專(zhuān)利名稱(chēng)：欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械控制裝置，具體涉及一種石油欠平衡鉆井上使用 的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置。
背景技術(shù)：
目前欠平衡鉆井技術(shù)己發(fā)展成熟，欠平衡鉆井技術(shù)在發(fā)現(xiàn)和保 護(hù)油氣層及提高鉆井速度等方面的效果也得到認(rèn)同。隨著石油工業(yè) 迅速發(fā)展，石油鉆井領(lǐng)域已將欠平衡鉆井技術(shù)作為一種首選技術(shù)。
欠平衡鉆井，就是在鉆井的過(guò)程中，井筒內(nèi)地層產(chǎn)生的壓力始終 要大于鉆井循環(huán)介質(zhì)密度產(chǎn)生的壓力，始終要在地層壓力大于鉆井循 環(huán)介質(zhì)密度產(chǎn)生的壓力下，帶壓進(jìn)行欠平衡鉆井作業(yè)。井筒內(nèi)地層產(chǎn) 生的壓力大于鉆井循環(huán)介質(zhì)密度產(chǎn)生的壓力時(shí)，地層壓力就要推著鉆 井循環(huán)介質(zhì)高速上行，如果井口沒(méi)有控制裝置，就會(huì)發(fā)生井噴現(xiàn)象。 為了解決這一問(wèn)題，就需要在井口安裝旋轉(zhuǎn)控制頭來(lái)完成這一過(guò)程。
國(guó)內(nèi)所使用的旋轉(zhuǎn)控制頭類(lèi)型多為高價(jià)進(jìn)口的WILLIAMS和 SHAFFER,其中以WILLLIAMS居多。 一方面，高壓WILLIAMS7100EP 旋轉(zhuǎn)控制頭總成耐靜壓35MPa、動(dòng)壓17. 5MPa，目前所鉆欠平衡井的 井口的控制壓力一般都不超過(guò)5MPa;另一方面WILLI細(xì)S7100EP旋 轉(zhuǎn)控制頭的維修費(fèi)用異常昂貴， 一套旋轉(zhuǎn)控制頭售價(jià)500多萬(wàn)元人 民幣， 一套軸承總成修理費(fèi)用在20萬(wàn)元人民幣左右；國(guó)內(nèi)在這方 面的研究以四川居于領(lǐng)先地位，他們已開(kāi)發(fā)出自己的中、低壓
(3MPa、 7MPa、 10.5MPa)旋轉(zhuǎn)控制頭產(chǎn)品，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置， 一方 面解決目前我國(guó)旋轉(zhuǎn)控制頭壓力級(jí)別低及不健全的問(wèn)題，另一方面 解決WILLLIAMS7100EP旋轉(zhuǎn)控制頭的維修困難、維修價(jià)格昂貴、配
件需要進(jìn)口等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)以較低的費(fèi)用開(kāi)拓欠平衡鉆井市場(chǎng)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該旋轉(zhuǎn)控制裝置由軸承總成、卡箍、
殼體、液缸組成，殼體上安裝兩組液缸，卡箍成左右對(duì)稱(chēng)鑲?cè)胧桨惭b
在殼體上端，軸承總成通過(guò)密封三角墊安裝在殼體上；通過(guò)液缸的伸
長(zhǎng)打開(kāi)左右卡箍，軸承總成通過(guò)密封三角墊坐入殼體內(nèi)，通過(guò)液缸的
收回關(guān)閉左右卡箍，軸承總成牢牢的卡裝在殼體上，密封三角墊密封
住軸承總成和殼體之間的密封面，將上下兩組安全螺栓上緊，這樣就
完成了欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置的安裝。
本發(fā)明的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置中，密封三角墊內(nèi)圓是錐面， 角度為^30度，密封三角墊緊密的鑲嵌在殼體的固定槽內(nèi)。
本發(fā)明的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置中，卡箍的內(nèi)圓是圓臺(tái)面的， 兩圓臺(tái)面之間有一錐面，該錐面角度^30度；上箍的一端有銷(xiāo)孔， 卡箍通過(guò)大銷(xiāo)安裝在殼體上，卡箍另一端鑲焊有耳板，通過(guò)液缸的液 缸銷(xiāo)連接在液缸上；在卡箍上下端面上各鑲焊一凸臺(tái)，左卡箍鑲焊的 凸臺(tái)是螺紋孔，右卡箍鑲焊的凸臺(tái)是圓孔，當(dāng)液缸收回卡箍鑲?cè)氲綒?體內(nèi)時(shí)，左右卡箍凸臺(tái)通過(guò)安全螺栓連在一起，將卡箍牢牢的卡在殼 體上，卡箍只能靠液缸的伸縮來(lái)使卡箍徑向鑲?cè)牖螂x開(kāi)殼體，而不能 使卡箍在殼體上上下下移動(dòng)。
本發(fā)明的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置中，殼體上部的前后各有方 槽，用來(lái)鑲?cè)肟ü?；殼體的右部鑲焊有上下兩凸臺(tái)，凸臺(tái)上有銷(xiāo)孔， 通過(guò)銷(xiāo)孔連接卡箍；殼體的中部為八方面，中部鑲焊有大小兩個(gè)旁側(cè) 法蘭，大法蘭連接液動(dòng)平板閥，小法蘭連接壓力傳感器，均布在殼體 中部的有四個(gè)帶孔耳板安裝繃?yán)K校正殼體；殼體的前后各悍有擋板， 擋板上有一凸臺(tái)限制卡箍開(kāi)啟位置。
本發(fā)明的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置中，軸承總成由上膠芯杯、軸 承箱、密封體、下膠芯組成，上膠芯杯通過(guò)軸承箱和密封體連接下膠 芯整體構(gòu)成軸承總成；軸承總成上設(shè)有三組快速接頭及通道，該快速 接頭的兩組通道通軸承箱， 一進(jìn)一出用于注潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油注入軸承 箱并從軸承箱出來(lái)經(jīng)過(guò)冷卻后再注入軸承箱內(nèi)不斷往復(fù)循環(huán)來(lái)潤(rùn)滑 軸承及油封；該快速接頭的另一組通道通密封體，將潤(rùn)滑油注入密封 體后保持一定壓力， 一方面平衡密封體外部井內(nèi)的介質(zhì)壓力，另一方 面潤(rùn)滑機(jī)械密封端面并保持機(jī)械密封的壓緊力，且允許帶壓的潤(rùn)滑油 經(jīng)機(jī)械密封端面有輕微的滲漏到密封體外部。
所述的上膠芯杯是由提環(huán)套、壓帽、平密封墊、外筒、連接體、 上膠芯、連接螺栓組成，提環(huán)套通過(guò)螺紋連接在連接體上，連接體緊 密的連接上膠芯，提環(huán)套上有四個(gè)傾斜的槽安裝方鉆桿驅(qū)動(dòng)器；連接 體的上端面通過(guò)平密封墊壓在外筒的端面上，擰緊壓帽將連接體、平 密封墊、外筒壓住，實(shí)現(xiàn)連接體與外筒間的密封；連接體的最大外圓 上有四個(gè)圓凸臺(tái)，連接體裝入外筒內(nèi)，連接體外圓上四個(gè)圓凸臺(tái)就鑲 入外筒內(nèi)四個(gè)對(duì)應(yīng)的槽內(nèi)，當(dāng)鉆具帶動(dòng)上膠芯旋轉(zhuǎn)時(shí)，上膠芯就帶動(dòng)
連接體、外筒一起旋轉(zhuǎn)，而防止了連接體在外筒內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象； 壓帽上有8個(gè)內(nèi)六方螺栓及8個(gè)對(duì)應(yīng)的孔，用一專(zhuān)用扳手一頭鑲?cè)雺?帽的孔內(nèi)，專(zhuān)用扳手上的孔套入對(duì)應(yīng)壓帽孔的內(nèi)六方螺栓的柱上，轉(zhuǎn) 動(dòng)另一頭就可將壓帽通過(guò)壓帽與外筒之間的對(duì)應(yīng)螺紋將連接體壓緊； 外筒內(nèi)圈上有四個(gè)凹槽，該凹槽配合連接體上對(duì)應(yīng)的四個(gè)凸臺(tái)，防止 上膠芯杯旋轉(zhuǎn)時(shí)，連接體在外筒內(nèi)相對(duì)滑動(dòng)而損壞平密封墊，外筒外 徑上有四個(gè)盲孔，該盲孔配合一專(zhuān)用支架作為支撐擋點(diǎn)，可將軸承總 成放倒，上緊或卸松壓帽以便更換上膠芯。
所述的軸承箱由上下壓板、上密封套、上油封壓板、上油封體、 兩組1000948軸承、 一組8148軸承、外殼、 一組9039248E軸承、中 心管、 一組148軸承、底法蘭、上油封組成，上密封套右旋螺紋旋入 中心管上，由上下壓板擋住上密封套并通過(guò)螺栓連接在中心管上，防 止上密封套從中心管上脫開(kāi)；外筒坐在上密封套上，通過(guò)螺栓將外筒 和上密封套連在一起，由"0"型密封圈密封住外筒與上密封套的結(jié) 合面；將兩組1000948軸承、 一組8148軸承、 一組9039248E軸承、 一組148軸承裝入外殼與中心管之間的環(huán)空內(nèi)，上部由上密封套頂 住，下部由密封體及底法蘭擋住，下部底法蘭左旋螺紋旋入中心管上， 并由上下壓板擋住底法蘭并通過(guò)螺栓連在中心管上，防止底法蘭從中 心管上脫開(kāi)；上油封體上安裝兩組油封，由螺栓將上油封體與外殼連 在一起，通過(guò)兩組油封實(shí)現(xiàn)上油封體與上密封套之間的旋轉(zhuǎn)密封；采 用一組9039248E軸承使軸承總成的承載能力大大加強(qiáng)，采用兩組 1000948軸承及一組148軸承使軸承總成的扶正能力得到加強(qiáng)，有效
的保護(hù)密封件。
所述的密封體由上連接盤(pán)、上動(dòng)密封體、上油封、密封座、下靜 密封體、下動(dòng)密封體、螺栓、下油封、密封套、銷(xiāo)軸、彈簧、上靜密 封體組成，上連接盤(pán)通過(guò)螺釘將上動(dòng)密封體與密封套連在一起，使上
動(dòng)密封體隨密封套由中心管帶動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)；下動(dòng)密封體通過(guò)螺釘連接 在密封套上，使下動(dòng)密封體隨密封套由中心管帶動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)；密封座 通過(guò)螺栓連接在外殼上，使得在工作中密封座隨外殼一起靜止不動(dòng)； 上靜密封體與下靜密封體安裝在密封座中，密封座中安裝數(shù)個(gè)銷(xiāo)軸， 銷(xiāo)軸使得上靜密封體與下靜密封體只能在密封座中上下移動(dòng)，而不能 在密封座中轉(zhuǎn)動(dòng)；密封座中的銷(xiāo)軸上安裝數(shù)個(gè)彈簧，彈簧使得上靜密 封體與下靜密封體的密封面始終貼住上動(dòng)密封體與下動(dòng)密封體的密
封面，實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封；密封座上端安裝兩組上油封，密封座下端裝一 組下油封，使得密封座與上動(dòng)密封體和下動(dòng)密封體實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)密封；數(shù) 個(gè)銷(xiāo)軸和對(duì)應(yīng)插入銷(xiāo)軸的上下彈簧穿入密封座對(duì)應(yīng)的孔中，獲得上靜 密封體與下靜密封體保持相等的彈簧作用力，這樣既保證了上靜密封 體與下靜密封體隨密封座不轉(zhuǎn)動(dòng)，又使得上下機(jī)械密封組有相等的磨 損量，延長(zhǎng)機(jī)械密封的壽命；
所述的外殼上有三條潤(rùn)滑油流通通道，潤(rùn)滑油按箭頭方向流入和 流出，每條通道只有一個(gè)入口和一個(gè)出口，除入口和出口外，其他口 用大于通道內(nèi)徑0.4至0.7毫米鋼球封死，實(shí)現(xiàn)通道一進(jìn)和一出；外 殼外圓上有兩個(gè)錐面，保證卡箍及殼體卡緊并密封住軸承總成，錐面 角度分別為c二60度、€1=30度；外殼外圓上有對(duì)稱(chēng)兩個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)在軸承總成坐入殼體后卡在卡箍的缺口槽內(nèi)，防止軸承總成在殼體內(nèi)
相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；帶有一定壓力的潤(rùn)滑油由快速接頭注入，通過(guò)外殼上的通 道流入外殼與密封座環(huán)空，再通過(guò)密封座上的數(shù)個(gè)旁通孔流入密封座 與密封套之間的環(huán)空， 一方面平衡密封體外部井內(nèi)的介質(zhì)壓力，另一 方面潤(rùn)滑機(jī)械密封端面并保持機(jī)械密封的壓緊力，且允許帶壓的潤(rùn)滑 油經(jīng)機(jī)械密封端面有輕微的滲漏到密封體外部。
欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置的安裝及運(yùn)行殼體的下部法蘭通過(guò)密 封鋼圈連接在石油鉆井井口的環(huán)形防噴器上，實(shí)現(xiàn)殼體與石油鉆井井 口的環(huán)形防噴器的密封和連接安裝；將液缸伸長(zhǎng)打開(kāi)卡箍，軸承總成 坐入殼體內(nèi)鑲嵌在密封三角墊上，實(shí)現(xiàn)軸承總成與殼體間的密封，關(guān) 閉液缸，將上下兩組安全螺栓上緊，卡箍將軸承總成牢固卡在殼體內(nèi)； 當(dāng)鉆具旋轉(zhuǎn)鉆井時(shí)，軸承總成內(nèi)抱住鉆具的上下膠芯隨鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，同 時(shí)帶動(dòng)軸承總成內(nèi)的中心管、動(dòng)機(jī)械密封一起轉(zhuǎn)動(dòng)，殼體、卡箍、軸 承總成的外殼及靜密封在鉆具旋轉(zhuǎn)時(shí)，則隨石油鉆井井口裝置固定靜 止不轉(zhuǎn)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)①該裝置為整體緊湊式圓柱型結(jié)構(gòu)，尺寸 為最大直徑780毫米，總高度1450毫米，適合于靜壓小于35MPa、動(dòng) 壓17.5MPa的欠平衡鉆井，適合于五寸半及以下鉆桿使用；②該裝置 是安裝簡(jiǎn)單方便、操作使用靈活、體積小重量輕，在井場(chǎng)安裝使用時(shí) 不需要吊車(chē)，可直接用鉆臺(tái)上氣動(dòng)小絞車(chē)就可完成安裝和拆除；③該 裝置應(yīng)用于欠平衡鉆井作業(yè)時(shí)，可直接、有效、可靠、及時(shí)的識(shí)別和 開(kāi)發(fā)油氣層，提高探井的成功率和開(kāi)發(fā)井的增產(chǎn)上儲(chǔ)；有利于在鉆井
的全過(guò)程中有效保護(hù)環(huán)境；提高鉆速，延長(zhǎng)使用鉆頭壽命；杜絕或減 少井漏、壓差卡鉆等井下復(fù)雜；可對(duì)產(chǎn)層進(jìn)行隨鉆測(cè)試；能夠有效避 免井噴事故的發(fā)生；縮短勘探周期，提高勘探效率。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖1的殼體與卡箍連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3的剖視圖。
圖5為圖1的密封三角墊示意圖。
圖6為圖1的卡箍示意圖。
圖7為圖6的剖視圖。
圖8為圖1殼體示意圖。
圖9為圖8的剖視圖。
圖IO為圖1的軸承總成示意圖。
圖11為圖10的上膠芯杯示意圖。
圖12為圖10的連接體示意圖。
圖13為圖12的剖視圖。
圖14為圖10的壓帽示意圖。
圖15為圖10的外筒示意圖。
圖16為圖15的剖視圖。
圖17為圖10的軸承箱示意圖。
圖18為圖10的密封體示意圖。
圖19為圖17的外殼示意圖。 圖20為圖19的剖視圖。
圖中l(wèi).軸承總成，2.卡箍，3.殼體，4.液缸，5.快速接頭， 6.密封三角墊，7.安全螺栓，8.大銷(xiāo)，9液壓銷(xiāo)，IO.擋板，ll.耳板， 12.上膠芯杯，13.軸承箱，14.密封體，15.下膠芯，16.提環(huán)套，17. 壓帽，18.平密封墊，19.外筒，20.連接體，21.上膠芯，22.連接螺 栓，23.內(nèi)六方螺栓，24.上下壓板，25.0型密封圈，26.上密封套， 27.上油封壓板，28.上油封體，29. 1000948軸承，30.8148軸承,31. 外殼，32.9039248E軸承，33.中心管，34. 148軸承，35.底法蘭，36. 上油封，37.上連接盤(pán)，38.上動(dòng)密封體，39.上油封，40.密封座，41. 下靜密封體，42.下動(dòng)密封體，43.螺栓，44.下油封，45.密封套，46. 銷(xiāo)軸，47.彈簧，48.上靜密封體。
具體實(shí)施例方式
如圖l、 2所示，該旋轉(zhuǎn)控制裝置由軸承總成l、卡箍2、殼體3、 液缸4組成，殼體3上安裝兩組液缸4，卡箍2成左右一對(duì)稱(chēng)鑲?cè)胧?安裝在殼體3上端，軸承總成1通過(guò)密封三角墊6安裝在殼體3上。
本發(fā)明的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置中，密封三角墊如圖5所示， 密封三角墊6內(nèi)圓是錐面，角度為a=30度，密封三角墊6緊密的鑲 嵌在殼體3的固定槽內(nèi)。
本發(fā)明的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置中，卡箍如圖6、 7所示，卡 箍2的內(nèi)圓是圓臺(tái)面的，兩圓臺(tái)面之間有一錐面，該錐面角度b二30 度；上箍的一端有銷(xiāo)孔，卡箍2通過(guò)大銷(xiāo)8安裝在殼體3上，卡箍2
另一端鑲焊有耳板，通過(guò)液缸的液缸銷(xiāo)9連接在液缸4上；在卡箍2 上下端面上各鑲焊一凸臺(tái)，左卡箍鑲焊的凸臺(tái)是螺紋孔，右卡箍鑲焊
的凸臺(tái)是圓孔，當(dāng)液缸4收回卡箍2鑲?cè)氲綒んw3內(nèi)時(shí)，左右卡箍凸 臺(tái)通過(guò)安全螺栓7連在一起，將卡箍牢牢的卡在殼體上，卡箍2只能 靠液缸的伸縮來(lái)使卡箍徑向鑲?cè)胧诫x開(kāi)殼體3，而不能使卡箍2在殼 體3上上下移動(dòng)，如圖3、 4所示。
本發(fā)明的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置中，殼體如圖8、 9所示，殼 體3上部的前后各有方槽，用來(lái)鑲?cè)肟ü?；殼體3的右部鑲焊有上下 兩凸臺(tái)，凸臺(tái)上有銷(xiāo)孔，通過(guò)銷(xiāo)孔連接卡箍2;殼體3的中部為八方 面，中部鑲焊有大小兩個(gè)旁側(cè)法蘭，大法蘭連接液動(dòng)平板閥，小法蘭 連接壓力傳感器，均布在殼體3中部的有四個(gè)帶孔耳板11安裝繃?yán)K 校正殼體；殼體3的前后各焊有擋板10，擋板10上有一凸臺(tái)限制卡 箍2開(kāi)啟位置。
本發(fā)明的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置中，軸承總成如圖10所示， 軸承總成1由上膠芯杯12、軸承箱13、密封體14、下膠芯15組成， 上膠芯杯12通過(guò)軸承箱13和密封體14連接下膠芯15整體構(gòu)成軸承 總成l;軸承總成1上設(shè)有三組快速接頭5及通道，該快速接頭5的 兩組通道通軸承箱13， 一進(jìn)一出用于注潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油注入軸承箱 13并從軸承箱13出來(lái)經(jīng)過(guò)冷卻后再注入軸承箱13內(nèi)不斷往復(fù)循環(huán) 來(lái)潤(rùn)滑軸承及油封；該快速接頭5的另一組通道通密封體14，將潤(rùn) 滑油注入密封體14后保持一定壓力， 一方面平衡密封體外部井內(nèi)的 介質(zhì)壓力，另一方面潤(rùn)滑機(jī)械密封端面并保持機(jī)械密封的壓緊力，且 允許帶壓的潤(rùn)滑油經(jīng)機(jī)械密封端面有輕微的滲漏到密封體外部。
如圖11所示，所述的上膠芯杯12是由提環(huán)套16、壓帽17、平密 封墊18、外筒19、連接體20、上膠芯21、連接螺栓22組成，提環(huán) 套16通過(guò)螺紋連接在連接體20上，連接體20緊密的連接上膠芯21， 提環(huán)套16上有四個(gè)傾斜的槽安裝方鉆桿驅(qū)動(dòng)器；連接體20的上端面 通過(guò)平密封墊18壓在外筒19的端面上，擰緊壓帽17將連接體20、 平密封墊18、外筒19壓住，實(shí)現(xiàn)連接體20與外筒19間的密封；如 圖12、 13所示，連接體20的最大外圓上有四個(gè)圓凸臺(tái)，連接體20 裝入外筒19內(nèi)，連接體20外圓上四個(gè)圓凸臺(tái)就鑲?cè)胪馔?9內(nèi)四個(gè) 對(duì)應(yīng)的槽內(nèi)，當(dāng)鉆具帶動(dòng)上膠芯21旋轉(zhuǎn)時(shí)，上膠芯21就帶動(dòng)連接體 20、外筒19 一起旋轉(zhuǎn)，而防止了連接體20在外筒19內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的 現(xiàn)象；如圖14所示，壓帽17上有8個(gè)內(nèi)六方螺栓23及8個(gè)對(duì)應(yīng)的 孔，用一專(zhuān)用扳手一頭鑲?cè)雺好?7的孔內(nèi)，專(zhuān)用扳手上的孔套入對(duì) 應(yīng)壓帽17孔的內(nèi)六方螺栓23的柱上，轉(zhuǎn)動(dòng)另一頭就可將壓帽17通 過(guò)壓帽17與外筒19之間的對(duì)應(yīng)螺紋將連接體20壓緊；如圖15、 16 所示，外筒19內(nèi)圈上有四個(gè)凹槽，該凹槽配合連接體20上對(duì)應(yīng)的四 個(gè)凸臺(tái)，防止上膠芯杯12旋轉(zhuǎn)時(shí)，連接體20在外筒19內(nèi)相對(duì)滑動(dòng) 而損壞平密封墊18，外筒19外徑上有四個(gè)盲孔，該盲孔配合一專(zhuān)用 支架作為支撐擋點(diǎn)，可將軸承總成l放倒，上緊或卸松壓帽17以便 更換上膠芯21。
如圖17所示，所述的軸承箱13由上下壓板24、上密封套26、上 油封壓板27、上油封體28、兩組1000948軸承29、 一組8148軸承
30、外殼31、 一組9039248E軸承32、中心管33、 一組148軸承34、 底法蘭35、上油封36組成，上密封套26右旋螺紋旋入中心管33上， 由上下壓板24擋住上密封套26并通過(guò)螺栓連接在中心管33上，防 止上密封套26從中心管33上脫開(kāi)；外筒19坐在上密封套26上，通 過(guò)螺栓22將外筒19和上密封套26連在一起，由"0"型密封圈25 密封住外筒19與上密封套26的結(jié)合面；將兩組1000948軸承29、 一 組8148軸承30、 一組9039248E軸承32、 一組148軸承34裝入外殼 31與中心管33之間的環(huán)空內(nèi)，上部由上密封套26頂住，下部由密 封體14及底法蘭35擋住，下部底法35蘭左旋螺紋旋入中心管33上， 并由上下壓板24擋住底法蘭35并通過(guò)螺栓連在中心管33上，防止 底法蘭35從中心管33上脫開(kāi)；上油封體28上安裝兩組油封36，由 螺栓將上油封體28與外殼31連在一起，通過(guò)兩組油封36實(shí)現(xiàn)上油 封體28與上密封套26之間的旋轉(zhuǎn)密封；采用一組9039248E軸承32 使軸承總成1的承載能力大大加強(qiáng)；采用兩組1000948軸承29及一 組148軸承使軸承總成1的扶正能力得到加強(qiáng)，有效的保護(hù)了密封件。 如圖18所示，所述的密封體由上連接盤(pán)37、上動(dòng)密封體38、上 油封39、密封座40、下靜密封體41、下動(dòng)密封體42、螺栓43、下油 封44、密封套45、銷(xiāo)軸46、彈簧47、上靜密封體48組成，上連接 盤(pán)37通過(guò)螺釘將上動(dòng)密封體38與密封套45連在一起，使上動(dòng)密封 體38隨密封套45由中心管33帶動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)；下動(dòng)密封體42通過(guò)螺 釘連接在密封套45上，使下動(dòng)密封體42隨密封套45由中心管33帶 動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)；密封座40通過(guò)螺栓43連接在外殼31上，使得在工作
中密封座40隨外殼一起靜止不動(dòng)；上靜密封體48與下靜密封體41 安裝在密封座40中，密封座40中安裝數(shù)個(gè)銷(xiāo)軸46，銷(xiāo)軸使得上靜 密封體48與下靜密封體41只能在密封座40中上下移動(dòng)，而不能在 密封座40中轉(zhuǎn)動(dòng)；密封座40中的銷(xiāo)軸上安裝數(shù)個(gè)彈簧47，彈簧使 得上靜密封體48與下靜密封體41的密封面始終貼住上動(dòng)密封體38 與下動(dòng)密封體42的密封面，實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封；密封座40上端安裝兩組 上油封39，密封座40下端安裝一組下油封44，使得密封座40與上 動(dòng)密封體38和下動(dòng)密封體42實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)密封；數(shù)個(gè)銷(xiāo)軸46和對(duì)應(yīng)插 入銷(xiāo)軸46的上下彈簧47穿入密封座40對(duì)應(yīng)的孔中，獲得上靜密封 體48與下靜密封體41保持相等的彈簧作用力，這樣既保證了上靜密 封體48與下靜密封體41隨密封座40不轉(zhuǎn)動(dòng)，又使得上下機(jī)械密封 組有相等的磨損量，延長(zhǎng)機(jī)械密封的壽命；
如圖19、 20所示，所述的外殼31上有三條潤(rùn)滑油流通通道，潤(rùn) 滑油按箭頭方向流入和流出，每條通道只有一個(gè)入口和一個(gè)出口，除 入口和出口外，其他口用大于通道內(nèi)徑0.4至0.7毫米鋼球封死，實(shí) 現(xiàn)通道一進(jìn)和一出；外殼31外圓上有兩個(gè)錐面，為保證卡箍2及殼 體3卡緊并密封住軸承總成1，錐面角度分別為c=60度、d=30度； 外殼31外圓上有對(duì)稱(chēng)兩個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)在軸承總成1坐入殼體3后 卡在卡箍2的缺口槽內(nèi)，防止軸承總l成在殼體3內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；帶有 一定壓力的潤(rùn)滑油由快速接頭5注入，通過(guò)外殼31上的通道流入外 殼31與密封座40環(huán)空，再通過(guò)密封座40上的數(shù)個(gè)旁通孔流入密封 座40與密封套45之間的環(huán)空， 一方面平衡密封體14外部井內(nèi)的介
質(zhì)壓力，另一方面潤(rùn)滑機(jī)械密封端面并保持機(jī)械密封的壓緊力，且允 許帶壓的潤(rùn)滑油經(jīng)機(jī)械密封端面有輕微的滲漏到密封體14外部。
欠平衡鉆進(jìn)旋轉(zhuǎn)控制裝置的安裝及運(yùn)行殼體的下部法蘭通過(guò)密 封鋼圈連接在石油鉆井井口的環(huán)形防噴器上，實(shí)現(xiàn)殼體與石油鉆井井 口的環(huán)形防噴器的密封和連接安裝；將液缸伸長(zhǎng)打開(kāi)卡箍，軸承總成 坐入殼體內(nèi)鑲嵌在密封三角墊上，實(shí)現(xiàn)軸承總成與殼體間的密封，關(guān) 閉液缸，將上下兩組安全螺栓上緊，卡箍將軸承總成牢固卡在殼體內(nèi)； 當(dāng)鉆具旋轉(zhuǎn)鉆井時(shí)，軸承總成內(nèi)抱住鉆具的上下膠芯隨鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，同 時(shí)帶動(dòng)軸承總成內(nèi)的中心管、動(dòng)機(jī)械密封一起轉(zhuǎn)動(dòng)；殼體、卡箍、軸 承總成的外殼及靜密封在鉆具旋轉(zhuǎn)時(shí)，則隨石油鉆井井口裝置固定靜 止不轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在于該裝置由軸承總成(1)、卡箍(2)、殼體(3)、液缸(4)組成，殼體(3)上安裝兩組液缸(4)，卡箍(2)成左右一對(duì)鑲?cè)胧桨惭b在殼體(3)上端，軸承總成1通過(guò)密封三角墊(6)安裝在殼體(3)上；通過(guò)液缸(4)的伸長(zhǎng)打開(kāi)左右卡箍(2)，軸承總成(1)通過(guò)密封三角墊(6)坐入殼體(3)內(nèi)，通過(guò)液缸(4)的收回關(guān)閉左右卡箍(2)，軸承總成(1)牢牢的卡裝在殼體(3)上，密封三角墊(6)密封住軸承總成(1)和殼體(3)之間的密封面，緊固上下兩組安全螺栓(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在 于密封三角墊(6)內(nèi)圓是錐面，角度為a二30度，密封三角墊(6) 緊密的鑲嵌在殼體(3)的固定槽內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在 于卡箍(2)的內(nèi)圓是圓臺(tái)面的，兩圓臺(tái)面之間有一錐面，該錐面 角度b^30度；上箍的一端有銷(xiāo)孔，卡箍(2)通過(guò)大銷(xiāo)(8)安裝在 殼體(3)上，卡箍(2)另一端鑲焊有耳板，通過(guò)液缸的液缸銷(xiāo)(9) 連接在液缸(4)上；在卡箍(2)上下端面上各鑲焊一凸臺(tái)，左卡箍 鑲焊的凸臺(tái)是螺紋孔，右卡箍鑲焊的凸臺(tái)是圓孔，當(dāng)液缸(4)收回 卡箍(2)鑲?cè)氲綒んw(3)內(nèi)時(shí)，左右卡箍凸臺(tái)通過(guò)安全螺栓(7) 連在一起，將卡箍牢牢的卡在殼體上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在 于殼體(3)上部的前后各有方槽，用來(lái)鑲?cè)肟ü?；殼體(3)的右 部鑲焊有上下兩凸臺(tái)，凸臺(tái)上有銷(xiāo)孔，通過(guò)銷(xiāo)孔連接卡箍(2);殼體(3)的中部為八方面，中部鑲焊有大小兩個(gè)旁側(cè)法蘭，大法蘭連接 液動(dòng)平板閥，小法蘭連接壓力傳感器，均布在殼體(3)中部的有四 個(gè)帶孔耳板(11)安裝繃?yán)K校正殼體；殼體(3)的前后各焊有擋板(10)，擋板(10)上有一凸臺(tái)限制卡箍(2)開(kāi)啟位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在 于軸承總成(1)由上膠芯杯(12)、軸承箱(13)、密封體(14)、 下膠芯(15)組成；上膠芯杯(12)通過(guò)軸承箱(13)和密封體(14) 連接上膠芯(12)整體構(gòu)成軸承總成(1)，軸承總成(1)上設(shè)有三 組快速接頭(5)及通道，該快速接頭(5)的兩組通道通軸承箱(13)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在 于所述的上膠芯杯(12)是由提環(huán)套(16)、壓帽(17)、平密封墊(18)、外筒(19)、連接體(20)、上膠芯(21)、連接螺栓(22)組 成，提環(huán)套(16)通過(guò)螺紋連接在連接體(20)上，連接體(20)緊 密的連接上膠芯(21)，提環(huán)套(16)上有四個(gè)傾斜的槽安裝方鉆桿 驅(qū)動(dòng)器；連接體(20)的上一端面通過(guò)平密封墊(18)壓在外筒(19) 的端面上，擰緊壓帽(17)將連接體(20)、平密封墊(18)、外筒(19) 壓住密封連接體(20)與外筒(19);連接體(20)的最大外圓上有 四個(gè)圓凸臺(tái)，連接體(20)裝入外筒(19)內(nèi)，連接體(20)外圓上 四個(gè)圓凸臺(tái)就鑲?cè)胪馔?19)內(nèi)四個(gè)對(duì)應(yīng)的槽內(nèi)；壓帽(17)上有8 個(gè)內(nèi)六方螺栓(23)及8個(gè)對(duì)應(yīng)的孔，壓帽(17)通過(guò)壓帽(17)與 外筒(19)之間的對(duì)應(yīng)螺紋將連接體(20)壓緊；外筒(19)內(nèi)圈上 有四個(gè)凹槽，該凹槽配合連接體(20)上對(duì)應(yīng)的四個(gè)凸臺(tái)；外筒(19) 外徑上有四個(gè)盲孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在 于所述的軸承箱(13)由上下壓板(24)、上密封套(26)、上油封 壓板(27)、上油封體(28)、兩組1000948軸承(29)、 一組8148軸 承(30)、外殼(31)、 一組9039248E軸承(32)、中心管(33)、 一 組148軸承(34)、底法蘭(35)、上油封(36)組成上密封套(26) 右旋螺紋旋入中心管(33)上，由上下壓板(24)擋住上密封套(26) 并通過(guò)螺栓連接在中心管(33)上；外筒(19)坐在上密封套(26) 上，通過(guò)螺栓(22)將外筒(19)和上密封套(26)連在一起，由"0" 型密封圈(25)密封住外筒(19)與密封套(26)的結(jié)合面；將兩組 1000948軸承(29)、 一組8148軸承(30)、 一組9039248E軸承(32)、 一組148軸承(34)裝入外殼(31)與中心管(33)之間的環(huán)空內(nèi)， 上部由上密封套(26)頂住，下部由密封體(14)及底法蘭(35)擋 住，下部底法(35)蘭左旋螺紋旋入中心管(33)上，并由上下壓板 (24)擋住底法蘭(35)并通過(guò)螺栓連在中心管(33)上；上油封體 (28)上安裝兩組油封(36),由螺栓將上油封體(28)與外殼(31) 連在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征 在于所述的密封體由上連接盤(pán)(37)、上動(dòng)密封體(38)、上油封(39)、密封座(40)、下靜密封體(41)、下動(dòng)密封體(42)、螺栓(43)、下 油封(44)、密封套(45)、銷(xiāo)軸(46)、彈簧(47)、上靜密封體(48) 組成，上連接盤(pán)(37)通過(guò)螺釘將上動(dòng)密封體(38)與密封套(45) 連在一起，下動(dòng)密封體(42)通過(guò)螺釘連接在密封套(45)上，密封 座(40)通過(guò)螺栓(43)連接在外殼(31)上，上靜密封體(48)與 下靜密封體(41)裝在密封座(40)中，密封座(40)中安裝數(shù)個(gè)銷(xiāo) 軸(46);密封座(40)中的銷(xiāo)軸上安裝數(shù)個(gè)彈簧(47)，密封座(40) 上端安裝兩組油封(39)，密封座(40)下端裝一組油封(44)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在 于所述的外殼(31)上有三條潤(rùn)滑油流通通道，每條通道只有一個(gè) 入口和一個(gè)出口，其他口用大于通道內(nèi)徑0. 4至0. 7毫米鋼球封死； 外殼(31)外圓上有兩個(gè)錐面，錐面角度分別為c=60度、d^30度； 外殼(31)外圓上有對(duì)稱(chēng)兩個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)在軸承總成(1)坐入殼 體(3)后，可卡在卡箍(2)間的缺口槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制裝置，殼體(3)上安裝兩組液缸(4)，卡箍(2)成左右一對(duì)稱(chēng)鑲?cè)胧桨惭b在殼體(3)上端，軸承總成1安裝在殼體(3)上整體構(gòu)成旋轉(zhuǎn)控制裝置；通過(guò)液缸(4)的伸長(zhǎng)打開(kāi)左右卡箍(2)，通過(guò)液缸(4)的收回關(guān)閉左右卡箍(2)，軸承總成(1)牢牢的卡裝在殼體(3)上，將上下兩組安全螺栓(7)上緊。本發(fā)明一方面解決目前我國(guó)旋轉(zhuǎn)控制頭壓力級(jí)別低及不健全的問(wèn)題，另一方面解決轉(zhuǎn)控制頭的維修困難、維修價(jià)格昂貴，配件需要進(jìn)口等問(wèn)題。
文檔編號(hào)E21B33/03GK101182760SQ20071013491
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者嚴(yán)鳳春, 孫道伶 申請(qǐng)人:金湖衛(wèi)東機(jī)械有限公司