三牙輪鉆頭牙輪里孔精加工工藝改進(jìn)

三牙輪鉆頭是應(yīng)用最廣泛的鉆井鉆頭（www.***.***）之一，具有適應(yīng) 地層廣，機(jī)械鉆速高的特點(diǎn)。三牙輪鉆頭由切削結(jié)構(gòu)、軸承結(jié)構(gòu)、鎖緊元 件、儲(chǔ)油密封裝置、噴嘴裝置等二十多種零部件組成。 三牙輪鉆頭的分類 1、軸承類型：滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承 2、密封類型：橡膠密封和金屬密封 3、按牙齒的固定方式分為：鑲齒（硬質(zhì)合金齒）三牙輪鉆頭和銑齒（鋼 齒）三牙輪鉆頭 三牙輪鉆頭的工作原理 牙輪鉆頭在鉆壓和鉆柱旋轉(zhuǎn)的作用下，牙齒壓碎并吃入巖石，同時(shí)產(chǎn) 生一定的滑動(dòng)而剪切巖石。當(dāng)牙輪在井底滾動(dòng)時(shí)，牙輪上的牙齒依次沖擊、 壓入地層，這個(gè)作用可以將井底巖石壓碎一部分，同時(shí)靠牙輪滑動(dòng)帶來(lái)的 剪切作用削掉牙齒間殘留的另一部分巖石，使井底巖石全面破碎，井眼得 以延伸。 [1] 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì) 石油鉆井和地質(zhì)鉆探中應(yīng)用最多的還是牙輪鉆頭。牙輪鉆頭在旋轉(zhuǎn)時(shí) 具有沖

三牙輪鉆頭工藝流程 1、牙掌主要加工工藝流程： ①模鍛—②銑平上端面—③鉆定位孔（在上端面鉆兩個(gè)工藝孔）—④銑120°面—⑤鉆結(jié) 合銷孔—⑥車小軸—⑦車止推面堆焊槽、鉆車小軸上端面堆焊孔—⑧銑軸頸儲(chǔ)油面—⑨銑止 推面油槽—⑩鉆軸頸油孔—?鉆擴(kuò)泥漿孔—?鉆注油孔—?鉆肩部?jī)?chǔ)油孔—?鉆掌背齒孔 —?銑定位槽（用于加工螺紋）—?鉆滾珠塞銷孔—?堆焊掌背碳化鎢—?堆焊小軸上端面、 止推面及上部外圓面—?熱處理—?噴砂—○21壓齒—○22磨小軸上端面—○23磨小軸止推面— ○24焊油管。 牙掌加工工藝流程中重要工序工藝要點(diǎn)如下： （1）牙掌加工工件為鍛件，鍛件質(zhì)量和材料很重要，牙掌材料選用8620。為方便以后 焊接，在鍛造時(shí)需在鍛件上預(yù)留坡口； （2）結(jié)合銷孔是連接三片牙掌的定位孔，同時(shí)也是加工中用來(lái)定位端面和牙輪小軸位 置的重要基準(zhǔn)，在加工時(shí)要保證

三牙輪鉆頭樣本(俄羅斯)

三牙輪鉆頭使用技術(shù)及鉆井工藝 時(shí)間:2009-12-1110:40作者:發(fā)達(dá)鉆井設(shè)備點(diǎn)擊:125次 目前油用鉆頭市場(chǎng)已不再混亂而變得規(guī)范有序，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)向產(chǎn)品差異性和品牌、 售后服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)方向發(fā)展。市場(chǎng)竟?fàn)幜纱蠡唬@頭技術(shù)服務(wù)的作用將會(huì) 越來(lái)越顯著。 一、三牙輪鉆頭使用資料收集內(nèi)容 1、地層巖性 地層的巖性和軟硬不同，巖石破碎機(jī)理不同，造成鉆頭失效的形式也各異。我國(guó) 各油田鉆井中常見(jiàn)的地層巖性，其巖石物理機(jī)械性質(zhì)均有測(cè)定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)收集的 地層巖性及每米巖性鉆時(shí)記錄，進(jìn)行地層巖石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可 鉆性分析，對(duì)照鉆頭的失效形式，確認(rèn)鉆頭選型及使用是否合理。 2、井段位置 在地殼中處于不同位置的巖石，其巖石的機(jī)械性質(zhì)變化很大。埋藏較深的巖石， 處于多向壓縮應(yīng)力狀態(tài)，使巖石孔隙減小，強(qiáng)度增加。上部井段一般巖石膠結(jié)疏 松、質(zhì)軟，鉆頭轉(zhuǎn)速高、鉆壓低

三牙輪鉆頭輪體速比對(duì)進(jìn)行仿真研究,指導(dǎo)鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鉆頭選型等都起著關(guān)鍵性的作用。從理論上分析了三牙輪鉆頭的幾何結(jié)構(gòu)與牙齒受力的關(guān)系,確定牙輪存在一個(gè)主動(dòng)齒圈,并結(jié)合最小功原理建立了求解輪體速比的模型,結(jié)合鉆壓以及巖石性質(zhì)對(duì)輪體速比的影響,對(duì)該模型進(jìn)行了修正。將鉆頭鉆進(jìn)砂巖時(shí)的臺(tái)架試驗(yàn)牙輪/鉆頭速比實(shí)驗(yàn)值和利用模型計(jì)算所得牙輪/鉆頭速比計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明,該仿真模型能夠有效地預(yù)測(cè)三牙輪鉆頭的輪體速比。

1.概述三牙輪石油鉆頭由三牙輪和三牙爪等零件組成,裝配后在牙輪與牙爪構(gòu)成的球狀環(huán)槽(道)中注入一定數(shù)量鋼球,形成球形軸承環(huán)道。裝配時(shí)必須保證牙輪、牙爪兩零件環(huán)槽(道)中心的一致(重合)性。因此,如何控制如圖1所示的牙輪、牙爪環(huán)槽(道)中心至基面尺寸(尺寸a隨產(chǎn)品型號(hào)而異)的精度要求,一度成為牙輪、牙爪加工中的測(cè)量難題。如果增大牙輪、牙爪環(huán)槽(道)中心至基面尺寸的公差,雖然可以緩解牙輪、

通過(guò)對(duì)牙輪零件圖的分析,構(gòu)建了三牙輪鉆頭特征識(shí)別系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),研究了系統(tǒng)各功能模塊,特別是2d特征識(shí)別的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù):形狀特征識(shí)別和圖形標(biāo)注識(shí)別。該系統(tǒng)的研究與開發(fā)為回轉(zhuǎn)類零件2d工程圖的特征識(shí)別,以及開發(fā)其他應(yīng)用領(lǐng)域的特征識(shí)別系統(tǒng)提供了實(shí)用化范例。

巖石在鉆頭牙齒作用下形成的各種破碎坑和井底的測(cè)量與分析是鉆頭試驗(yàn)技術(shù)中的重要環(huán)節(jié),也是研究鉆頭破巖機(jī)理和評(píng)價(jià)破巖效率的重要手段。以三牙輪鉆頭上單齒圈為對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn),研究鉆頭破碎巖石后得到的破碎坑。針對(duì)不同巖石、不同齒形的硬質(zhì)合金牙齒,進(jìn)行了大量的牙齒刮切破巖試驗(yàn),并利用逆向工程軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計(jì)算。以勺形齒和楔形齒為例提出了牙齒刮切破碎坑幾何模型的建模過(guò)程,并簡(jiǎn)要介紹了獲取破碎坑幾何模型特征參數(shù)的方法。

37/8（98mm)71/2(190mm)105/8(269mm)16(406mm)800mm45/8(118mm)7 7/8(200mm)115/8(295mm)171/2(445mm)900mm57/8(149mm)81/2（216mm)12 1/4(311mm)26(660mm)1200mm6(152mm)91/2(241mm)135/8(346mm)500mm6 1/2(165mm)97/8(250mm)151/2(393mm)；600mm 使用注意事項(xiàng)編輯 a 、接、卸鉆頭時(shí)不要碰壞牙輪鉆頭齒輪。 b 、要保持泥漿干凈， 防止堵鉆頭水眼 , 而影響鉆頭的使用。 c 、下鉆控制速度，防止突然遇阻，使牙輪鉆頭發(fā)揮更好的效果。 d 、保持兩臺(tái)泵上水完好。 e 、保持井底干凈無(wú)落物，起下鉆、鉆進(jìn)均裝

進(jìn)行鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程的仿真對(duì)于優(yōu)化鉆頭設(shè)計(jì)、提高破巖效率以及鉆頭選型都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用"黑箱法"為鉆頭鉆進(jìn)巖石互作用仿真模型的基本建模方法,對(duì)決定鉆頭鉆進(jìn)性能的齒坑模型和牙齒吃入巖石的力-吃深模型進(jìn)行了仿真建模。并采用誤差梯度下降算法來(lái)估計(jì)不同鉆頭結(jié)構(gòu)和巖石性質(zhì)所對(duì)應(yīng)的模型參數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程的仿真。采用實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演的建模思路有利于利用大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的完善,更好地反映現(xiàn)場(chǎng)的各種鉆井工況,使鉆頭破巖仿真技術(shù)在實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性上前進(jìn)一大步。

以autocad2006為圖形支撐平臺(tái),采用可視化界面思想和activexautomation技術(shù),利用內(nèi)嵌于autocad的vba語(yǔ)言進(jìn)行編程,并結(jié)合圖形數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),開發(fā)了三牙輪鉆頭cad參數(shù)化繪圖系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了三牙輪鉆頭圖形的參數(shù)化繪制,可有效提高三牙輪鉆頭的繪圖質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

在excel中利用newton迭代法實(shí)現(xiàn)三牙輪鉆頭直徑的計(jì)算。給出了具體的實(shí)現(xiàn)方法,按移軸和不移軸2種鉆頭設(shè)計(jì)形式進(jìn)行了驗(yàn)證,證明是一種方便、快捷的牙輪鉆頭直徑計(jì)算新方法。

牙輪鉆頭

牙輪鉆頭簡(jiǎn)介

牙輪鉆頭詳解

井眼形成是通過(guò)鉆頭牙齒破碎巖石形成巖屑來(lái)實(shí)現(xiàn)的,對(duì)鉆頭牙齒侵入破巖機(jī)理的認(rèn)識(shí)有助于優(yōu)化鉆頭結(jié)構(gòu),提高工具破巖效率。闡述了鉆頭牙齒與巖石相互作用機(jī)理的復(fù)雜性,分別從彈性力學(xué)、裂紋擴(kuò)展、數(shù)值模擬等幾個(gè)方面,綜述了鉆頭牙齒與巖石相互作用機(jī)理的研究進(jìn)展,指出了今后的研究重點(diǎn)。雖然前人開展了眾多的物理實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究,但是由于鉆頭牙齒破巖過(guò)程及井底環(huán)境的復(fù)雜性,目前為止其機(jī)理并沒(méi)有被完全認(rèn)識(shí)清楚。理論與實(shí)驗(yàn)研究證明,井底壓力是影響機(jī)械鉆速的重要因素之一,針對(duì)鉆頭牙齒與巖石相互作用機(jī)理的復(fù)雜性,建議采用先進(jìn)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬技術(shù),將物理實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)合開展研究,揭示井底復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境下鉆頭牙齒的破巖機(jī)理將成為未來(lái)的研究重點(diǎn)。

牙輪鉆頭分類

通過(guò)計(jì)算機(jī)編程與仿真得出鉆頭主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變對(duì)井底牙輪鉆頭牙齒運(yùn)動(dòng)軌跡和滑移量的影響,并作定量對(duì)比分析。根據(jù)牙輪鉆頭幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)基本方程建立牙輪鉆頭幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型,編寫牙輪鉆頭牙齒運(yùn)動(dòng)軌跡程序。研究結(jié)果表明,當(dāng)其它參數(shù)不變時(shí),牙齒井底滑移量隨輪底中心臂長(zhǎng)c的增大而增大,隨鉆頭外徑d的增大而減小,移軸距s對(duì)牙齒滑移量的影響不明顯;運(yùn)用井底牙齒軌跡仿真方法能方便地得到井底牙齒滑移量的定量值,避免了通過(guò)速度計(jì)算得出牙齒滑移量的大量繁瑣計(jì)算,也大大改善了牙齒滑移量對(duì)比分析的不直觀性。

以ansys為平臺(tái),利用有限元方法對(duì)礦用牙輪鉆頭牙輪齒孔過(guò)盈配合進(jìn)行了有限元計(jì)算,并分析了牙齒和齒孔應(yīng)力分布規(guī)律及過(guò)盈量對(duì)其的影響。所得到的結(jié)論與武漢冶金設(shè)備制造公司鉆頭廠實(shí)驗(yàn)所用的參數(shù)數(shù)據(jù)基本一致,因而是科學(xué)、可行的。

運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)描述三牙輪鉆頭在復(fù)合鉆井條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和工作狀況,從而減少與復(fù)合鉆井相關(guān)的三牙輪鉆頭的研發(fā)設(shè)計(jì)工作量,節(jié)約成本。在復(fù)合鉆井條件下三牙輪鉆頭運(yùn)動(dòng)學(xué)分析基礎(chǔ)上建立其數(shù)學(xué)模型及仿真模型,并采用fortran語(yǔ)言設(shè)計(jì)和編寫仿真程序。選取不同的復(fù)合鉆井的鉆進(jìn)參數(shù)來(lái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,該仿真程序能較好地模仿鉆頭的運(yùn)動(dòng)情況,也為進(jìn)一步深入研究復(fù)合鉆井條件下三牙輪鉆頭的工作狀況奠定了基礎(chǔ)。

牙輪鉆頭在井底破碎巖石過(guò)程中受頂部鉆壓、自身動(dòng)載荷以及井底接觸巖石的隨機(jī)沖擊碰撞作用,存在牙齒與巖石交替壓入、刮切和滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),受力情況相當(dāng)復(fù)雜?；趲r石彈塑性本構(gòu)關(guān)系和等效塑性應(yīng)變的巖石破壞準(zhǔn)則,考慮井底圍壓以及鉆頭與巖石互作用隨機(jī)接觸碰撞,采用有限單元法建立了牙輪鉆頭與井底巖石互作用下系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型。探討了牙輪鉆頭在破碎井底巖石過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及力學(xué)性能,對(duì)巖石破碎坑的形成過(guò)程進(jìn)行了仿真,為有效預(yù)測(cè)和控制井眼軌跡的形成,實(shí)態(tài)工況下整體鉆柱系統(tǒng)耦合非線性動(dòng)力學(xué)研究提供了理論依據(jù)。

針對(duì)三牙輪鉆頭流道內(nèi)實(shí)際工況,研究了鉆頭材料ni65和對(duì)比材料ni67和ni60+35%wc的沖蝕磨損特性。結(jié)果表明:ni65和ni67的沖蝕磨損階段分為跑合期和穩(wěn)定期,ni65磨損機(jī)制主要是微切削,而ni67的磨損機(jī)制主要是疲勞損傷和微切削;而ni60+30%wc的沖蝕磨損階段為跑合期與周期性的穩(wěn)定磨損和嚴(yán)重磨損期,其磨損機(jī)制主要是硬質(zhì)點(diǎn)的脫落和疲勞點(diǎn)蝕。在試驗(yàn)過(guò)程中均伴有空蝕磨損。