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文章介绍了一种新型小尺寸钻头，它主要由一个偏置的多锥形牙轮和一个圆柱形滚轮及两个牙掌组成。其工作原理不同于球形单牙轮钻头，但是与三牙轮钻头的工作原理相同，主要依靠钻头牙轮牙齿的冲击和压入来破碎并且由圆柱形滚轮来修整井壁，还有两个靠近井底的喷嘴。与相同钻头尺雨的三牙轮钻头相比，该新型钻头的牙轮尺寸和轴承尺寸要大得多，因此，它可以承受较大的钻压，从而可以提高轴承和牙轮的使用寿命，进而提高机械钻速和钻头     

一种牙轮脱落预警新技术的试验研究

文章介绍一种以轴承副的径向磨损量作为轴承工作状态监测参数、以钻头机械钻速和工作扭矩的急剧变化作为预警信号的牙轮脱落预警技术的试验研究成果。新技术利用摩擦自锁原理，将一个预警装置设置在原有牙轮钻头的轴承腔内。当轴承磨损量达到预定的危险界限时，牙轮将被卡死在轴颈上，轴承的磨损过程终止。钻头的机械钻速和工作扭矩急剧变化的信号预示钻头轴承寿命的终结，应该起钻更换钻头。叙述了测试预警装置力学特性、承载能力、预警功能可靠性的准静态模拟试验以及动态模拟试验的试验方法和试验过程，对测试结果进行了综合分析。试验表明，该技术是可行的、可靠的，是一项很有推广应用价值的牙轮钻头新技术。     

能量平衡牙轮钻头的钻井特性

一种新一代的能量平衡牙轮钻头业已研制推出 ,这种新型能量平衡牙轮钻头的设计与制造采用了 3种专利技术 ,即钻头齿面结构动态平衡技术、钻齿方位优化技术和抗弧形轨迹技术。现场试验结果表明 ,新型能量平衡牙轮钻头可提高钻井作业的机械钻速与钻井进尺 ,提高钻头齿面结构的耐久性和密封 /轴承组件的可靠性     

一种牙轮脱落预警新技术及其工作理论研究

文章介绍了一种以轴承副的径向磨损量作为轴承工作状态监测参数、以钻头机械钻速和工作扭矩的急剧变化作为预警信号的牙轮脱落预警新技术。新技术利用摩擦自锁原理,将一个预警装置设置在原有牙轮钻头的轴承腔内。当轴承磨损量达到预定的危险界限时,牙轮将被卡死在轴颈上,轴承的磨损过程终止。钻头工作扭矩和机械钻速急剧变化的信号预示钻头轴承寿命的终结,应即时起钻更换钻头。文章阐述了该技术的基本工作原理,建立了钻头轴承副临界磨损量与结构参数之间的解析关系,说明了预警装置的结构设计准则。     

Q2-24井钻头优选试验研究

玉门油田青西地区地层可钻性变化较大，钻头选型困难，导致机械钻速较低。在Q2-24井钻井过程中试验应用了BEST公司的PDC钻头和HUGHES公司的三牙轮钻头，结果表明：该地区弓形山组地层开始直到中沟组泥岩段(2200～3500m)夹杂砂岩、砾岩的地层，使用小尺寸、大倒角的PDC钻头是适宜的，但需认真分析岩性及井下情况，并参阅邻井PDC钻头使用资料，确定合理的钻井参数和钻具组合，以提高机械钻速，缩短钻井周期；与国产钻头相比，HUGHES钻头的的机械钻速较高，钻头的轴承和胎体材质较好，与国产钻头相比，能承受更大钻压。     

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。     

单牙轮钻头——钻井技术的新选择

单牙轮钻头以切削方式破岩，形成具有网状切削轨迹的井底模式。在这种独特的切削方式中，牙齿和岩石有足够的接触时间，比冲击方式传递的能量更充分，破岩效率更高；同时单牙轮钻头接触井底的牙齿数多，牙齿受力均匀，有利于切削结构的工作，延长轴承系统的寿命；单牙轮钻头只有一个牙轮，结构简单，轴承空间大，便于进行结构改进，也使钻头尺寸容易小型化；单牙轮钻头牙轮的转速比钻头的转速低，使之能满足井下动力钻具对钻头提出的高转速的要求。介绍了单牙轮钻头工作原理，分析比较了单牙轮钻头，三牙轮钻头和PDC钻头的工作特点，认为单牙轮钻头是深头，小井眼和井下动力钻井技术中一种可选的新型钻头。     

利用非轴对称非圆形喷嘴提高钻速

美国Ｖｏｒｔｅｘｘ集团公司研制成功了一种非轴对称非圆形喷嘴，它能在冲击表面上产生正压区和负压区，显著提高紊流程度。室内试验和现场试验表明，在ＰＤＣ钻头和牙轮钻头上安装这种喷嘴可明显提高机械钻速     

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本文以三牙轮钻头的台架试验和油气田现场试验的效果为依据,探讨三牙轮钻头的改进方向。沙及学术上长期争议的国外钻头与国内钻头在轨迹设计上的差异,剖析轴偏移和角偏移的异同处。对轴承密封,牙轮锁紧,喷嘴安装等也有新的意向。     

φ444．5mm牙轮钻头的改型设计

分析了塔北地区上部井段硬塑性地层机械钻速低的原因。针对该地层岩石硬度随井深增加而增加的特点，提出了φ４４４．５ｍｍ牙轮钻头的改型方案，可供设计新型牙轮钻头时参考。     

牙轮钻头的发展历史与展望

综观牙轮钻头在各个时期的发展情况可知,牙轮钻头齿和轴承的不断改进,使钻头的使用寿命、单只进尺和钻速不断提高。实践表明,硬质合金镶齿、密封润滑、滑动轴承和高速喷射组合的“四合一”钻头,在目前的牙轮钻头中占主导地位。作者指出:今后牙轮钻头研究工作的重点是提高钻头的钻速。为此,应优化牙轮齿形和布齿方案,挖掘水力系统的潜力,改进轴承结构和提高钻头零件的机械设计技术。     

牙轮保持可靠性的钻头新技术研究

介绍了一种牙轮保持可靠性的钻头专利技术。采用一个能够自激启动的特殊装置,当轴承磨损量 达到预定的危险界限时,该装置启动并将牙轮卡死在牙掌轴颈上,导致钻头机械钻速急剧降低,振动状 态发生明显变化。这些异常信号为准确判断钻头的工作状态和工作寿命提供了可靠依据。     

PDC钻头在鄂尔多斯盆地大牛地气田的应用

针对在鄂尔多斯盆地大牛地气田使用牙轮钻头存在钻井速度低的问题，从2003年开始使用胜利钻井工艺研究院研发的三种φ215．9mmPDC钻头，大大提高了钻井速度。PDC钻头的平均单只进尺是牙轮钻头的3．51倍，平均纯钻时间是牙轮钻头的2．37倍，平均机械钻速是牙轮钻头的1．48倍。     

山前构造砾石层大尺寸钻头优化设计及现场试验

塔里木盆地天山南探区为山前构造,钻井地质环境复杂,3 000 m以浅地层含有大段砾石层,可钻性差。为此,在深入分析砾石层物性特征的基础上,有针对性地设计了适合于砾石层的660.4和444.5 mm牙轮钻头和适合于微砾石层的444.5 mmPDC钻头。设计牙轮钻头时,通过优化钻头齿高、齿长及齿顶宽,调整布齿密度,及采用螺旋式双稳定掌背、滚滑复合轴承、中心喷嘴和中长喷嘴等方式,以增强钻头的攻击性,提高钻进效率和工作的稳定性;设计PDC钻头为7个喷嘴,采用耐磨性和抗冲击性较好的19.0 mm复合片和中低布齿密度、肩部双排齿结构、加强保径,以期在较低钻压下提高钻头的破岩效率。设计的3种钻头在天山南探区库2井一开、二开井段进行了现场试验,结果表明:与邻井实钻数据相比,660.4 mm牙轮钻头钻速和单只钻头进尺分别提高84.62%和445.04%,444.5 mm牙轮钻头和PDC钻头的钻速分别提高46.15%和128.85%。在大北、克深两地区3口井的推广试验结果也表明,660.4 mm牙轮钻头可大幅提高机械钻速、节约钻时。综合分析各试验井数据认为,设计的3种钻头适合于在山前构造探区砾石层钻井,且提速提效明显。      

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。     

牙轮钻头浮动卡销锁紧结构的研制

针对目前应用的牙轮锁紧结构存在的问题，研制了牙轮钻头浮动卡销锁紧结构，该结构能有效地减少轴承径向磨损、控制牙轮的轴向窜动量、保护轴承密封，减少锁紧结构上的载荷并能适应一定的高转速，使钻头使用寿命得以大幅度提高。     

大直径牙轮钻头改型问题的研究

本文从现场钻井地层及钻头使用情况入手，详细分析了硬塑性地层钻进机械钻速低的原因，并针对该地层岩石硬度随井深增加而增加的特点，提出了φ４４４．５牙轮钻头的改型方案，采取改变齿形、改变牙齿布置、改进钻头水力设计等，为设计新型牙轮钻头提供了一条新的思路。     

单牙轮钻头提高小井眼钻井效益

单牙轮钻头已发展成各种地层中小井眼钻进的有效工具。这种钻头的工程设计由几家主要的经营商,钻井承包商和工具制造商联合开发而成。分析了不同结构的单牙轮钻头在钻不同地层时机械钻速的变化及磨损情况。     

81／2XHP2S—1和81／2HP2型牙轮钻头传动比及机械钻速的试验研究

介绍了在室内钻头试验台架上用资中砂岩和嘉一灰岩对８１／２ＸＨＰ２Ｓ—１型和８／２ＨＰ２型三牙轮钻头所进行的大量试验。试验中，通过数据采集和数据处理系统测出了这两种钻头钻进时的钻压、扭矩、传动比和机械钻速。试验结果表明，钻头的机械钻速与传动比、齿面结构、岩石性质及钻井参数有密切的关联，为改进这两种钻头的设计提供了重要依据。     

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...