專利名稱：一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油工業(yè)鉆井中用的動(dòng)力卡瓦系統(tǒng)，特別是卡瓦系統(tǒng)中
一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板。
背景技術(shù)：
卡瓦是在油田鉆井中用來卡住并懸掛下井的鉆桿、鉆挺、動(dòng)力鉆具、套管等管柱的 工具。隨著我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，同時(shí)對(duì)石油天然氣需求量越來越大，鉆井和修井任務(wù)更加繁 重，動(dòng)力卡瓦應(yīng)用越來越廣泛，相比以前以手工操作為主的國內(nèi)卡瓦，其減輕了鉆修井工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度、加速了起下鉆作業(yè)以及修井作業(yè)、提高了功效。 在油田鉆井起下鉆過程中，卡瓦牙板是卡瓦系統(tǒng)中抱緊鉆桿的主要組成部分，直 接與鉆柱相咬合，其性能在很大程度上決定了卡瓦能否牢固抱緊鉆桿并對(duì)鉆桿的損傷程度 和自身工作壽命的長短。目前，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)失效的統(tǒng)計(jì)，卡瓦的失效形式主要有兩種，一是 牙板斷裂，二是牙齒齒頂磨損，其中牙齒齒頂磨損占失效比例的98% 。這說明現(xiàn)有的卡瓦牙 牙型設(shè)計(jì)存在不足。調(diào)研現(xiàn)場(chǎng)鉆柱，現(xiàn)有卡瓦卡緊鉆桿的過程中都會(huì)在鉆桿表面的咬合處 產(chǎn)生壓痕。該咬痕的產(chǎn)生，不僅降低了鉆柱自身的強(qiáng)度，同時(shí)也是鉆井過程中鉆柱發(fā)生斷裂 失效的根源。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，減少現(xiàn)場(chǎng)使用過程中卡瓦牙齒 的失效及其對(duì)鉆柱的傷害，提供一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板。 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案本實(shí)用新型一種帶齒間距的低 齒高卡瓦牙板，由牙板及牙齒構(gòu)成，牙齒整體均勻分布加工在具有凹圓弧的牙板上面，牙齒之 間有一定間距，牙齒的齒型為銳角三角形，其齒前角大于齒后角。齒前角、齒后角的角度選取 是在采用合理優(yōu)化后的角度范圍內(nèi)，整個(gè)牙齒的高度較小，牙尖采用尖角與圓弧過渡。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是 1、使用過程中卡瓦牙板產(chǎn)生的應(yīng)力小，牙齒不易發(fā)生塑性流動(dòng)； 2、卡瓦更易抱緊鉆柱，且在鉆柱上無壓痕，咬合過程中兩者之間相對(duì)滑動(dòng)位移小，
提高卡瓦和鉆柱壽命。

圖1為本實(shí)用新型一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板示意圖 圖2是圖1牙齒放大示意圖 圖中1.牙板，2.牙齒，3.齒尖。
具體實(shí)施方式如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板，由牙板l及牙齒2構(gòu)成，牙齒2整體均勻分布加工在具有凹圓弧的牙板1上面，牙齒2的齒型為銳角三角形， 其齒前角a大于齒后角P，牙尖3采用尖角與圓弧過渡。牙齒2采用最優(yōu)的齒前角a、齒 后角P組合，其齒前角a為75° 85° ，齒后角13為30° 40° ;采用最優(yōu)齒高h(yuǎn)、齒 間距d和齒頂圓弧r組合，其齒高h(yuǎn)為0. 4mm 1. 2mm，齒間距d大于零、小于0. 5mm，齒頂 圓弧r半徑為0 0. 2mm。 經(jīng)過多次模擬實(shí)驗(yàn)計(jì)算分析，通過軟件優(yōu)化得到了牙齒角度、齒高、齒間距及齒頂
圓弧的取值范圍。在卡瓦牙齒間距、齒高相同的情況下，該選取角度參數(shù)范圍內(nèi)的牙齒可比
其他角度組合的工作壽命更高；在以上卡瓦牙齒達(dá)到最優(yōu)角度組合的情況下，該選取齒高、
齒間距及齒頂圓弧半徑范圍內(nèi)的牙齒可比其他選取參數(shù)的工作壽命更長。 本實(shí)用新型帶一種齒間距的低齒高卡瓦牙板，在咬緊鉆柱過程中，齒間距改變了
牙齒應(yīng)力分布，降低了應(yīng)力峰值，低齒高降低了牙齒的塑性變形和對(duì)鉆柱的傷害，此提高了
卡瓦牙板和鉆柱壽命及鉆井實(shí)效，減少了鉆井成本。
權(quán)利要求一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板，由牙板(1)及牙齒(2)構(gòu)成，其特征在于牙齒(2)整體均勻分布加工在具有凹圓弧的牙板(1)上面，牙齒(2)的齒型為銳角三角形，其齒前角α大于齒后角β，齒前角α為75°～85°，齒后角β為30°～40°；牙尖(3)采用尖角與圓弧過渡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低齒高卡瓦牙板，其特征在于，齒高h(yuǎn)為0. 4mm 1. 2mm，
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低齒高卡瓦牙板，其特征在于，齒間距d大于零、小于0. 5mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低齒高卡瓦牙板，其特征在于，齒尖(3)的齒頂圓弧r半徑為 0 0. 2mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油天然氣鉆井過程中起升鉆桿時(shí)用來懸掛鉆柱的一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板。本實(shí)用新型一種帶齒間距的低齒高卡瓦牙板，由牙板及牙齒構(gòu)成，牙齒整體均勻分布加工在具有凹圓弧的牙板上面，牙齒的齒型為銳角三角形，其齒前角大于齒后角，齒前角α為75°～85°，齒后角β為30°～40°；整個(gè)牙齒的高度較小，牙尖采用尖角與圓弧過渡。本實(shí)用新型牙板的牙齒齒型角度、相對(duì)應(yīng)的齒高、齒間距以及齒頂圓弧半徑都可以根據(jù)需要分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高了牙板牙齒壽命，降低了鉆桿的刺傷，且提高鉆井安全系數(shù)及效率。
文檔編號(hào)E21B19/10GK201502343SQ200920242450
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者湯歷平, 王宇, 祝效華, 童華, 鄧福成 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)