[实用新型]一种带齿间距的低齿高卡瓦牙板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油工业钻井中用的动力卡瓦系统，特别是卡瓦系统中一种带齿间距的低齿高卡瓦牙板。

背景技术

卡瓦是在油田钻井中用来卡住并悬挂下井的钻杆、钻挺、动力钻具、套管等管柱的工具。随着我国经济迅猛发展，同时对石油天然气需求量越来越大，钻井和修井任务更加繁重，动力卡瓦应用越来越广泛，相比以前以手工操作为主的国内卡瓦，其减轻了钻修井工人的劳动强度、加速了起下钻作业以及修井作业、提高了功效。

在油田钻井起下钻过程中，卡瓦牙板是卡瓦系统中抱紧钻杆的主要组成部分，直接与钻柱相咬合，其性能在很大程度上决定了卡瓦能否牢固抱紧钻杆并对钻杆的损伤程度和自身工作寿命的长短。目前，通过对现场失效的统计，卡瓦的失效形式主要有两种，一是牙板断裂，二是牙齿齿顶磨损，其中牙齿齿顶磨损占失效比例的98％。这说明现有的卡瓦牙牙型设计存在不足。调研现场钻柱，现有卡瓦卡紧钻杆的过程中都会在钻杆表面的咬合处产生压痕。该咬痕的产生，不仅降低了钻柱自身的强度，同时也是钻井过程中钻柱发生断裂失效的根源。

发明内容

本实用新型的目的是：为了克服现有技术的不足，减少现场使用过程中卡瓦牙齿的失效及其对钻柱的伤害，提供一种带齿间距的低齿高卡瓦牙板。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：本实用新型一种带齿间距的低齿高卡瓦牙板，由牙板及牙齿构成，牙齿整体均匀分布加工在具有凹圆弧的牙板上面，牙齿之间有一定间距，牙齿的齿型为锐角三角形，其齿前角大于齿后角。齿前角、齿后角的角度选取是在采用合理优化后的角度范围内，整个牙齿的高度较小，牙尖采用尖角与圆弧过渡。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、使用过程中卡瓦牙板产生的应力小，牙齿不易发生塑性流动；

2、卡瓦更易抱紧钻柱，且在钻柱上无压痕，咬合过程中两者之间相对滑动位移小，提高卡瓦和钻柱寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种带齿间距的低齿高卡瓦牙板示意图

图2是图1牙齿放大示意图

图中：1.牙板，2.牙齿，3.齿尖。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型一种带齿间距的低齿高卡瓦牙板，由牙板1及牙齿2构成，牙齿2整体均匀分布加工在具有凹圆弧的牙板1上面，牙齿2的齿型为锐角三角形，其齿前角α大于齿后角β，牙尖3采用尖角与圆弧过渡。牙齿2采用最优的齿前角α、齿后角β组合，其齿前角α为75°～85°，齿后角β为30°～40°；采用最优齿高h、齿间距d和齿顶圆弧r组合，其齿高h为0.4mm～1.2mm，齿间距d大于零、小于0.5mm，齿顶圆弧r半径为0～0.2mm。

经过多次模拟实验计算分析，通过软件优化得到了牙齿角度、齿高、齿间距及齿顶圆弧的取值范围。在卡瓦牙齿间距、齿高相同的情况下，该选取角度参数范围内的牙齿可比其他角度组合的工作寿命更高；在以上卡瓦牙齿达到最优角度组合的情况下，该选取齿高、齿间距及齿顶圆弧半径范围内的牙齿可比其他选取参数的工作寿命更长。

本实用新型带一种齿间距的低齿高卡瓦牙板，在咬紧钻柱过程中，齿间距改变了牙齿应力分布，降低了应力峰值，低齿高降低了牙齿的塑性变形和对钻柱的伤害，此提高了卡瓦牙板和钻柱寿命及钻井实效，减少了钻井成本。