牙轮钻头齿圈传动比的试验研究

将钻头牙轮分离成单独齿圈，在一种典型岩石上进行破岩试验，测试其传动比，再用正交试验法研究结构因素对传动比的影响。分析结果表明，齿圈的传动比主要由齿圈位置与齿数决定；无齿齿圈的传动比是齿圈传动比的最大值，该值主要取决于齿圈位置；随齿数减少，齿圈传动比下降；诸因素对传动比的影响程度从大到小依次为：齿圈位置、齿数、齿圈位置与齿数的交互作用、移轴距。     

几何因素对牙轮钻头传动比的影响

在模拟钻井工况下，对由三排齿圈组成的实验牙轮，采用正交实验方法研究齿圈位置、各圈齿数和牙轮移轴距等诸因素对牙轮钻头传动比i值（牙轮转速／钻头转速）的影响。经分析得出：无齿（实际上相当于齿数为无穷大的极限情况）牙轮钻头的传动比是牙轮钻头传动比的最大值。随着牙轮各齿圈齿数的减少，i值下降，其中最外圈齿数影响最大，第二圈次之，第三圈齿数影响很小。当钻头基值和牙轮外形一定时，随着主锥上的齿圈向副锥上的齿圈靠近，i值下降；随着移轴距增大，i值增加。     

单牙轮钻头传动比测试与分析

单牙轮钻头的牙轮转速与钻头转速之比（传动比）是研究和设计钻头的重要参数。笔者在钻头试验台架上测试了单牙轮钻头的传动比。为了解不同轴倾角β对传动比的影响，分别设计了具有１５°、３０°和４５°轴倾角的牙爪，并作了测试与分析，获得了单牙轮钻头传动比的一些规律。由实验获知，轴倾角β和岩石性质等对传动比均有影响，还证实了单牙轮钻头传动比ｉ始终小于１，此特点为研制与井下动力钻具相匹配的钻头提供了新的途径。     

牙轮钻头传动比的计算模型

根据正交实验结果，考虑影响牙轮钻头传动比的主要因素，推导出了牙轮钻头传动比的计算模型。以实测传动比与计算传动比之差的绝对值为最小作为优选目标，采用两套L49（78）正交表构成内侧和外侧表，以待求系数作为假设的实验因素，安排模拟实验。用正交优选方法优选模型中的待求系数，确定了模型的定量关系。由该模型计算的牙轮钻头传动比值与实测值较接近。牙轮钻头传动比计算模型的建立，为牙轮钻头破岩机理分析及轴承设计提供了一定的理论依据。     

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...     

三牙轮钻头传动比的测试实验及分析

用两种不同类型的三牙轮钻头在不同钻压和转速的条件下对两种不同性质的岩石钻进，测试各牙轮的传动比。发现各牙轮的传动比总是稳定在某一系列数值或在其间发生“阶跃”波动。经分析得出，牙轮钻头的传动比主要取决于各牙轮上某一齿圈并与井底模式有必然的联系，钻头转速对传动比基本上不发生影响，而钻压与岩石性质对传动比有一定的影响；铣齿钻头中各牙轮的相互影响较突出，镶齿钻头中各牙轮的相互影响不明显。     

牙轮钻头齿圈布置设计分析

齿圈布置是牙轮钻头设计的一个重要内容,对牙轮钻头的工作性能和破岩效率有很大影响.本文在牙轮钻头运动学基础上研究了齿圈布置与井底破碎之间的关系,建立了系统地进行齿圈布置设计分析的新方法.根据牙齿在井底的运动分析,对钻头各圈牙齿在井底的滑移进行了定量的分析计算和各圈牙齿在井底径向平面内的运动轨迹所形成的包络线,作出了井底径向破碎图,它改进了传统的井底击碎图,可直观地反映移轴距和牙齿径向滑移对井底径向破碎的影响;建立了井底破碎环带划分和各齿圈单齿破岩量计算的新方法,指出齿圈布置设计,应尽可能均衡钻头各齿圈的单齿破岩量.这对牙轮钻头布齿设计具有重要指导意义.     

单牙轮钻头的应用前景

单牙轮钻头的应用前景喻开安，杨世良，邓嵘（西南石油学院）现代钻井工艺对钻头的要求为加速我国油气资源的开发，特别是深部、海洋和复杂油气藏的勘探和开发，需要采用新的钻井工艺和钻井工具。除了应提高钻头性能和可靠性、延长钻头工作寿命外，新的勘探任务和钻井技术...     

牙轮钻头滑动轴承材料抗胶合性能的试验研究

严重的粘着磨损，即胶合，是三牙轮钻头滑动轴承最主要的失效形式，是影响钻头工作寿命和机械钻速的制约因素，在工况条件相同的前提下，评价牙轮钻头滑动轴承材料抗胶合性能的参量应该是压强与滑动速度乘积的极限值，滑动摩擦因数和粘着磨损量，现文介绍并研究了几种材料这３个参量的测试方法及结果，该方法用于评定牙轮钻头滑动轴承材料的抗胶合性能是可行的，也可用于评定共它金属或合金的抗胶合性能。     

高速化──牙轮钻头发展的新方向

高速化──牙轮钻头发展的新方向刘建军，罗纬（辽河石油勘探局规划计划处）（石油大学·北京）牙轮钻头技术水平发展现状自从牙轮钻头发明以来，世界工业的新技术和新成果不断引入钻头的设计与制造之中。不同时期的石油钻头产品反映了当时的社会工业水平。长期以来，得以...     

牙轮钻头滚动轴承滚子接触问题的数值模拟

研究限长线弹性的接触问题是进行牙轮钻头滚动轴承滚子凸度设计的前提,现文扼要介绍了有限长线弹性体接触问题经典数值解法的理论基础、基本方程以及相应的数值方法,并结合研究体会阐述了程序实现过程中的要点,最后算例验证了所发开程序的正确性和可靠性。     

牙轮钻头传动化的计算模型

根据正交实验结果，考虑影响牙轮钻头传动比的主要因素，推导出了牙轮钻头传动比的计算模型。以实测传动比与计算传动比之差的绝对值为最小作为优选目标，采用两套Ｌ４９（７＾８）正交表构成内侧和外侧表，以待求系数作为假设的实验因素，安排模拟实验。用正交优选方法优选模型中的待求系数，确定了模型的定量关系。     

单牙轮钻头的发展前景研究

分析单牙轮钻头的优越性，解决目前钻业面临的问题，方法研究了单牙轮钻头的侧切削特性，单牙轮钻头和弹塑性地层的相互作用及单牙轮钻头的热应力分布，分析了钻头结构，地层岩石特性及钻井工艺参数等因素对单牙轮钻头性能的影响。     

牙轮钻头的使用判断

目前市场上供应的各种型号牙轮钻头,其性能指标可以根据它的机械钻速选择,然而对其质量指标只能作为参考。因为即使选定了某种质量指标相对稳定的牙轮钻头,也应根据具体情况判断,才能合理使用钻头,减少井下事故,降低钻井成本。对于根据施工情况而选择的牙轮钻头,是由各并队工程技术人员根据钻井需要在地面上完成的,本文不予多叙。而对于具体的使用情况则具有很大的模糊性,因为在同样情况下,即使选择了相同质量指标的钻头,其使用寿命也不一样,这是钻井施工在钻头使用上的一个重大难题。经常遇到这样的情况,一口井二开或三开后在某一深度下入一只钻头,待钻到一定的时间(即使用者所积累的该型号钻头所使用的平均时间),就是钻头没有其它异常也不敢再使用了,而此时井下只有几十米的进尺就要二开或三开完钻,进行下一步施工了。继续钻下去又怕钻头失效,造成井下事故;起钻换钻头又造成经济上的浪费。尤其是目前各井队都进行单井项目核算,只要提前1天完井,就能节约几万元,因此每个钻井技术人员都希望把钻头使用的期望值提到最高。     

水平井钻井中牙轮钻头寿命的判断方法

深井水平井钻井中牙轮钻头寿命一直是影响钻井速度的主要因素之一，大斜度及水平段如何防止掉牙轮则是现场钻井工程技术人员极为困惑的难题；本文利用MWD地面数据采集系统，在TH457H水平井水平段钻井中，通过采集主管压力波形的突变形态，成功地分析判断出牙轮钻头在井底的工作状况，并能准确地判断出是几个牙轮旷动。从理论上分析了牙轮旷动及牙轮轴承磨损导致螺杆扭矩增大，从而引起立管泵压升高即主管压力波形发生异常变化理论的依据；此发现对于水平井螺杆钻井中防止掉牙轮、减少提下钻，提高水平井钻井速度具有重要指导意义。     

制造误差对三牙轮钻头齿圈啮合的影响

三牙轮钻头主要零件形状复杂,影响钻头直径及牙轮齿圈啮合误差的因素较多。用概率法对有关的主要误差影响因素在三维空间中进行叠加,推导了叠加计算公式。实例的验算结果表明,这种计算方法更符合实际。     

81／2XHP3型牙轮钻头楔形牙齿受力有限元分析

建立了８１／２ＸＨＰ３型牙轮钻头形牙齿的空间有限元力学模型，并按三种工况的载荷模拟了牙齿工作过程中的实际受力民政部根据力学模型得出的计算结果说明，牙齿内产生民不可忽视的拉应国区，且在第３种工况下，拉应力区内的拉应力破坏起主导作用。