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本文从牙轮钻头运动的受力及工作环境分析出发,认为O型橡胶密封圈早期失效不可避免。提出用x型或无间隙端面密封代替O型密封结构,用聚四氟乙烯代替橡胶作为密封材质。     

新型非密封滑动轴承牙轮钻头的试验研究

密封滑动轴承牙轮钻头的密封圈工作条件恶劣,极易损坏;密封圈占据了轴颈的一部分空间,使钻头承载能力减小,这些都降低了钻头的使用寿命。通过滑动轴承失效原因的分析,提出非密封滑动轴承牙轮钻头的轴承表面应采用硬度大、热稳定性好的材料,轴承摩擦副应采用硬-硬配对方式。经过对WC-Co类硬质合金材料力学性能和摩擦学性能分析,用新的轴承结构解决了硬质合金脆性问题,并研制出新型非密封硬质合金滑动轴承牙轮钻头。室内试验表明,硬质合金摩擦副具有良好的抗磨粒磨损能力,可用于牙轮钻头非密封滑动轴承的滑动表面。现场初步试验证明,新型非密封硬质合金滑动轴承牙轮钻头具有良好的应用前景,是发展高速滑动轴承牙轮钻头和小尺寸滑动轴承牙轮钻头的有效途径。     

钻头密封材料研究探讨

从钻头密封的发展历史以及现在国内外钻井对钻头密封的要求来看，钻头密封材料的研究已成为现代和将来钻头密封研究的主要领域，为了开发适应现代钻井要求的钻头密封，必须在密封材料研究的基础上结合密封结构进行设计。本文对钻头密封材料研究的现状进行了探讨，并讨论了在现有密封材料研究技术的基础上开发充满前途的二种钻头密封：硬质合金密封与双重复合密封。     

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。     

牙轮钻头流体动压密封圈的实验研究

在自建钻头密封实验机上，对不同类型密封圈的动摩擦性能进行了对比实验，然后较系统地进行了牙轮钻头流体动压密封的摩擦性能和密封性能实验。实验结果表明，新型流体动压密封圈的摩擦特性、密封特性良好；在高转速下密封寿命仍然较长，值得推广应用。     

泥浆、岩屑对牙轮钻头密封系统的危害

从牙轮钻头的结构和使用方面，结合实例剖析了钻井过程中泥浆、岩屑对牙轮钻头密封系统的危害，指出嵌入牙掌C点面和密封面的泥浆、岩屑会磨损、刮伤密封圈，失水后的干泥浆会造成牙轮卡死。钻井和钻头设计中对泥浆、岩屑危害密封系统的现象应该引起足够的重视。     

牙轮钻头单金属浮动密封结构的密封机理

在牙轮钻头中成功应用单金属浮动金属密封结构的关键在于控制密封端面之间的接触压力。应用当今最先进的非线性有限元分析软件Msc.Marc，结合单金属浮动金属密封结构的装配过程对其密封机理进行了有限元分析。通过对装配和工作过程中密封面的接触应力分布以及关键部位的应力变化的分析，提出实际应用中应注意的问题，并探讨了结构形式、设计参数、材料、润滑脂对密封能力的影响，为国内钻头厂家掌握单金属浮动密封结构的设计开发技术提供一定的借鉴和帮助。     

牙轮钻头流体动压密封的结构构想和参数确定

流体动压密封是当今钻头轴承系统密封研究的一个重要方向。文中根据流体动压润滑理论，提出了一种新型的流体动压密封结构，然后再根据螺旋流动理论，以密封面之间的流量作为控制准则，初步确定了该型流体动压密封的结构参数。     

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。     

三牙轮钻头轴承和密封系统失效原因

主要论述了三牙轮钻头在井下工作时，由于受高钻压、高转速和反复的冲击载荷、剪力、扭矩等影响，轴承和密封结构产生磨损、疲劳剥落、锁紧槽改道的各种失效原因。     

牙轮钻头单金属浮动密封结构的密封机理

在牙轮钻头中成功应用单金属浮动金属密封结构的关键在于控制密封端面之间的接触压力。应用当今最先进的非线性有限元分析软件Msc Marc ,结合单金属浮动金属密封结构的装配过程对其密封机理进行了有限元分析。通过对装配和工作过程中密封面的接触应力分布以及关键部位的应力变化的分析 ,提出实际应用中应注意的问题 ,并探讨了结构形式、设计参数、材料、润滑脂对密封能力的影响 ,为国内钻头厂家掌握单金属浮动密封结构的设计开发技术提供一定的借鉴和帮助。     

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。     

牙轮钻头压力补偿系统的发展

钻头轴承的寿命不仅取决于轴承材质，更取决于工作环境。密封圈的作用是将泥浆隔离在轴承腔之外，使轴承能工作在一个良好环境中。轴承失效的主要原因是密封圈先期失效，密封圈失效除其自身质量外，主要与密封圈两侧的压差有关，过大的压差是造成密封圈失效的主要原因。介绍了减小压差的压力补偿系统结构的发展。     

牙轮钻头滑动轴承的特殊性及主要研究方向

牙轮钻头滑动轴承与一般机械滑动轴承相比 ,在滑动轴承结构、承受的载荷、轴承的工作环境和滑动副之间的相对转速等方面都具有特殊性。牙轮钻头滑动轴承的失效解剖分析表明 ,最终导致轴承失效的主要形式一种是轴承密封系统损坏而导致磨料磨损失效 ;另一种是密封润滑系统工作正常时最终导致粘着磨损失效 ,而影响粘着磨损的主要因素有轴承的摩擦系数、表面压力大小及分布和相对滑动速度。今后牙轮钻头滑动轴承主要研究方向是滑动轴承密封系统(密封圈和传压补油装置 )的研究 ;轴承摩擦系数的研究 ;轴承表面压力大小及分布的研究。     

钻头流道上的刷镀实践

在牙轮钻头流道表面剧镀一层较硬的保护层，可以显著地增加钻头流道的抗冲蚀能力，克服喷射钻井中钻头因其流道受泥浆冲蚀而早期失效的缺陷，增加钻头工作的潜力。     

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。     

美国钻头新技术

介绍美国各主要钻头厂家的最新技术和产品，包括双中心钻头，小井眼钻头，定向／水平井钻头，新型密封钻头以及与钻头制造紧密相关的新技术，如表面硬化工艺和水力系统等。     

改变流态可提高牙轮钻头的工作性能

分析了牙轮钻头水力学对改进钻头机械钻速的关系，提出了喷嘴和轴承区的牙堂轮廓的改进设计，消除了当前牙轮钻头上经常出现的“滞流”和岩屑在轴承密封区处的粘结现象，既提高了钻头的机械钻速，又延长了钻头的使用寿命，降低了每英尺的钻井成本。     

提高牙轮钻头寿命和可靠性的远景研究

阐述了乌法国立石油技术大学在提高牙轮钻头寿命和可靠性的远景研究成果。介绍了便于装配的牙轮钻头径向端面密封和径向减荷密封的结构设计。讨论了两种实用方法 ,以及能够增加偏斜角合格钻头的生产量。     

流道防冲蚀钻头在新疆油田的应用

流道冲蚀是三牙轮钻头的失效形式之一，会导致钻井周期延误。流道冲蚀的直接因素是高速多相流状态下在钻头流道内发生的磨蚀和气蚀的联合作用。根据对失效钻头的分析以及室内试验结果，开发了一种流道防冲蚀钻头，在新疆油田试用了14只，无一只发生流道刺穿，达到防冲蚀效果。