新型高速牙轮钻头圆锥滚子轴承润滑状态分析

用HAAKERV3流变仪对国产J783钻头脂高温流变特性所作的测定表明，这种钻头脂在高温时表现为典型的Bingham流体。根据实测结果建立了J783钻头脂的流变模型。利用Bingham非牛顿流体重载线接触弹性流体动压润滑的有关理论，并考虑钻头轴承表面的粗糙度，分析研究了新型圆锥滚子轴承高速牙轮钻头的润滑状态和典型工况下钻头轴承的脂润滑膜厚度。结果表明，新型高速牙轮钻头的圆锥滚子轴承处于边界润滑状态，钻头脂中的MoS2和Sb2O3起主要润滑作用。由此可见，有必要在所有牙轮钻头的滚动轴承表面采取强化措施，以提高边界润滑条件下钻头轴承摩擦副的抗摩擦磨损性能。     

牙轮钻头滑动轴承混合润滑时的载荷计算

牙轮钻头滑动轴承实际工作时摩擦副之间处于混合润滑状态，此时金属微凸体和油膜一起承担载荷。文中给出了计算混合润滑时油膜和微凸体承载比例的计算方法，并以８１／２ＸＨＰ滑动轴承牙轮钻头为例，分析了钻头运转参数和最小油膜厚度对轴承摩擦副间载荷分配的影响，结果表明：钻头的运转参数直接影响轴承摩擦副间的润滑状况，在一定范围内，提高转速能够改善润滑状况。混合润滑时最小油膜厚度有一个下限门槛值，若低于此门槛值，则这种载荷分配计算方法不再适用。     

牙轮钻头的早期失效原因及注脂装置设计

调研某型号牙轮钻头的使用情况，早期失效占失效总数的60％，其中轴承失效约为71％，是影响钻头寿命的主要原因。解剖发现该批钻头的轴承润滑不充分，原因是注脂装置存在不足。改进了注脂装置，提高轴承储油腔的压力，实现自动补充润滑脂，使钻头的平均寿命达到80h。     

牙轮钻头浮动套轴承的机理研究

由于浮动套轴承的浮动套可以转动,降低了摩擦功率,从而可以提高牙轮钻头的转速.使浮动套转动的主要参数是浮动套的内、外间隙值.根据牙轮钻头轴固定,牙轮转动的工作特点,进行牙轮钻头浮动套轴承单元实验,发现按国内、外现用内小外大的间隙值配置参数,浮动套不会转动.通过对重载低速工况下的牙轮钻头浮动套轴承的润滑状态进行理论分析,得出属于混合润滑或边界润滑状态的结论.并证明全膜润滑状态下的浮动套轴承计算公式,不适用于牙轮钻头浮动套轴承,后者需考虑金属接触及弹性变形的影响,间隙配置应使外间隙远小于内间隙.实验结果与理论分析相一致.本文得出的间隙配置原则,可供牙轮钻头浮动套轴承设计使用.     

牙轮钻头滑动轴承润滑脂的实验研究

以提高牙轮钻头滑动轴承寿命为目的,对复合钙基脂的流变性能进行了实验测试,结果表明复合钙基脂在高温时的流变性能符合Bingham塑性流变模式;以此为基础计算了滑动轴承的油膜厚度,判断出滑动轴承的润滑状态为混合摩擦;并分析了油膜厚度与润滑脂流变性能之间的关系。认为:提高复合钙基脂在高温条件下的粘度,改善其粘温特性是提高润滑效果,延长滑动轴承寿命的有效途径。     

高速滑动轴承三牙轮钻头的研制与探讨

目前的ＸＨＰ系列钻头只适合于高钻压，低转速的工作参数下作用，而现场为了提高钻井速度，降低成本和提高经济效益，往往要求提高钻头的使用转速，显然，ＸＨＰ系列钻头的轴承寿命与此不相适应。为此，开发了能适应高速转速工作参数下保持较长寿命的高速滑动车承钻头。     

牙轮钻头滑动轴承润滑状态分析

本文通过对牙轮钻头滑动轴承磨损原因的探讨，分析了轴承润滑状况，指出改善润清条件的基本途径，为以后润滑脂的研究指明了方向。     

牙轮钻头径向轴承表面强化技术

牙轮钻头径向轴承表面强化技术陈家庆，蔡镜仑（石油大学·北京油田新材料研究工程中心）在牙轮钻头钻进过程中，总载荷的７５％由其径向轴承承担，因而长期以来人们一直非常注重提高钻头径向轴承的工作性能，通常从两个方面着手［１］。第一是提供良好的密封润滑条件，在...     

牙轮钻头浮动套轴承的数值计算探讨

运用润滑理论，在稳态工作时，对牙轮钻头浮动套轴承进行力平衡、力矩平衡及摩擦功率损失的分析，在此基础上，对其内外间隙值、最优转速比进行数值计算，得出最优转速比，并从理论上证实了牙轮钻头浮动套轴承应采用内大外小间隙配置方式的试验结论。     

关于牙轮钻头滑动轴承配合间隙的讨论

牙轮钻头大径向滑动轴承的配合间隙值对整个钻头的工作性能有很大影响。从润滑理论的分析表明，最小油膜厚度随半径间隙变化的幅度很小；从接触力学理论的分析表明，适当减小径向间隙值，可以降低轴承接触压力峰值；从摩擦发热角度的分析表明，减小配合间隙可以降低摩擦发热和磨损量；普通合金钢滑动轴承半径间隙值不小于0．05mm，硬质合金硬-硬轴承半径间隙不小于0．035mm时可避免出现热卡死现象。最后结合牙轮钻头实际制造过程，提出适当减小现有轴承径向间隙值的措施。     

PDC钻头切削齿的运动分析和破损机理

分析了PDC钻头在几种典型的回旋运动情况下其切削齿的运动速度和运动状态，发现回旋运动时切削齿有瞬时反向转动的现象，并讨论了回旋运动对切削齿工作状态的影响，认为PDC钻头回旋引起的冲击载荷和切削齿反转是导致钻头切削齿破损的直接原因。试验证明，切削齿反转具有极大的破坏性。研究表明，采用适当的钻头转速可以减少切削齿的损坏，而运用抗回旋技术减小钻头回旋幅度和回旋频率才是根本的出路。     

新型牙轮钻头轴承试验机设计(上)

研制的新型牙轮钻头轴承试验机由工作主机、可调式冲击泵、集成液压系统、注脂补偿系统、钻井液循环系统和电控电测系统等组成。试验机采用内摩擦副 (相当于钻头牙爪轴 )不动而外摩擦副 (相当于牙轮 )相对转动的运动方式 ;可试验相当于 2 15 90～ 311 15mm (8 ～12 英寸 )牙轮钻头轴承试件 ;采用液压加载 ,轴向和径向载荷、静载和动载可分别单独或同时施加 ;试验时可进行试验轴承温度、转速、摩擦力矩、钻井液压力和润滑脂压力等参数的动态测试。     

钻头钻进方向预测研究

在分析了影响钻头钻进方向的各种因素和提出钻头钻进特征矩阵的物理量后，建立了钻头在各向异性地层中钻进方向的预测模型。模型把钻进方向与所用钻头、钻井条件、井眼状态和所钻地层联系在一起，可以在任何钻井情况下预测一定底部钻具组合的方位漂移和造斜／降斜趋势。     

牙轮钻头牙齿破碎坑几何特征分析

用勺形齿和楔形齿在不同的钻压、钻头移轴距、钻头转速条件下破碎砂岩、石灰岩,得到多组不同的破碎坑试验数据。通过对破碎坑的观察与分析,利用几何造型技术,建立了能够综合反映齿形特征和岩石性质的理论破碎坑三维几何模型。并确立了岩石特性、钻压、钻头移轴距、转速、齿形和破碎坑特征参数的对应关系。当给定钻井参数,不同结构的钻头在进行破岩时,可以根据几何模型计算出岩石的破碎量。     

影响PDC钻头钻进的因素分析

采用典型的相关分析方法,利用实际钻进资料对PDC钻头钻进过程进行了系统分析,分别以一般情形、同一地层类型、同地层和同钻头类型进行了相关分析计算,并进行了相关系数检验。由检验结果知,所做3个典型相关分析,均为第一组变量的典型相关系数大于X2检验临界值,即只有第一组典型变量有实际意义,而第二组典型变量无实际意义。分析表明:影响PDC钻头钻进过程的关键因素是钻头与地层的匹配,钻井液密度已成为影响PDC钻头钻进效果的关键措施,这一点与牙轮钻头相反。PDC钻头在正常情况下后损,只与钻头结构本身及地层性质有关,而与钻进措施无关。     

三牙轮钻头滑动轴承浮动衬套的抗胶合试验

带浮动衬套的滑动轴承已成功应用于三牙轮钻头，因高压喷射钻井工艺的需要，钻头轴承工作条件较为恶劣，导致浮动村套产生胶合卡死牙轮。为此，对用不同材料在不同热处理状态下的浮动村套进行了抗胶合试验。结果表明，Ｈ１３钢的中温气体硫氮共渗是制造钻头轴承浮动村套较为理想的材料和处理工艺，用它代替铍青铜合金固溶时效制造浮动村套是可行的，其磨损量为铍青铜合金村套的１／３，使用中能有效地防止浮动村套胶合卡死牙轮，可延长钻头使用寿命。