牙轮钻头储油密封系统的改进及发展

储油密封系统是牙轮钻头寿命的关键,使用金属环密封,是延长钻头寿命的良好方法。文中以储油密封系统的作用分析提出来用ATJ和ATM系列钻头的密封可降低钻井成本和提高钻头寿命。     

牙轮钻头滑动衬套轴承结构和材料

牙轮钻头滑动衬套轴承结构和材料陈家庆，蔡镜仑（北京石油大学北京油田新材料研究工程中心）采用滑动村套轴承的牙轮钻头是在用钻头中很重要的一种。滑动村套分为浮动村套和固定衬套两种［１］。由于轴承承载能力的高低、寿命的长短以及性能的稳定与否对轴承表面以及表层...     

牙轮钻头金属浮动密封研究及设计

介绍了牙轮钻头金属浮动密封设计的主要参数牙爪轴锥长ｈ、半推角β、浮动环半锥角α等及其设计方法。给出了由实验确定的这些参数的选择范围。指出：密封设计时，须选定浮动环宽度ｂ，然后由密封比压ｐ和密封力Ｐ计算出浮动环的直径尺寸。文中给出了设计实例。为了保证密封零件及密封的质量，还介绍了质量检测设备和检测方法。     

高速牙轮钻头金属浮动密封的实验研究

介绍了金属浮动密封机理及特点,用实验方法给出了设计牙轮钻头金属浮动密封的轴向压缩量δ,模拟牙轮钻头工况对金属浮动密封的密封性能进行了实验研究。实验结果表明,金属浮动密封能够有效地适应牙轮钻头振动工况,并在高速条件下具有漏失量小、摩擦热少、磨损轻微、寿命长等优点,为研制高速牙轮钻头提供了有效的密封设计参数。     

牙轮钻头的轴承磨损及其随钻监测

根据实钻的22只钻头实测统计分析,轴承磨损初期其值较低且稳定,中后期出现间隙性峰值,其大小和数量与牙轮旷动数目和程度有比较清晰的定量关系。并推导出定量关系式及探讨出判断牙轮旷动程度模式。通过模式编制成微机程序,利用微机可随钻监测。     

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...     

提高牙轮钻头轴承径向密封性能的途径

针对常用密封轴承钻头环形径向密封的现状及失效原因，进一步指出牙轮钻头失效是密封先期失效所致，提出影响钻头密封性能及可靠性的主要因素是密封材料与密封圈两侧介质压力差相关的密封面之间接接触应力，以及密封系统的制造和装配精度，今后研究和有杉流体动压密封是个方向。     

牙轮钻头高速圆锥滚子轴承系统的可靠性试验分析

牙轮钻头的机械可靠性寿命与钻头的切削系统和轴承系统的可靠度密切相关，在井底高速，复杂载荷作用下，滚动轴承的接触疲劳破坏是牙轮钻头失效的重要原因，鉴于当失效概率在１０％－６５％之外的试验寿命不服从二参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布的情况下，首次将三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布引入牙轮钻头轴承系统的可靠性估计中，根据牙轮钻头高速圆锥滚子轴承系统的室内完全寿命模拟实验，采用极大似然估计方法对其寿命分布参数的可靠度进行估     

新型牙轮轴承

瑞德公司研制的丝扣环牙轮夹持系统有效地克服了牙轮钻头的滚动轴承易失效和易发生掉牙轮事故的缺点,该夹持系统的特点是丝扣环旋入牙轮,成为一个摩擦式轴承夹持元件,在密封失效后,有足够大的磨损量,在1200多次现场应用中减少了掉牙轮的危险,其中在南密西西比使用后,使掉牙轮率由5％降至1％。     

高速牙轮钻头轴承双金属密封失效分析及改进

目前,高速牙轮钻头轴承双金属密封性能不能很好地满足使用要求,导致轴承使用寿命低,钻头快速失效,使钻井成本增加,钻井效率降低。分析表明：弹性元件的主要失效形式为老化和磨损,主要原因是工作环境较恶劣,橡胶圈的压缩率过大,橡胶材料耐高温、耐磨、耐腐蚀性能较差;金属环的主要失效形式为磨损,主要原因是密封面压力分布极不均匀,对中性差,导致钻井液进入密封面间。对金属环和橡胶圈的结构设计及材料优选提出了改进措施,以提高高速牙轮钻头的性能和使用寿命。     

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。     

单牙轮钻头轴承载荷测试与分析

用带传感器的试验用单牙轮钻头，在改变轴倾角、钻压和转速的条件下进行钻头轴承载荷的台架试验，得到动载荷系数、轴向力、径向力、周向力、扭矩和牙轮传动比等数据。对实测和计算数据的分析表明，单牙轮钻头的动载荷系数基本不随钻压、转速和轴倾角变化，并且比三牙轮钻头低；轴向力和径向力随钻压的增加而增加，且受轴倾角的影响；周向力随扭矩的增加而增加；牙轮传动比小于１，基本不受钻压和转速的影响，但与轴倾角有关。有限元分析表明，轴承内部存在三个应力集中区域。     

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。     

牙轮钻头大圆弧鼓形滚子轴承设计

大圆弧鼓形滚子轴承对牙轮牙爪轴的轴线相互倾斜具有调节功能，因此实际接触应力相对较低，承载能力高，寿命长。它用于三牙轮钻头，特别是大规径钻头和高速钻头，是一种较好的轴承结构形式。在分析三牙轮钻头轴承结构和载荷特点的基础上，探讨了三牙轮钻头鼓形滚子轴承设计的原理和方法，以限制轴承的塑性变形为出发点，建立了鼓形滚子设计时应满足的接触静强度条件和几何条件，给出了有关的计算公式，并对钻头轴承的接触疲劳强度问题作了简要分析。     

国外牙轮钻头的新进展

介绍代表世界领先水平的ＳＭＩＴＨ、ＨＵＧＨＥＳ和ＲＥＥＤ公司牙轮钻头新技术。包括：ＨＵＧＨＥＳ公司的系列钻头，ＳＭＩＴＨ的ＦＤＳ＋系列钢齿钻头、ＳＭＩＴＨ的轴承系统、ＲＥＥＤ的水力系统以及针对特殊需要设计制造的专用钻头等，为我国钻头行业的技术发展提供参考与借鉴。     

高速牙轮钻头浮动套轴承研制的探讨

牙轮钻头浮动套轴承的研制关键在于通过浮动套内、外间隙的合理分配设计浮动套结构参数以及浮动套材质的优选。本文全面地介绍了国内外牙轮钻头浮动套轴承的设计思想及浮动套材质研究应用动态，阐述了关于浮动套轴承研制的看法，提出了研制的方向。     

牙轮钻头焊缝失效分析

针对1#、2#、3#三只钻头的焊缝失效特征的分析，归纳出牙轮钻头焊缝的主要失效形式和其失效原因，以避免今后出现类似的失效情况。     

三牙轮钻头牙爪应力分析

用有限元法对某型三牙轮钻头的２号牙轮－牙爪进行了静力计算，求得不同轴承间隙时牙爪轴颈及止推面上的接触应力分布规律。大轴颈上接触面法向应为沿轴线分布不均匀，靠近根部应力最大，沿轴颈轴线方向逐渐减小，但在卡簧槽边处又升高；小轴颈上应力比大轴颈小。在钻压加扭矩共同作用下，牙爪轴颈和止推面上的压应力分布不对称，接触区域发生偏移，止推面上接触区偏移较多。轴承间隙对轴颈应力的影响大于对止推面应力的影响。     

浅谈牙轮钻头失效分析

结合钻头失效分析的实例，充分说明钻头失效分析工作对提高钻头加工质量，指导用户使用钻头以及研制新钻头的重要意义，并简要地提出了几点完善钻头失效分析工作的建议。