带压力储油补偿装置的密封三牙轮钻头的制作方法

文档序号:15059002发布日期:2018-07-31 21:03阅读:306来源:国知局

本实用新型涉及牙轮钻头技术领域,尤其涉及一种带压力储油补偿装置的密封三牙轮钻头。



背景技术:

牙轮钻头是在地壳中破碎岩石的一种工具。在石油、天然气钻井及其他矿用钻探方面使用的牙轮钻头大多数是密封形式的。密封式牙轮钻头主要由牙掌、牙掌轴、牙轮、牙轮孔、锁紧元件和密封件构成。在石油、天然气钻井中影响牙轮钻头的使用寿命的关键因素是轴承系统的寿命即轴承寿命和密封寿命。而轴承寿命在很大程度上依赖于密封的寿命,三牙轮钻头在井底工作时密封圈在很大的压差下工作,三牙轮钻头压力储油补偿装置的作用就是为了减小密封圈两侧的压力差,从而使密封圈在较小的压差下工作,延长了密封圈的使用寿命,目前使用的牙轮钻头大多数都是带有压力储油补偿装置的,三牙轮钻头由于钻头直径的尺寸而限制了牙掌掌背的尺寸,从而决定了储油孔压盖挡圈与掌背间的基体厚度不会很大,很容易出现磨损造成压盖挡圈脱落,而当前随着石油资源的进一步开发,常规钻井可开采的油井数量越来越少,开采的难度越来越大,采用非常规钻井开发的油井越来越多,定向井、斜井、大位移井、水平井、分支井等特殊工艺井在石油开采中所占的比例越来越大,以及钻遇研磨性地层的逐渐增多,钻头在井下受力和磨损日渐严重,很容易造成牙掌掌背过度磨损,从而出现断掉压盖挡圈导致压盖和油杯脱落使压力储油补偿装置损坏导致钻头过早失效。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足,而提供一种带压力储油补偿装置的密封三牙轮钻头。

本实用新型为实现上述目的,采用以下技术方案:

一种带压力储油补偿装置的密封三牙轮钻头,其特征在于:包括牙轮、牙掌以及位于牙掌外侧的定位钢球,所述定位钢球设置在牙轮和牙掌的“R”槽之间,牙掌通过牙掌轴颈与牙轮相连接,牙轮内孔通过密封件与牙掌轴颈形成轴承密封腔,轴承腔与牙掌上设置的压力储油补偿装置相连通,压力储油补偿装置主要由储油囊、油杯、压盖、压盖挡圈、压盖密封圈、碟簧、传压孔,所述油囊与所述油杯的底部连接,所述压盖的周围与所述牙掌储油孔的内壁连接,所述压盖密封圈置于所述压盖与所述牙掌储油孔的内壁之间,压盖挡圈固定在牙掌储油孔的外侧,在压盖挡圈与所述压盖之间设置所述碟簧;所述牙掌内设有长油孔,所述长油孔通过塞销孔分别与设置在压掌轴颈上的中心油孔和斜油孔连通;压盖挡圈和牙掌掌背间的基体厚度H≥6毫米。

本实用新型的有益效果是:相对于现有技术,三牙轮钻头由于钻头直径的尺寸而限制了牙掌掌背的尺寸,从而决定了储油孔压盖挡圈与掌背间的基体厚度不会很大,很容易出现磨损造成压盖挡圈脱落,本实用新型在试验验证可行的基础上减小了储油孔的体积从而增加了储油孔压盖挡圈与掌背间的基体厚度,从而达到保护储油孔的效果,避免了钻井中的牙轮钻头掌背过度磨损造成掉储油杯的现象。此种结构能有效的延长牙轮钻头压力和储油补偿装置的寿命,从而延长牙轮钻头轴承的使用寿命,有利于提高钻井效率和降低钻井成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例钻头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示,一种带压力储油补偿装置的密封三牙轮钻头,包括牙轮2、牙掌1以及位于牙掌外侧的定位钢球3构成,所述的定位钢球设置在牙轮和牙掌的“R”槽之间。牙掌1通过牙掌轴颈15与牙轮2相连接,牙轮内孔通过密封件4与牙掌轴颈15形成轴承密封腔16,轴承腔16与牙掌1上设置的压力和储油补偿装置相连通。压力储油补偿装置主要由储油囊5、油杯6、压盖7、压盖挡圈9、压盖密封圈8、碟簧10、传压孔13以及与轴承相连通的长油孔11、塞销孔12、斜油孔18和中心油孔17等组成,装配时油杯6压住储油囊5使储油囊起到固定和密封作用,压盖7又压住油杯6在通过压盖密封圈8密封,最后由压盖挡圈9固定位置。压力储油补偿装置中的储油囊5体积减小为原来的70%~80%,从而可使储油孔及整个储油补偿装置的体积减小70%~80%,从而增加了压盖挡圈9和牙掌掌背14间的基体厚度H。压盖挡圈9和牙掌掌背14间的基体厚度H≥6毫米。

钻头装配好压力储油补偿装置的零件后,把有一定压力的油脂经压盖上的注油孔19注入到储油补偿装置中的储油囊5、油杯6和轴承腔16中,当钻头在井底工作时如果钻头外部压力过大时外部压力就会通传压孔13传递给储油囊5,在压力作用下储油囊5和油杯6中的油脂通过长油孔11、塞销孔12、斜油孔18和中心油孔17进入到轴承腔中,这样可使密封圈4在较小的压力差下工作,当钻头在井底工作时如果钻头轴承腔内部压力过大时轴承腔里16的压力就会把油脂通过塞销孔12、中心油孔17、斜油孔18和长油孔11推到压力储油补偿装置中的储油囊5、油杯6中,然后储油囊5通过传压孔13泄出一些油脂,降低轴承腔16压力,这样也可使密封圈4在较小的压力差下工作,压力储油补偿装置的主要作用就是给轴承腔供油脂润滑以及使密封圈4在较小的压力差下工作,从而延长牙轮钻头密封4和轴承的使用寿命,压力储油补偿装置的工作寿命在很大程度上决定了整只钻头的使用寿命,从而影响了钻井效率和钻井成本。

本实用新型技术方案是经过了油田现场使用验证的,是满足使用工况条件的,具体方法是压力储油补偿装置中的储油囊5减小为原来的70%~80%,从而可使储油孔及整个储油补偿装置的体积减小70%~80%,从解剖油田现场使用后的钻头发现钻头润滑脂是足够使用的,储油囊5的减小使储油孔及整个压力储油补偿装置的体积减小从而增加了压盖挡圈9和牙掌掌背14间的基体厚度H,避免了钻井中的牙轮钻头掌背磨损造成掉储油杯的现象,此种结构能有效的延长牙轮钻头压力储油补偿装置的寿命,从而延长牙轮钻头密封和轴承的使用寿命,从而延长钻头的使用寿命,有利于提高钻井效率和降低钻井成本。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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