一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種適用于連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，針對(duì)現(xiàn)有單牙輪鉆頭經(jīng)常發(fā)生軸承磨損嚴(yán)重或密封損壞，在軸承部分增加了耐磨損的銅合金鑲套環(huán)，減少了牙輪軸承和牙掌軸承的早期磨損，在水孔端，增加了多重密封保護(hù)，阻止流體進(jìn)入鉆頭內(nèi)部，在軸承密封部分將O型密封圈改進(jìn)派克組合密封件，派克組合密封件在密封過(guò)程中，組合密封件在拉伸和壓縮狀態(tài)下都能維持和補(bǔ)償唇形部分所承受的載荷，O型圈防止唇形圈在極端條件下的扭轉(zhuǎn)、扭曲、滾動(dòng)變形，在高溫高壓下保證密封穩(wěn)定，不發(fā)生過(guò)早失效，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)可以根據(jù)派克密封的使用范圍進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合選型，確保密封組件可以同時(shí)承受磨損、擠壓、高溫和腐蝕性液體介質(zhì)的功能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭
本專(zhuān)利技術(shù)涉及鉆井用一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，特別涉及用連續(xù)油管鉆水平井、定向井用組合密封鉆頭。
技術(shù)介紹
在石油和天然氣的鉆井過(guò)程中，如何降低鉆井工程成本已成為石油和天然氣勘探和開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要課題，連續(xù)油管鉆井技術(shù)特點(diǎn)不僅能獲得較高的勘探開(kāi)發(fā)效益，而且能夠提高采收率、降低鉆井效率，所以應(yīng)用連續(xù)油管鉆井技術(shù)對(duì)鉆井成本控制具有極其重要的意義，連續(xù)油管鉆井技術(shù)是針對(duì)規(guī)模比較小的油井，通過(guò)實(shí)施小尺寸鉆頭對(duì)井眼尺寸偏小的鉆井實(shí)施的鉆采新技術(shù)，由于一些特殊油氣層的開(kāi)采生產(chǎn)成本較大，伴隨鉆井工藝技術(shù)水平的提高，鉆連續(xù)油管井開(kāi)采油氣的技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐步凸顯，使得連續(xù)油管鉆井技術(shù)成鉆井技術(shù)的新突破。目前連續(xù)油管鉆井技術(shù)的所選用單牙輪鉆頭，由鉆頭體、球狀牙輪、牙齒、密封件、潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分組成，牙齒與球狀牙輪以過(guò)盈配合形式連接，牙齒所用的材料相同，為硬質(zhì)合金材料，由于鉆頭工作時(shí)牙齒磨損不均勻，與井底長(zhǎng)期接觸的區(qū)域牙齒磨損很快，使鉆頭牙齒壽命與軸承壽命不相匹配，影響了鉆頭的進(jìn)尺，牙齒磨損后極易使鉆頭體受磨損，造成縮徑，給起鉆后的進(jìn)一步鉆進(jìn)造成了困難。本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種帶耐磨齒、保徑塊的梯度齒單牙輪鉆頭，提高牙齒的工作壽命，加強(qiáng)保徑，另外改進(jìn)了鉆頭的密封結(jié)構(gòu)，采用多重密封系統(tǒng)，層層加固，大大增強(qiáng)密封可靠性，適合連續(xù)油管側(cè)鉆井,與同尺寸三牙輪鉆頭相比,這種鉆頭的牙輪和軸承要大得多,而且切削齒更大,更堅(jiān)、硬、韌,以較大的鉆壓鉆硬地層時(shí)能延長(zhǎng)鉆頭壽命，使鉆頭的進(jìn)尺得到提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是：為了克服現(xiàn)有連續(xù)油管鉆小井眼鉆頭磨損嚴(yán)重，軸承密封部分早期失效，使用壽命短的難題，特提供一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，此種鉆頭適合連續(xù)油管側(cè)鉆井的小尺寸單牙輪鉆頭，通過(guò)對(duì)鉆頭密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，采用多重密封系統(tǒng)，大大增強(qiáng)密封可靠性和使用壽命。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，牙掌、改進(jìn)派克組合密封件、鑲套環(huán)、牙輪殼體、鎖緊鋼球、硬質(zhì)合金噴嘴、塞銷(xiāo)、組合密封件、組合密封Ⅰ、噴嘴擋圈、鎢鈷合金噴嘴、組合密封Ⅱ、楔形合金齒、球頭合金齒、噴嘴擋環(huán)、O型密封圈組成，牙輪殼體上布置有耐磨楔形合金齒，牙掌上部布置有多圈球頭合金齒，在鉆頭的出水孔處，組合密封件、組合密封Ⅰ及組合密封Ⅱ的雙層密封結(jié)構(gòu)，對(duì)外界流體產(chǎn)生多層隔離，本專(zhuān)利技術(shù)的鉆頭可配合相應(yīng)型號(hào)的螺桿式馬達(dá)或渦輪式馬達(dá)進(jìn)行連續(xù)油管鉆井作業(yè)。所述一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的楔形合金齒、球頭合金齒與牙輪殼體表面鉆鉸齒孔以過(guò)盈配合形式連接。所述一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的楔形合金齒的楔形齒面是對(duì)稱(chēng)于橢圓長(zhǎng)軸并與其成一定夾角斜切形成的，楔形合金齒齒頂為聚晶金剛石粉末燒結(jié)而成，楔形合金齒下部柱面為硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)而成，具有極高的耐磨性。所述一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的球頭合金齒通過(guò)聚晶金剛石粉末和硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)成的復(fù)合齒，球頭合金齒齒頂為聚晶金剛石粉末燒結(jié)而成，球頭合金齒下部柱面為硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)而成，能夠承受多方向的研磨。所述一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的鎢鈷合金噴嘴由鎢鈷元素的合金線切割制成，具有很穩(wěn)定的物理性能，防沖蝕效果極強(qiáng)，硬質(zhì)合金噴嘴的噴嘴擋環(huán)通過(guò)Y型和K型焊縫焊接；可單獨(dú)加工后直接焊接在硬質(zhì)合金噴嘴的界面處。所述一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的改進(jìn)派克組合密封件由牙掌、鑲套環(huán)、牙輪殼體、組合密封Ⅰ，組合密封Ⅱ組成。所述一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的組合密封Ⅰ的O型密封圈為耐高溫丁腈橡膠，支撐環(huán)由丁腈橡膠制成；組合密封Ⅱ由O型密封圈、矩形密封圈組成，此密封結(jié)構(gòu)的橡膠材料通過(guò)改進(jìn)聚氨酯材料的物理性能，能提供改進(jìn)的耐壓縮永久變形、回彈性高、抗拉強(qiáng)度從而提高密封性能，可承受-54℃-127℃的溫度變化。所述一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的鑲套環(huán)由低溫條件下與牙輪殼體的內(nèi)孔過(guò)盈裝配，鑲套環(huán)使用銅合金加工成型。所述一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的組合密封件由O型密封圈和改進(jìn)的唇形密封圈進(jìn)行壓鑄模具成型。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：(1)密封過(guò)程中，組合密封件在極端條件下的扭轉(zhuǎn)、扭曲、滾動(dòng)變形，且它們都由苯乙烯制成，在高溫高壓下保證密封穩(wěn)定，不發(fā)生過(guò)早失效；(2)該組合密封鉆頭在極低或極高的溫度下，組合密封件能夠在內(nèi)外接觸界面保持穩(wěn)定，無(wú)論是在間隙或過(guò)盈配合中，組合密封件將維持和補(bǔ)償唇形部分所承受的載荷；(3)可以根據(jù)派克密封的使用范圍進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合選型，確保密封組件在密封過(guò)程中可以同時(shí)承受磨損、擠壓、溫度、電阻和液體介質(zhì)的功能；(4)改組合密封鉆頭相對(duì)先前使用的單牙輪鉆頭，改進(jìn)了水孔和軸承部分的密封結(jié)構(gòu)，零部件減少，便于組裝和加工，制造工藝和設(shè)計(jì)特別適用于水平井和深井，具有重要工程意義。附圖說(shuō)明圖1為一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的三維圖。圖3為一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的合金齒示意圖。圖4為一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的出水孔端密封組合圖。圖5為一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的軸承密封組合圖。圖6為一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭的密封合成圖。圖中：1.牙掌，2.改進(jìn)派克組合密封件，3.鑲套環(huán)，4.牙輪殼體，5.鎖緊鋼球，6.硬質(zhì)合金噴嘴，7.塞銷(xiāo)，8.組合密封件，9.組合密封Ⅰ，10.噴嘴擋圈，11.鎢鈷合金噴嘴，12.組合密封Ⅱ，13.楔形合金齒，14.球頭合金齒，15.噴嘴擋環(huán)，16.O型密封圈，901.O型密封圈，902.支撐環(huán)，120.O型密封圈，121.矩形密封圈，201.O型密封圈，202.唇形密封圈。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步的描述。如圖1所示，一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，牙掌1、改進(jìn)派克組合密封件2、鑲套環(huán)3、牙輪殼體4、鎖緊鋼球5、硬質(zhì)合金噴嘴6、塞銷(xiāo)7、組合密封件8、組合密封Ⅰ9、噴嘴擋圈10、鎢鈷合金噴嘴11、組合密封Ⅱ12、楔形合金齒13、球頭合金齒14、噴嘴擋環(huán)15、O型密封圈16組成，牙輪殼體4上布置有耐磨楔形合金齒13，牙掌1上部布置有多圈球頭合金齒14，在鉆頭的出水孔處，組合密封件8、組合密封Ⅰ9及組合密封Ⅱ12的雙層密封結(jié)構(gòu)，對(duì)外界流體產(chǎn)生多層隔離，本專(zhuān)利技術(shù)的鉆頭可配合相應(yīng)型號(hào)的螺桿式馬達(dá)或渦輪式馬達(dá)進(jìn)行連續(xù)油管鉆井作業(yè)，楔形合金齒13、球頭合金齒14與牙輪殼體4表面鉆鉸齒孔20以過(guò)盈配合形式連接，楔形合金齒13的楔形齒面是對(duì)稱(chēng)于橢圓長(zhǎng)軸并與其成一定夾角斜切形成的，楔形合金齒13齒頂為聚晶金剛石粉末燒結(jié)而成，楔形合金齒13下部柱面為硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)而成，具有極高的耐磨性，球頭合金齒14通過(guò)聚晶金剛石粉末和硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)成的復(fù)合齒，球頭合金齒14齒頂為聚晶金剛石粉末燒結(jié)而成，球頭合金齒14下部柱面為硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)而成，能夠承受多方向的研磨，鎢鈷合金噴嘴11由鎢鈷元素的合金線切割制成，具有很穩(wěn)定的物理性能，防沖蝕效果極強(qiáng)，硬質(zhì)合金噴嘴6的噴嘴擋環(huán)15通過(guò)Y型和K型焊縫焊接；可單獨(dú)加工后直接焊接在硬質(zhì)合金噴嘴6的界面處。如圖4所示，改進(jìn)派克組合密封件2由牙掌1、鑲套環(huán)3、牙輪殼體4、組合密封Ⅰ9，組合密封Ⅱ12組成，組合密封Ⅰ9的O型密封圈901為耐高溫丁腈橡膠，支撐環(huán)902由丁腈橡膠制成；組合本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，是由牙掌(1)、改進(jìn)派克組合密封件(2)、鑲套環(huán)(3)、牙輪殼體(4)、鎖緊鋼球(5)、硬質(zhì)合金噴嘴(6)、塞銷(xiāo)(7)、組合密封件(8)、組合密封Ⅰ(9)、噴嘴擋圈(10)、鎢鈷合金噴嘴(11)、組合密封Ⅱ(12)、楔形合金齒(13)、球頭合金齒(14)、噴嘴擋環(huán)(15)、O型密封圈(16)組成，其特征是：牙輪殼體(4)上布置有耐磨楔形合金齒(13)，牙掌(1)上部布置有多圈球頭合金齒(14)，在鉆頭的出水孔處，組合密封件(8)、組合密封Ⅰ(9)及組合密封Ⅱ(12)的雙層密封結(jié)構(gòu)，對(duì)外界流體產(chǎn)生多層隔離，本專(zhuān)利技術(shù)鉆頭可配合相應(yīng)型號(hào)的螺桿式馬達(dá)或渦輪式馬達(dá)進(jìn)行連續(xù)油管鉆井作業(yè)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，是由牙掌(1)、改進(jìn)派克組合密封件(2)、鑲套環(huán)(3)、牙輪殼體(4)、鎖緊鋼球(5)、硬質(zhì)合金噴嘴(6)、塞銷(xiāo)(7)、組合密封件(8)、組合密封Ⅰ(9)、噴嘴擋圈(10)、鎢鈷合金噴嘴(11)、組合密封Ⅱ(12)、楔形合金齒(13)、球頭合金齒(14)、噴嘴擋環(huán)(15)、O型密封圈(16)組成，其特征是：牙輪殼體(4)上布置有耐磨楔形合金齒(13)，牙掌(1)上部布置有多圈球頭合金齒(14)，在鉆頭的出水孔處，組合密封件(8)、組合密封Ⅰ(9)及組合密封Ⅱ(12)的雙層密封結(jié)構(gòu)，對(duì)外界流體產(chǎn)生多層隔離，本發(fā)明鉆頭可配合相應(yīng)型號(hào)的螺桿式馬達(dá)或渦輪式馬達(dá)進(jìn)行連續(xù)油管鉆井作業(yè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，其特征是：楔形合金齒(13)、球頭合金齒(14)與牙輪殼體(4)表面鉆鉸齒孔(20)以過(guò)盈配合形式連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，其特征是：楔形合金齒(13)的楔形齒面是對(duì)稱(chēng)于橢圓長(zhǎng)軸并與其成一定夾角斜切形成的，楔形合金齒(13)齒頂為聚晶金剛石粉末燒結(jié)而成，楔形合金齒(13)下部柱面為硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)而成，具有極高的耐磨性。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)油管鉆井用組合密封鉆頭，其特征是：球頭合金齒(14)通過(guò)聚晶金剛石粉末和硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)成的復(fù)合齒，球頭合金齒(14)齒頂為聚晶金剛石粉...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張杰，劉洋，張瀚，謝帥，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：西南石油大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川,51