帶有防掉裝置的牙輪鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有防掉裝置的牙輪鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]單牙輪鉆頭是在地殼中破碎巖石的一種工具，廣泛應(yīng)用與石油、天然氣鉆井以及其他礦產(chǎn)資源鉆探和開發(fā)等領(lǐng)域。
[0003]眾所周知，近幾年來新技術(shù)新能源持續(xù)發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)以及人類的生產(chǎn)生活對石油依賴層度日益下降，導(dǎo)致世界油氣價格持續(xù)低迷。鉆探業(yè)舉步維艱。又因?yàn)槭褪且环N戰(zhàn)略物資，并且不可在生，同時開采石油氣也對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生永久傷害。因此我國政府從國家安全、環(huán)境保護(hù)、持續(xù)發(fā)展等方面考慮，必然控制對石油、天然氣以及其它礦產(chǎn)資源的開采。而且這種情況現(xiàn)今已經(jīng)深入自然資源開發(fā)的各行各業(yè)中。但是鉆采業(yè)也要生存和發(fā)展，如何生存，持續(xù)發(fā)展將是我國鉆采行業(yè)必須面對的的問題。
[0004]開發(fā)一口新油氣井輕則幾千萬，重則數(shù)億元資金。鉆探周期短則3-4個月，長則5-7個月，一個生產(chǎn)井要順利產(chǎn)油氣，前期還得鉆探探井、評估井。以及修建配套基礎(chǔ)設(shè)施，投資巨大，有時還不一定就能開采出油氣或者生產(chǎn)周期很短。同時開發(fā)新油氣井也會對生態(tài)環(huán)境造成永久致命的傷害。如何降低鉆探行業(yè)的生產(chǎn)成本和保護(hù)我們賴以生存的生態(tài)環(huán)境，是整個鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域和鉆探行業(yè)必須思考和急待解決的難題。
[0005]以前由于鉆井技術(shù)落后，鉆探的油氣井多數(shù)是直井。由于油田油層都有一定厚度，油氣層位有深有淺、儲量有大有小有多有少。因此直井生產(chǎn)周期壽命較短。為了改變以上局面，現(xiàn)今鉆探行都采用老井開天窗鉆小井眼叢井和加深或注水井增產(chǎn)。老井增產(chǎn)順應(yīng)國策，有效解決了鉆探業(yè)要生存、要發(fā)展的難題。老井增產(chǎn)一般采用單牙輪鉆頭鉆探小井眼，對鉆井配套設(shè)施要求低，基本上都采用小井架或車載井架鉆探，成本投資少。并且由于現(xiàn)有油氣井配套基礎(chǔ)設(shè)施完善，不用在基礎(chǔ)設(shè)施上投資。在老井開天窗增產(chǎn)都是在已探明的油田開發(fā)，因而不用鉆探探井、評估井就能保證開采出油氣來。在老井開天窗增產(chǎn)鉆探周期一般都在半月到20天左右，工期短，當(dāng)然成本就低。
[0006]大力發(fā)展和推廣老井開天窗方式增加油氣產(chǎn)量，必然要大力發(fā)展鉆井工具:單牙輪鉆頭。蘇聯(lián)是最早使用與研究單牙輪鉆頭的國家，我國這幾年也開始大量使用，主要用于鉆探深井、小井眼叢井、老井開窗和加深增產(chǎn)。單牙輪鉆頭與三牙輪鉆頭相比，牙輪自轉(zhuǎn)比公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速比約0.3:1，而三牙輪鉆頭牙輪自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速比為1.5:1，因此復(fù)合鉆井時單牙輪鉆頭軸承壽命更長。又因?yàn)閱窝垒嗐@頭比三牙輪鉆頭軸承尺寸大得多，因而能承受更大的鉆壓和沖擊載荷?，F(xiàn)今采取螺桿鉆具與單牙輪鉆頭組合使用一般都在80小時以上，使用效果較好的都能達(dá)到120小時以上，進(jìn)尺一般都在300米以上，最高能達(dá)到600米，這種效果是三牙輪鉆頭達(dá)不到的。
[0007]如果您要詢問鉆探一線職工和技術(shù)員以及管理員:“使用單牙輪鉆頭效果如何，使用過程中你們最擔(dān)心或最怕什么？ ”他們肯定會回答你雖然單牙輪使用效果很好，相對三牙輪鉆頭更加安全，但最怕牙輪落井”。因?yàn)閱窝垒嗐@頭是一個牙輪鉆進(jìn)的滿眼鉆井，一但牙輪落井，現(xiàn)有的打撈設(shè)備根本打撈不上來，只能使用一兩只或者多只金剛石磨鞋用幾天時間磨掉落井牙輪。一只金剛石磨鞋價值比多只同尺寸的單牙輪鉆頭還高，而且一支井隊(duì)一天正常開支可買十來只單牙輪鉆頭。如果遇到井段太深或井眼正處在小角度傾斜段或地層復(fù)雜等原因只能填井重鉆。因而單牙輪鉆頭一但落井損失巨大。
[0008]由于上述情況客觀存在，現(xiàn)鉆探業(yè)大力發(fā)展和推廣PDC鉆頭鉆探小井眼油氣井，但是PDC鉆頭同樣非常昂貴，一只PDC鉆頭價值相當(dāng)于多只同尺寸的單牙輪鉆頭，這還是國產(chǎn)價，如果使用美國產(chǎn)的PDC鉆頭，那就相當(dāng)于二十多只國產(chǎn)單牙輪鉆頭。并且PDC鉆頭并不能適用大多數(shù)地層。如何在現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的單牙輪鉆頭上不增加多少成本，而大幅提高它的安全性，是鉆探工具設(shè)計生產(chǎn)行業(yè)必須要解決的課題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種帶有防掉裝置的牙輪鉆頭，能夠有效防止牙輪落井，提高產(chǎn)品的安全性。
[0010]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:一種帶有防掉裝置的牙輪鉆頭，其特征在于:包括牙輪軸孔、牙掌軸、防掉裝置、小軸密封系統(tǒng)、鋼球鎖緊系統(tǒng)以及大軸密封系統(tǒng)；所述牙掌軸安裝在所述牙輪軸孔中，所述鋼球鎖緊系統(tǒng)置于所述牙輪軸孔與所述牙掌軸之間，所述小軸密封系統(tǒng)位于所述牙掌軸的根部，用于密封牙輪軸孔和牙掌軸；所述牙輪軸孔和牙掌軸之間設(shè)有防掉裝置放置槽，所述防掉裝置置于所述防掉裝置放置槽中，所述防掉裝置為彈性擋圈，所述彈性擋圈帶有開口。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述彈性擋圈的截面形狀為矩形或圓形。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:本牙輪鉆頭帶有防掉裝置，防掉裝置所占軸承空間很小，同時單牙輪鉆頭在使用時鉆壓低，并且單牙輪鉆頭直徑也較大，因此并不影響軸承承受載荷的能力。同時由于防掉裝置安裝在軸承內(nèi)的獨(dú)力空間，不會對軸承其它附件產(chǎn)生影響。牙輪鉆頭在工作時防掉裝置中的強(qiáng)力截面彈性擋圈懸浮在防掉槽中，它與軸承面有一定空間。軸承工作時，單牙輪鉆頭防掉裝置不參加軸承工作，當(dāng)軸承失效磨損到一定程度后，單牙輪鉆頭防掉裝置再開始工作，有效鎖住牙輪防止落井(試驗(yàn)證明防掉裝置能承受300KN的剪切力)ο從單牙輪鉆頭牙輪落井失效分析，單牙輪鉆頭落井大多數(shù)情況都是由于牙輪頂部磨損嚴(yán)重，鋼球鎖緊系統(tǒng)失效而牙輪落井。多數(shù)情況牙輪大軸磨損并不嚴(yán)重。因而在單牙輪鉆頭牙掌大軸下部安裝強(qiáng)力截面擋圈鎖緊裝置能大幅降低鉆頭失效牙輪落井的風(fēng)險。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；