CN102061900A

CN102061900A - 旋转自封封井器

Info

Publication number: CN102061900A
Application number: CN2010105872893A
Authority: CN
Inventors: 姚晓翔; 宋辉; 薛守时; 殷生荣; 刘新印; 徐红; 季彩龙; 张青卫; 胡慧婷; 尹登兰; 雷宽成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明涉及油田井口密封的封井器，特别是一种旋转自封封井器，它包括壳体、上轴承、扶正轴承、下轴承、旋转自封胶套、压盘，其特征是：旋转自封胶套的上部是一个中空的圆饼环状结构，旋转自封胶套的上部上表面与上轴承配合，旋转自封胶套的上部的外圆与扶正轴承配合，旋转自封胶套的上部下表面与下轴承配合，上轴承、旋转自封胶套、扶正轴承、下轴承通过下轴承底部的压盘固定于壳体内。它提供了一种专用于油、水井、油气井钻、修井作业时，井口旋转中的钻杆、油管和井内环空的密封的旋转自封封井器。

Description

旋转自封封井器

技术领域

本发明涉及油田井口密封的封井器，特别是一种旋转自封封井器。

背景技术

在油田钻、修井作业时，传统的自封封井器固定于井口，见图1，只能用于起下钻杆、油管的密封工作，若钻杆、油管旋转会损坏自封胶套。但在实际作业中钻杆、油管很多工况处于旋转状态，常规的自封封井器无法满足旋转密封功能。为了防止旋转中的钻杆、油管与井内环空油水气从井口上涌或喷出，同时防止井口落物掉入井中，并刮去钻杆外壁油污，在井口必须装有旋转自封封井器。

发明内容

本发明的目的是提供一种专用于油、水井、油气井钻、修井作业时，井口旋转中的钻杆、油管和井内环空的密封的旋转自封封井器。

本发明的技术方案是这样实现的：设计一种旋转自封封井器，它包括壳体、上轴承、扶正轴承、下轴承、旋转自封胶套、压盘，其特征是：旋转自封胶套的上部是一个中空的圆饼环状结构，旋转自封胶套的上部上表面与上轴承配合，旋转自封胶套的上部的外圆与扶正轴承配合，旋转自封胶套的上部下表面与下轴承配合，上轴承、旋转自封胶套、扶正轴承、下轴承通过下轴承底部的压盘固定于壳体内。

所述的壳体为中空圆柱筒状结构，壳体的下部内孔大于上部内孔，壳体上部外圆有加油孔，加油孔延伸至壳体的上端中空腔体内，壳体下表面有螺纹孔，壳体有若干个螺栓孔，螺栓孔贯穿壳体。

所述的上轴承由下压环、上压环和上轴承滚珠体构成，下压环和上压环均是圆环形压环，下压环和上压环之间置有上轴承滚珠体，下压环下端面有圆环形凸台。

所述的扶正轴承是圆环形轴承，圆环形轴承的外圆和壳体内侧壁的内径一致，圆环形轴承的内圆和旋转自封胶套上部圆环侧部外圆一致。

所述的下轴承由下轴承骨架和下轴承滚珠体构成，下轴承骨架是圆环柱形，下轴承骨架的上部向外侧有延伸段，延伸段下端有下轴承滚珠体，下轴承滚珠体紧贴下轴承骨架中部侧壁，下轴承骨架的圆环上平面有下轴承凸台。

所述的旋转自封胶套的中空内孔的上、下端均有喇叭状开口，旋转自封胶套的上部上表面有上凹槽，上凹槽与上轴承的下压环下端面凸台配合；旋转自封胶套的上部下表面有下凹槽，下凹槽与下轴承上平面的下轴承凸台匹配；旋转自封胶套的上部外圆有环型槽。

所述的旋转自封胶套内孔是圆孔状或四方状或六方孔状，旋转自封胶套最小内孔密封部位尺寸小于钻杆、油管外径2-3毫米，旋转自封胶套是聚胺脂材料制成。

所述的压盘为圆环饼状，压盘上表面有半圆环型压盘上凹槽，压盘下平面有圆环形压盘下凹槽，压盘上有螺栓孔和若干个压盘螺栓孔，螺栓孔与壳体的壳体螺纹孔纵向位置相对应，压盘螺栓孔与壳体的壳体螺栓孔纵向位置相对应。

所述的压盘下凹槽与井口法兰或井口四通或防喷器法兰的钢圈槽相匹配。

本发明的有益效果是：通过将旋转自封胶套装于壳体和配套的轴承中间，合上压盘用固定螺栓连接成一体，然后将下部的胶套伸进井口法兰、井口四通、防喷器内空间，连接好有关井口螺栓，当井内有压力液上溢时，压力液又能促使胶套更加抱紧钻杆、油管，压力越大，抱紧力越大自封作用越强；油管、钻杆旋转时，带动自封胶套旋转，从而，旋转的胶套在套管环空形成一个密闭腔，满足现场需要。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是传统自封封井器安装示意图；

图2是本发明实施例结构示意图；

图3是壳体结构示意图；

图4是上轴承结构示意图；

图5是下轴承结构示意图；

图6是旋转自封胶套结构示意图；

图7是压盘结构示意图；

图8是旋转自封封井器与井口法兰连接示意图；

图9是旋转自封封井器与井口四通连接示意图；

图10是旋转自封封井器与防喷器连接示意图。

图中：1、壳体；2、上轴承；3、扶正轴承；4、下轴承；5、旋转自封胶套；6、压盘；7、密封圈；8、固定螺栓；9、加油孔；10、壳体螺纹孔；11、壳体螺栓孔；12、下压环；13、上压环；14、上轴承滚珠体；15、下轴承凸台；16、下轴承滚珠体；17、下轴承骨架；18、上凹槽；19、环型槽；20、下凹槽；21、胶套；22、压盘上凹槽；23、螺栓孔；24、压盘下凹槽；25、压盘螺栓孔；26、井口法兰；27、井口四通；28、防喷器。

具体实施方式

实施例1

如图2的本发明实施例结构示意图所示，本旋转自封封井器是由壳体1、上轴承2、扶正轴承3、下轴承4、旋转自封胶套5、压盘6、密封圈7和固定螺栓8组成。

旋转自封胶套5的上部是一个中空的圆饼环状结构，旋转自封胶套5的上部上表面与上轴承2配合，旋转自封胶套5的上部的外圆与扶正轴承3配合，旋转自封胶套5的上部下表面与下轴承4配合，上轴承2、旋转自封胶套5、扶正轴承3、下轴承4通过下轴承4底部的压盘6固定于壳体1内。

下轴承4与牙盘6之间通过密封圈7密封，压盘6通过固定螺栓8与壳体1的底端固定连接。

旋转自封胶套5是聚氨酯材料制成，利用它的良好伸缩性能够通过比它内径大的钻杆、油管，并紧紧抱住其外壁，无论钻杆、油管的起下或是旋转都能起到密封作用。当井内有压力液上溢时，压力液又能促使胶套更加抱紧钻杆、油管，压力越大，抱紧力越大自封作用越强。由于旋转自封胶套5置于壳体1内的上轴承2、扶正轴承3以及下轴承4之间，因此油管、钻杆旋转时，将会带动旋转自封胶套5旋转，从而，旋转自封胶套5在套管环空形成一个密闭腔，满足现场需要。

实施例2

实施例1中的壳体1如3图所示，壳体1为中空圆柱筒状结构，壳体1的下部内孔大于上部内孔，上部内孔径尺寸比钻杆、油管外径大4-6mm，壳体1起到导向钻杆、油管的作用，壳体1上部外圆有加油孔9，加油孔9延伸至壳体1的上端中空腔体内，加油孔9处安装有油杯，可通过加油孔9为壳体1内的各轴承注入润滑脂。

壳体1下表面有螺纹孔10，压盘6通过固定螺栓8与壳体1下表面的螺纹孔10固定连接。

壳体1还有若干个螺栓孔11，螺栓孔11贯穿壳体1，可通过螺栓孔11将旋转自封封井器固定于井口法兰、井口四通或防喷器等配套设施上。

实施例3

实施例1中的上轴承2如4图所示，上轴承2由下压环12、上压环13和上轴承滚珠体14构成，下压环12和上压环13均是圆环形压环，下压环12和上压环13之间置有上轴承滚珠体14。

下压环12下端面有一圆环形凸台，该凸台与旋转自封胶套5相应部位的凹槽配合，套住并压紧胶套，同时，起到密封作用。

实施例4

实施例1中的扶正轴承3 是国标深沟球轴承，在各领域均有广泛应用，此处不详细说明，扶正轴承3是圆环形轴承，圆环形轴承的外圆和壳体1内侧壁的内径一致，圆环形轴承的内圆和旋转自封胶套5上部外圆一致，起到定位、扶正作用。

实施例5

实施例1中的下轴承4如5图所示，下轴承4由下轴承骨架17和下轴承滚珠体16构成。

下轴承骨架17是圆环柱形，下轴承骨架17的上部向外侧有延伸段，下轴承骨架17的延伸段用于支撑下轴承4上部的扶正轴承3，延伸段下端有下轴承滚珠体16，下轴承滚珠体16紧贴下轴承骨架17中部侧壁，下轴承滚珠体16由钢球、保持架构成，保持架与下轴承骨架17中部侧壁固定连接，保持架限定钢球位置。

下轴承骨架17的圆环上平面有下轴承凸台15，下轴承凸台15与旋转自封胶套5相应部位的凹槽配合，套住并压紧胶套，同时起密封作用。

实施例6

实施例1中的旋转自封胶套5如6图所示，旋转自封胶套5类似一个上部为大圆饼环状、下部为不同小直径、且中空的圆柱状；旋转自封胶套5的中空内孔的上、下端均有喇叭状开口，旋转自封胶套5的上部置于壳体1内，旋转自封胶套5的下部开口是胶套21，胶套21为导向钻杆、油管所用，同时还可刮去钻杆、油管表面油污；旋转自封胶套5内孔可依实际作成圆孔状、四方状或六方孔状，旋转自封胶套5最小内孔密封部位尺寸小于钻杆、油管外径2-3毫米。旋转自封胶套5由耐油、耐水、耐磨、伸缩性好、强度高的聚胺脂材料制成。

旋转自封胶套5的上部上表面有上凹槽18，上凹槽18是圆环形，上凹槽18与上轴承2的下压环12下端面凸台配合；旋转自封胶套5的上部下表面有下凹槽20，下凹槽20同样为圆环形，下凹槽20与下轴承上平面的下轴承凸台15匹配；旋转自封胶套5的上部外圆有环型槽19，环型槽19为壳体1与压盘6被压紧前的预留空间。

实施例7

实施例1中的压盘6如7图所示，压盘6为圆环饼状，压盘6上表面有半圆环型压盘上凹槽22，压盘上凹槽22是下轴承滚珠体16钢球的滚道；压盘6下平面有圆环形压盘下凹槽24，压盘下凹槽24与井口法兰26或井口四通27或防喷器28法兰的钢圈槽相匹配。

压盘6上有螺栓孔23和若干个压盘螺栓孔25，螺栓孔23与壳体1的壳体螺纹孔10纵向位置相对应，压盘螺栓孔25与壳体1的壳体螺栓孔11纵向位置相对应，固定螺栓8穿过螺栓孔23和壳体螺纹孔10将压盘6与壳体1固定连接。

也可通过压盘螺栓孔25和壳体螺栓孔11将旋转自封封井器固定到井口法兰26，见图8，或井口四通，见图9，或防喷器，见图10，等配套设施上。

旋转自封胶套5是聚氨酯材料制成，利用它的良好伸缩性能够通过比它内径大的钻杆、油管，并紧紧抱住其外壁，无论钻杆、油管起下或是旋转都能起到密封作用。

当井内有压力液上溢时，压力液又能促使胶套更加抱紧钻杆、油管，压力越大，抱紧力越大自封作用越强。

油管、钻杆旋转时，带动自封胶套旋转，从而，旋转的胶套在套管环空形成一个密闭腔，满足现场需要。

Claims

1.旋转自封封井器，它包括壳体（1）、上轴承（2）、扶正轴承（3）、下轴承（4）、旋转自封胶套（5）、压盘（6），其特征是：旋转自封胶套（5）的上部是一个中空的圆饼环状结构，旋转自封胶套（5）的上部上表面与上轴承（2）配合，旋转自封胶套（5）的上部的外圆与扶正轴承（3）配合，旋转自封胶套（5）的上部下表面与下轴承（4）配合，上轴承（2）、旋转自封胶套（5）、扶正轴承（3）、下轴承（4）通过下轴承（4）底部的压盘（6）固定于壳体（1）内。

2.根据权利要求1所述的旋转自封封井器，其特征是：所述的壳体（1）为中空圆柱筒状结构，壳体（1）的下部内孔大于上部内孔，壳体（1）上部外圆有加油孔（9），加油孔（9）延伸至壳体（1）的上端中空腔体内，壳体（1）下表面有螺纹孔（10），壳体（1）有若干个螺栓孔（11），螺栓孔（11）贯穿壳体（1）。

3.根据权利要求1所述的旋转自封封井器，其特征是：所述的上轴承（2）由下压环（12）、上压环（13）和上轴承滚珠体（14）构成，下压环（12）和上压环（13）均是圆环形压环，下压环（12）和上压环（13）之间置有上轴承滚珠体（14），下压环（12）下端面有圆环形凸台。

4.根据权利要求1所述的旋转自封封井器，其特征是：所述的扶正轴承（3）是圆环形轴承，圆环形轴承的外圆和壳体（1）内侧壁的内径一致，圆环形轴承的内圆和旋转自封胶套（5）上部圆环侧部外圆一致。

5.根据权利要求1所述的旋转自封封井器，其特征是：所述的下轴承（4）由下轴承骨架（17）和下轴承滚珠体（16）构成，下轴承骨架（17）是圆环柱形，下轴承骨架（17）的上部向外侧有延伸段，延伸段下端有下轴承滚珠体（16），下轴承滚珠体（16）紧贴下轴承骨架（17）中部侧壁，下轴承骨架（17）的圆环上平面有下轴承凸台（15）。

6.根据权利要求1所述的旋转自封封井器，其特征是：所述的旋转自封胶套（5）的中空内孔的上、下端均有喇叭状开口，旋转自封胶套（5）的上部上表面有上凹槽（18），上凹槽（18）与上轴承（2）的下压环（12）下端面凸台配合；旋转自封胶套（5）的上部下表面有下凹槽（20），下凹槽（20）与下轴承上平面的下轴承凸台（15）匹配；旋转自封胶套（5）的上部外圆有环型槽（19）。

7.根据权利要求1所述的旋转自封封井器，其特征是：所述的旋转自封胶套（5）内孔是圆孔状或四方状或六方孔状，旋转自封胶套（5）最小内孔密封部位尺寸小于钻杆、油管外径2-3毫米，旋转自封胶套（5）是聚胺脂材料制成。

8.根据权利要求1所述的旋转自封封井器，其特征是：所述的压盘（6）为圆环饼状，压盘（6）上表面有半圆环型压盘上凹槽（22），压盘（6）下平面有圆环形压盘下凹槽（24），压盘（6）上有螺栓孔（23）和若干个压盘螺栓孔（25），螺栓孔（23）与壳体（1）的壳体螺纹孔（10）纵向位置相对应，压盘螺栓孔25与壳体1的壳体螺栓孔11纵向位置相对应。

9.根据权利要求8所述的旋转自封封井器，其特征是：所述的压盘下凹槽（24）与井口法兰（26）或井口四通（27）或防喷器（28）法兰的钢圈槽相匹配。