[实用新型]微正压自动补偿的牙轮钻头润滑系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻探设备技术领域，特别是微正压自动补偿的牙轮钻头润滑系统。

背景技术

钻头是钻井过程中，直接与岩石接触，通过切削、冲压等作用破碎岩石的工具。

一、润滑补偿系统的现状。现有的牙轮钻头为应付恶劣的井下工作条件，特别是由钻井液所建立的井底高压，都配置了一个储油补偿系统。这个系统的任务就是保证轴承和密封圈能有良好的工作条件，从而延长他们的寿命。现场调查资料表明，现有的牙轮钻头轴承的使用寿命，差不多是直接地取决于所用的密封圈的寿命。而密封圈的寿命和密封质量，除受到密封圈本身的材质、结构和配合等因素的影响外，储油补偿系统的工作情况也是一个直接的和重要的原因。目前有相当一部分钻头轴承的先期损坏，正是和所用的储油补偿系统的结构及其工作的有效性有关。钻井现场解剖和观察从井下取出的钻头，结果发现：有的钻头轴承腔里已经灌满泥浆而上部的储油杯内的油却原封未动；有的钻头则甚至泥浆已倒灌到储油杯内；有的钻头上部的储油器和下部的轴承腔内都有润滑脂，而牙爪中间的油道里却空空如也。总之，在钻头的实际工作中，储油补偿系统的工作呈现了比较混乱的状况。

二、润滑补偿系统的原理。目前石油钻井使用的牙轮钻头，均采用润滑脂补偿润滑。牙轮钻头供油自动补偿的过程是在注油时，当油腔内压力足够时，储油囊鼓起，在牙轮钻头钻井工作时，储油囊依靠自身的回复弹性给牙轮钻头的轴承系统自动补充钻头油脂，使得钻头的轴承副在工作时得到充分的润滑。润滑补偿装置起工作原理是依靠牙轮O型挡圈处压力（P1）和储油囊处引入压力（P2）的压差，将储油囊内部的润滑脂缓慢的推压到牙轮轴承进行润滑，同时阻止泥浆从O型挡圈处进入到轴承内。在钻井不同工况下，上述压差波动很大。

三、润滑补偿系统的研究。由《密封牙轮钻头储油补偿系统工作原理的研究》查询得到以下数据：

在下钻时，由于井孔与钻头之间形成狭窄的环形流道对泥浆的截流作用，将会造成P1>P2，其差值可能达到0.7~1MPa，泥浆就很可能通过O型挡圈与牙轮的缝隙进入到轴承内，从而造成严重的磨损。

在钻进时，P1、P2的静压力都是全部井深的泥浆液柱压力，仅仅是由于泥浆循环过程的流动阻力使得P1略大于P2，这个差值平均值不超过0.01MPa。由于钻头的旋转运动和井底泥浆的紊流流动，P1、P2都在不断地波动，其差值的瞬时值可能出现较大差值，这一点对牙轮钻头不利。

在起钻时，钻头向上运动，P1<P2，其差值可能达到0.7~1MPa，加速了润滑脂的损耗，缩短钻头使用寿命。

中国专利98806737.4公开了一种具有润滑液压力补偿装置的牙轮钻头，其提供了一种压力补偿组件，但其作为引压孔的泥浆孔连通的是钻头外部的泥浆。

由于引压孔开设在牙轮钻头的外侧，泥浆携带岩屑向上流动过程中，在靠近钻头段呈紊流状，某时刻靠近引压口处的泥浆速度与钻头旋转速度方向相反，小颗粒岩屑很容易进入到引压孔中。岩屑积累到一定程度后就可能堵住引流口。在现场使用中，很多时候牙轮钻头使用不到90小时就失效，经检测发现储油囊中润滑脂大量剩余，而轴承严重磨损甚至牙轮脱落。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种避免岩屑等杂质影响、增强润滑推动力稳定性、提高了润滑效率、微正压自动补偿的牙轮钻头润滑系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：微正压自动补偿的牙轮钻头润滑系统，它包括牙爪和牙轮，牙爪上设置有轴颈，牙轮通过轴承安装于轴颈上，牙轮内孔端口与轴颈之间设置有密封圈A形成轴承腔，牙爪内设置有连通轴承腔的过油通道，牙爪内部设置有泥浆通道，牙爪上部设有储油囊孔，储油囊孔内设置有储油囊，储油囊靠近储油囊孔端口的一端与储油囊孔间设置有密封圈B，储油囊的中部与储油囊孔之间还设置有密封部，密封部将密封圈B与储油囊孔形成的腔体分隔为油腔和补偿腔，位于油腔内的储油囊上设置有油道，储油囊内部通过油道与过油通道连通，补偿腔通过设置于牙爪上的引压孔连通泥浆通道。

所述的储油囊包括压盖、油杯和下橡胶皮碗，下橡胶皮碗设置于储油囊孔的底部，压盖设置于储油囊孔的外端，压盖压紧于油杯的上表面，油杯的下表面与下橡胶皮碗的端口紧密连接，密封圈B设置于压盖与储油囊孔之间，所述的密封部为下橡胶皮碗的端口设置的向外翻的密封凸缘，密封凸缘与储油囊孔的内壁紧密密封，所述的油道为设置于油杯的侧壁上、连通过油通道的出油孔，压盖上设置有注油孔，油杯上设置有与注油孔连通的进油孔，注油孔的外端口内安装有丝堵；位于压盖上方的储油囊孔的内壁上还设置有压紧压盖的卡簧。