和第二衰减区，其中所述第一和第二衰减区轴向地限制所述牙轮波动压力脉动向所述密封系统的传播。