减小旋转牙轮凿岩钻头内润滑剂压力脉动的方法和设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103328758A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103328758103328758A(43)申请公布日2013.09.25(21)申请号201180065910.2(51)Int.Cl.(22)申请日2011.11.03E21B10/24(2006.01)E21B10/22(2006.01)(30)优先权数据E21B10/23(2006.01)13/016,3992011.01.28US(85)PCT申请进入国家阶段日2013.07.24(86)PCT申请的申请数据PCT/US2011/0591892011.11.03(87)PCT申请的公布数据WO2012/102772EN2012.08.02(71)申请人维拉国际工业有限公司地址美国德克萨斯州(72)发明人T·高利福特D·哈日嫩同(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人赵蓉民赵砚猛权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图6页附图6页(54)发明名称减小旋转牙轮凿岩钻头内润滑剂压力脉动的方法和设备(57)摘要一种钻井工具包括钻头主体，自钻头主体延伸的至少一个轴承轴和安装用于在轴承轴上旋转的牙轮。轴承轴的外轴承表面包括非负荷区。第一和第二沟槽形成在外轴承表面的非负荷区中。第一和第二沟槽均彼此周向偏移且彼此轴向偏移。沟槽中的一个或更多个包括用于和该轴承轴内的内部润滑剂通道流体连通的开口。第一和第二沟槽的周向和轴向偏移限定了用于限制牙轮波动压力脉动向钻井工具的密封系统传播的多个衰减区。CN103328758ACN1032875ACN103328758A权利要求书1/2页1.一种钻井工具，其包括：钻头主体；自所述钻头主体延伸的至少一个轴承轴；安装成用于在所述轴承轴上旋转的牙轮；形成在所述轴承轴的外轴承表面的非负荷区中的第一沟槽；以及形成在所述轴承轴的同一外轴承表面的所述非负荷区中的第二沟槽；其中所述第一沟槽相对于所述第二沟槽周向偏移。2.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述轴承轴进一步包括内部润滑剂通道，且进一步包括所述第一沟槽中的第一开口，所述第一开口提供所述第一沟槽和所述内部润滑剂通道之间的流体连通。3.根据权利要求2所述的钻井工具，其中所述第一开口具有满足下面方程式的直径D：D≈k*((4/π)*(C*L))^0.5；其中：k是大于1的常数；C=所述轴承的直径间隙；且L=所述第一沟槽的弧长。4.根据权利要求2所述的钻井工具，其中所述第一开口具有满足下面方程式的直径D2：D2≤k*((Dl+C)^2-D1^2)^0.5；其中：k为小于1的常数；D1=所述轴承的外表面直径；且C=所述轴承的直径间隙。5.根据权利要求2所述的钻井工具，其中所述第一开口具有小于沿着所述第一沟槽附近的所述轴承轴的所述外轴承表面的环形流道面积的150%的横截面积。6.根据权利要求2所述的钻井工具，其进一步包括所述第二沟槽内的第二开口，所述第二开口用于提供所述第二沟槽和所述内部润滑剂通道之间的流体通道。7.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述第一沟槽相对于所述第二沟槽的所述周向偏移限定了沿着所述第一和第二沟槽之间的所述轴承轴的所述外轴承表面周向延伸的衰减区。8.根据权利要求7所述的钻井工具，其中所述第一沟槽和第二沟槽之间的所述衰减区提供周向衰减，该周向衰减约等于所述第一沟槽或所述第二沟槽与所述轴承轴的所述外轴承表面的较远端之间所提供的轴向衰减。9.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述轴承轴的所述外轴承表面为外圆柱表面。10.根据权利要求9所述的钻井工具，其中所述外圆柱表面是主轴颈轴承表面。11.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述轴承轴支撑摩擦轴颈轴承。12.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述轴承轴的所述外轴承表面被轴向地限定在第一边缘和第二边缘之间，且其中所述第一沟槽轴向偏移且更靠近所述外轴承表面的所述第一边缘。13.根据权利要求12所述的钻井工具，其中轴向偏移的所述第一沟槽限定沿着所述第一边缘和所述第一沟槽之间轴向延伸的所述轴承轴的所述外轴承表面的第一衰减区，且进一步地限定沿着所述第二沟槽和所述第二边缘之间轴向延伸的所述轴承轴的所述外轴承表面的第二衰减区。14.根据权利要求13所述的钻井工具，其中所述第一衰减区的第一轴向宽度和所述第二衰减区的第二轴向宽度的比例在约3比1和约6比1之间。2CN103328758A权利要求书2/2页15.根据权利要求12所述的钻井工具，其中所述第二沟槽轴向偏移且更靠近所述外轴承表面的所述第二边缘。16.根据权利要求1所述的钻井工具，其中所述第一和第二沟槽中的每一个都具有轴向宽度，且其中所述第一和第二沟槽中的每一个的轴向宽度都不大于所述第一和第二边缘