适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102747961A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102747961A(43)申请公布日2012.10.24(21)申请号201210258187.6(22)申请日2012.07.24(71)申请人天津立林钻头有限公司地址300352天津市津南区葛沽镇三合村(72)发明人吴玉旺胡友生(74)专利代理机构天津市三利专利商标代理有限公司12107代理人徐慰明(51)Int.Cl.E21B10/25(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头(57)摘要本发明涉及钻井工具技术领域，尤其涉及一种适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头，包括牙轮以及牙掌轴，在靠近牙轮的牙轮轴孔开口的部位设置两个密封槽，所述两个密封槽内分别安装有弹性密封圈。将密封圈置于密封槽内，避免了密封圈和井眼内的泥浆岩屑大面积接触，有力保护了密封圈免受岩屑的冲蚀磨损，有效的保护了密封圈。两个密封圈靠外的外密封圈为挡沙圈，有效的阻止了岩屑与靠里面的内密封圈的接触（主密封圈）。CN1027496ACN102747961A权利要求书1/1页1.一种适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头，包括牙轮以及牙掌轴，其特征在于：在靠近牙轮的牙轮轴孔开口的部位设有两个密封槽，所述两个密封槽内分别安装有弹性密封圈。2.根据权利要求1所述的适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头，其特征在于：所述弹性密封圈由外圈和内圈构成。3.根据权利要求2所述的适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头，其特征在于：所述内圈材料为聚四氟乙烯、尼龙、芳纶纤维、高硬度丁腈橡胶材料中的任意一种。4.根据权利要求2所述的适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头，其特征在于：所述外圈材料为丁腈橡胶、高饱和丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶材料中的任意一种。5.根据权利要求3或4所述的适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头，其特征在于：所述两个密封圈的形状为长圆形截面。6.根据权利要求5所述的适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头，其特征在于：所述两个密封圈和截面的宽度与厚度的比值大于1.5。2CN102747961A说明书1/3页适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头技术领域[0001]本发明涉及钻井工具技术领域，尤其涉及一种适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头。背景技术[0002]牙轮钻头是在地壳中破碎岩石的一种工具，广泛应用与石油、天然气钻井以及其他矿用钻探等领域。目前牙轮钻头大多数是密封形式的，密封式牙轮钻头主要由牙掌、牙掌轴、牙轮、牙轮孔、锁紧元件和密封件构成。在石油、天然气钻井中影响牙轮钻头的使用寿命的关键因素是轴承系统的寿命即轴承寿命和密封寿命。[0003]随着石油资源的进一步开发，常规钻井可开采的油井数量越来越少，开采的难度越来越大，采用非常规钻井开发的油井越来越多，定向井、斜井、大位移井、水平井、分支井等特殊工艺井在石油开采中所占的比例越来越大，从而使使用井下动力钻具的机会更多时间更长，由动力钻具加转盘旋转的复合钻井方式得到越来越广泛的使用，其特点就是钻头转速有了较大的提高，已经超过原转盘钻井的2-3倍，达到250-300转/分钟。基于此，要求现代牙轮钻头必须在高转速下保持长的寿命，以减少钻井起下钻的次数，降低非钻井时间，提高钻井效率和降低钻井成本。因此，提高牙轮钻头轴承系统和密封系统适应高转速高温的能力是目前牙轮钻头迫切需要解决的问题。[0004]目前在牙轮和牙掌形成的密封腔中装有密封部件，密封部件可以采用O形密封圈，也采用O形密封圈和金属密封环组合的方式进行密封，这种密封方式的缺点在于：对具有振动和摆动状态下工作的牙轮钻头密封时，必须增加O形密封圈的压缩量，即增大密封压力。在高转速下摩擦热量增大而且耐磨性差，使“O”形密封圈很快失效，井眼环空中的泥浆和沙粒进入轴承内，造成轴承快速磨损失效。使得有腐蚀性及研磨性等高压液体从钻头外部侵入钻头内的密封系统，致使钻头的轴承系统过早磨损，钻头报废。发明内容[0005]本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头，保证密封部件的密封性，进而提高牙轮钻头的使用寿命。[0006]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种适应井下动力钻具使用的耐高速高温牙轮钻头，包括牙轮以及牙掌轴，其特征在于：在靠近牙轮的牙轮轴孔开口的部位设有两个密封槽，所述两个密封槽内分别安装有弹性密封圈。[0007]所述弹性密封圈由外圈和内圈构成。[0008]所述内圈材料为聚四氟乙烯、尼龙、芳纶纤维、高硬度丁腈橡胶材料中的任意一种。[0009]所述外圈材料为丁腈橡胶、高饱和丁腈橡胶、丙烯酸酯橡