CN102619487A

CN102619487A - 一种防振动耐高温的井下动密封装置

Info

Publication number: CN102619487A
Application number: CN2012101261442A
Authority: CN
Inventors: 张晓东; 张毅; 张也; 肖平; 张群群
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明涉及用于石油天然气开采方面的一种防振动耐高温的井下动密封装置，属于石油钻井井下设备技术领域。它由机械密封、浮动静环座、螺旋密封构成。所述机械密封由弹簧座、弹簧、动环、动环硬质合金块、静环和静环硬质合金块构成；所述动环硬质合金块和静环硬质合金块冷冻后分别镶嵌在动环和静环内；动环硬质合金块和静环硬质合金块紧密贴合形成动密封；所述浮动静环座主要由内静环座、外静环座、静环侧密封圈、静环内密封圈、静环外密封圈组成；所述螺旋密封包括内静环座、螺旋套和轴套螺钉。本发明可以使主轴在径向振动时，机械密封面保持贴合，防止泥沙堵塞密封内侧；适合剧烈振动和高温工况下的动密封。

Description

一种防振动耐高温的井下动密封装置

技术领域

本发明涉及用于石油天然气开采方面的一种防振动耐高温的井下动密封装置，属于石油钻井井下设备技术领域。

背景技术

动力钻具和井下工具在井下工作时，需要动密封来保护设备内部的关键部件，然而钻井液的磨砺和腐蚀会导致动密封的寿命比较短；虽然波纹管密封的防振性能比较好，但是在井下恶劣工况下，波纹管承受的载荷和冲击比较大，很容易失去弹性或者裂开；现有动密封结构的动环和静环分别固定在主轴和壳体上，井底的振动工况和密封面的热变形作用会导致密封面会呈收敛或者发散的状态，针对这一问题也没有较好的解决方案，从而造成动密封很快失效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有井下动密封技术的不足，提供一种防振动耐高温的井下动密封装置，适合剧烈振动和高温工况下的动密封。

本发明的技术方案是：本发明一种防振动耐高温的井下动密封装置，由机械密封、浮动静环座、螺旋密封构成。通过动密封装置来密封轴承腔内的润滑油，使轴承可靠工作。所述机械密封由弹簧座、弹簧、动环、动环硬质合金块、静环和静环硬质合金块构成，所述动环硬质合金块和静环硬质合金块冷冻后分别镶嵌在动环和静环内；所述动环固定在主轴上，随主轴一起转动，动环硬质合金块和静环硬质合金块紧密贴合形成动密封。所述动环的外侧表面设计有蜂窝状的圆槽，动环外侧的流动液体在圆槽的作用下改变方向，从而形成回流冷却，可以降低动环的温度。

所述浮动静环座主要由内静环座、外静环座、静环侧密封圈、静环内密封圈、静环外密封圈组成；所述内静环座上有凸起的静环侧圆弧槽和静环内圆弧槽；所述外静环座上有一个凸起的静环外圆弧槽；内静环座和外静环座通过螺钉紧固在一起，静环侧密封圈、静环内密封圈、静环外密封圈和静环安装在外静环座和内静环座上。

所述螺旋密封包括内静环座、螺旋套和轴套螺钉。螺旋套通过轴套螺钉紧固在主轴上并随着主轴转动，螺旋套螺纹和内静环座孔形成螺旋密封。

本发明的有益效果和优点如下：

1.常规的机械密封静环浮动量非常小，本发明内静环座和外静环座上有凸起的圆弧槽，可以使主轴在径向振动时，机械密封面保持贴合；2.通过螺旋密封可以将钻井液中的杂质赶回去，防止泥沙堵塞密封内侧；3.动环的外侧周向布置有蜂窝状的圆槽可形成回流冷却，降低动环的温度；4.此动密封方案适合剧烈振动和高温工况下的动密封，对解决井下恶工况下动密封是一种较好的解决方案。

附图说明

图1为本发明一种防振动耐高温的井下动密封装置结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明的圆槽回流冷却原理图。

图中：1.轴承，2.弹簧座，3.弹簧，4.圆槽，5.动环，6.轴承腔，7.静环，8.外静环座，9. 静环外圆弧槽，10.内静环座，11.静环侧圆弧槽，12.内静环座孔，13.轴套螺钉,14.螺旋套，15. 螺旋套螺纹，16.静环侧密封圈，17. 静环内圆弧槽，18. 静环内密封圈，19. 静环外密封圈，20.静环硬质合金块，21.背压腔，22.动环硬质合金块，23.主轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，本发明一种防振动耐高温的井下动密封装置，由机械密封、浮动静环座、螺旋密封构成，通过动密封装置来密封轴承腔6内的润滑油，使轴承1可靠工作。所述机械密封由弹簧座2、弹簧3、动环5、动环硬质合金块22、静环7和静环硬质合金块20构成；所述动环硬质合金块22和静环硬质合金块20冷冻后分别镶嵌在动环5和静环7内；所述动环5固定在主轴23上，随主轴23一起转动，动环硬质合金块22和静环硬质合金块20紧密贴合形成动密封。

如图1、图2、图3所示，所述动环5的外侧表面设计有蜂窝状的圆槽4，动环5外侧的流动液体在圆槽4的作用下改变方向，从而形成回流冷却，可以降低动环5的温度。

如图1所示，所述浮动静环座主要由内静环座10、外静环座8、静环侧密封圈16、静环内密封圈18、静环外密封圈19组成；所述内静环座10上有凸起的静环侧圆弧槽11和静环内圆弧槽17；所述外静环座8上有一个凸起的静环外圆弧槽9；内静环座10和外静环座8通过螺钉紧固在一起，静环侧密封圈16、静环内密封圈18、静环外密封圈19和静环7安装在外静环座8和内静环座10上。

如图1所示，所述螺旋密封包括内静环座10、螺旋套14和轴套螺钉12。螺旋套14通过轴套螺钉12紧固在主轴23上，螺旋套螺纹15和内静环座孔12形成螺旋密封，通过螺旋套14的转动一方面可以阻止内静环座10外侧钻井液中的沙砾进入背压腔21冲刷动环5和静环7，另一方面可以让不含沙砾的钻井液沿螺旋套螺纹15和内静环座孔12的缝隙进入背压腔21，与轴承腔6的润滑油压力相平衡，保证密封环不变形，实现良好的动密封。

Claims

1.一种防振动耐高温的井下动密封装置，由机械密封、浮动静环座、螺旋密封构成，其特征在于：所述动环硬质合金块（22）和静环硬质合金块（20）冷冻后分别镶嵌在动环（5）和静环（7）内；所述动环（5）固定在主轴（23）上，随主轴（23）一起转动，动环硬质合金块（22）和静环硬质合金块（20）紧密贴合形成动密封；所述浮动静环座由内静环座（10）、外静环座（8）、静环侧密封圈（16）、静环内密封圈（18）、静环外密封圈（19）组成；所述内静环座（10）上有凸起的静环侧圆弧槽（11）和静环内圆弧槽（17）；所述外静环座（8）上有一个凸起的静环外圆弧槽（9）；内静环座（10）和外静环座（8）通过螺钉紧固在一起；静环侧密封圈（16）、静环内密封圈（18）、静环外密封圈（19）和静环（7）安装在外静环座（8）和内静环座（10）上；所述螺旋密封包括内静环座（10）、螺旋套（14）和轴套螺钉（12），螺旋套（14）通过轴套螺钉（12）紧固在主轴（23）上，螺旋套螺纹（15）和内静环座孔（12）形成螺旋密封。

2.根据权利要求1所述的一种防振动耐高温的井下动密封装置，其特征在于：所述动环（5）的外侧表面设计有蜂窝状的圆槽（4），动环（5）外侧的流动液体在圆槽（5）的作用下改变方向，从而形成回流冷却。