CN103851324B - 井下动力工具的油密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下动力工具的油密封结构，属于石油、天然气钻井技术领域。该装置井下动力工具的油密封结构包括井下动力工具及密封活塞；井下动力工具包括设有一个中空油腔的油腔固定壳及主轴，主轴固定安装在中空油腔内；密封活塞安装在中空油腔内，且可沿着主轴在中空油腔内滑动；中空油腔的第一端与外部环境连通，密封活塞与中空油腔的第二端之间形成有一个密封的润滑油腔；密封活塞在中空油腔第一端处的外部环境与润滑油腔之间的压力差的作用下滑动，以使外部环境与润滑油腔内的压力达到动态平衡，实现了润滑油腔内的润滑油持续供给和密封要求，提高了本发明的井下动力工具的油密封结构的可靠性和使用寿命，从而有效地保护了井下动力工具。

Description

井下动力工具的油密封结构

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻井技术领域，特别涉及一种井下动力工具的油密封结构。

背景技术

井下动力工具与钻头、钻铤等组成井底钻具组合，位于整个钻柱的最底层，直接为钻头提供破岩动力，可以有效的提高机械钻进速度，实现定向造斜功能。且随着石油天然气勘探开发的发展，越来越多的井下动力工具应用于深井、超深井的钻井作业中。

在钻井作业时，井下动力工具受到钻井液中各种固相介质、腐蚀性物质的影响，寿命会降低。因此，现有的井下动力工具常设有油腔，通过油密封结构来分隔外部钻井液环境，将零部件保护在油润滑环境中，以提高寿命。然而，现有的井下动力工具的有油密封结构均为静态密封结构，在深井、超深井中，钻井液液柱的绝对压力很大，钻井液的固相含量很高，井底温度也较大，这些工况都可会对润滑油腔的密封结构造成损害，从而发生提前失效的问题。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种井下动力工具的油密封结构。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种井下动力工具的油密封结构，其包括井下动力工具及安装在井下动力工具内的密封活塞；井下动力工具包括油腔固定壳及主轴，油腔固定壳内设有一个中空油腔，主轴固定安装在中空油腔内；密封活塞安装在中空油腔内，且可沿着主轴在中空油腔内滑动；中空油腔的第一端与外部环境连通，密封活塞与中空油腔的第二端之间形成有一个密封的用于容置润滑油的润滑油腔。

进一步的，密封活塞上设有供主轴穿过的通孔，中空油腔的第二端设有一个供主轴穿过的安装孔。

进一步的，密封活塞与主轴和中空油腔之间均设有密封垫。

进一步的，密封活塞的外周面和内周面均凹陷有若干个容置槽，且密封活塞的每一容置槽内设有密封填料。

进一步的，安装孔和主轴之间套设有密封垫。

进一步的，安装孔的壁面凹陷有若干个容置槽，且安装孔的每一容置槽内设有密封填料。

进一步的，中空油腔的第一端处的内壁向内凸设有两个间隔的第一限位凸圈和第二限位凸圈，密封活塞位于第一限位凸圈和第二限位凸圈之间。

进一步的，油腔固定壳于第一限位凸圈和第二限位凸圈之间的部位设有一个贯通中空油腔和外部环境的连通孔道。

进一步的，第一限位凸圈的中心线到连通孔道的中心线的距离小于密封活塞的长度。

进一步的，油腔固定壳于第二限位凸圈和中空油腔的第二端之间设有一个与润滑油腔贯通的注油孔道。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的井下动力工具的油密封结构通过中空油腔第一端处的外部环境的压力与润滑油腔之间的压力差迫使密封活塞在中空油腔内滑动，以使中空油腔第一端处的外部环境与润滑油腔内的压力达到动态平衡，以此实现润滑油的动态补偿功能，实现了润滑油腔内的润滑油持续供给和密封要求，有效提高了本发明的井下动力工具的油密封结构的可靠性和使用寿命，从而有效地保护了井下动力工具。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的井下动力工具的油密封结构的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

请参照图1，本发明提供了一种井下动力工具的油密封结构，其包括井下动力工具及安装在井下动力工具内的密封活塞9。

井下动力工具包括油腔固定壳1、安装在油腔固定壳体1内的主轴3及安装在油腔固定壳1内的油腔内零件5。其中，油腔内零件5安装在主轴3上，且油腔内零件5可以是轴承、转子、线圈、碟簧等适用于油润滑环境的零件。主轴3为空心轴。

油腔固定壳1内设有中空油腔11，且该中空油腔11的第一端为开口端，该中空油腔11的第二端为封闭端。中空油腔11的第一端处的内壁向内凸设有两个间隔的第一限位凸圈111和第二限位凸圈113。中空油腔11的第二端设有一个供主轴3穿过的安装孔（未标号），主轴3和安装孔之间为接触密封。优选地，为了提高密封效果，防止中空油腔11内的润滑油外泄，安装孔和主轴3之间套设有密封垫；更为优选地，在本实施方式中，安装孔的壁面凹陷有若干个容置槽（未标号），且每一容置槽内设有密封填料2，而使得安装孔和主轴3之间通过填料密封。油腔固定壳1于第一限位凸圈111和第二限位凸圈113之间的部位设有一个与中空油腔11贯通的连通孔道13，该连通孔道13将中空油腔11与外部环境连通。油腔固定壳1于第二限位凸圈113和中空油腔11的第二端之间设有一个与中空油腔11（即是下文的润滑油腔91）贯通的注油孔道15。

密封活塞9安装在油腔固定壳1的中空油腔11，且位于第一限位凸圈111和第二限位凸圈113之间；这样，密封活塞9和中空油腔11的第二端之间形成了密闭的润滑油腔91，且油腔内零件5均位于该润滑油腔91内。第一限位凸圈111的中心线到连通孔道13的中心线的距离小于密封活塞9的长度，这样，当密封活塞9运动至顶抵于第一限位凸圈111时，密封活塞9将连通孔道13封闭，以避免润滑油腔91内的润滑油通过连通孔道13外泄而污染环境。密封活塞9上设有供主轴3穿过的通孔（未标号）。密封活塞9与主轴3和中空油腔11之间均为接触密封，且密封活塞9可沿着主轴3在中空油腔11滑动，从而密闭或者打开油腔固定壳1的连通孔道13。优选地，为了提高密封效果，防止中空油腔11内的润滑油外泄，密封活塞9与主轴3和中空油腔11之间均设有密封垫；更为优选地，在本实施方式中，密封活塞9的外周面和内周面均凹陷有若干个容置槽（未标号），且每一容置槽内也设有密封填料2，而使得密封活塞9与主轴3和中空油腔11之间均通过填料密封，且第一限位凸圈111的中心线到连通孔道13的中心线的距离小于密封活塞9的面向中空油腔11的第一端的端面到密封活塞9的外周面的最靠近中空油腔11的第一端的容置槽的长度。

油腔固定壳1的注油孔道15向润滑油腔91内注入润滑油；当注入完毕后，用一个油堵（图未示）将注油孔道15封闭。此时，润滑油腔91形成了一个密闭的空间，连通孔道13将中空油腔11与外部环境连通。本发明的井下动力工具的油密封结构处于工作状态时，中空油腔11第一端处的外部环境的压力与润滑油腔91内的压力实现动态的压力平衡，即是：当润滑油腔91内的压力减小时，中空油腔11第一端处的压力与润滑油腔91之间的压力差迫使密封活塞9向中空油腔11的第二端运动，直至中空油腔11第一端处的压力与润滑油腔91内的压力再次达到平衡；当润滑油腔91内的压力增加时，中空油腔11第一端处的压力与润滑油腔91之间的压力差迫使密封活塞9向中空油腔11的第一端运动，直至中空油腔11第一端处的压力与润滑油腔91内的压力再次达到平衡，以此实现润滑油的动态补偿功能，实现了润滑油腔91内的润滑油持续供给和密封要求，有效提高了本发明的井下动力工具的油密封结构的可靠性和使用寿命，从而有效地保护了井下动力工具。且在上述过程中，中空油腔11第一端处的压力与润滑油腔91的压力差远小于外部环境的绝对压力，润滑油腔91内的工作密封压力远小于外部环境绝对压力，延长了井下动力工具的工作寿命。此外，由于第一限位凸圈111和第二限位凸圈113对密封活塞9的限位作用，以避免密封活塞9运动过量而造成润滑油腔91内的润滑油发生泄露。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种井下动力工具的油密封结构，其特征在于，其包括井下动力工具及安装在所述井下动力工具内的密封活塞(9)；

所述井下动力工具包括油腔固定壳(1)及主轴(3)，所述油腔固定壳(1)内设有一个中空油腔(11)，所述主轴(3)固定安装在所述中空油腔(11)内；

所述密封活塞(9)安装在所述中空油腔(11)内，且可沿着所述主轴(3)在所述中空油腔(11)内滑动；

所述中空油腔(11)的第一端与外部环境连通，所述密封活塞(9)与所述中空油腔(11)的第二端之间形成有一个密封的用于容置润滑油的润滑油腔(91)；

所述中空油腔(11)的第一端处的内壁向内凸设有两个间隔的第一限位凸圈(111)和第二限位凸圈(113)，所述密封活塞(9)位于所述第一限位凸圈(111)和所述第二限位凸圈(113)之间；

所述油腔固定壳(1)于所述第一限位凸圈(111)和所述第二限位凸圈(113)之间的部位设有一个贯通所述中空油腔(11)和所述外部环境的连通孔道(13)。

2.根据权利要求1所述的井下动力工具的油密封结构，其特征在于，所述密封活塞(9)上设有供所述主轴(3)穿过的通孔，所述中空油腔(11)的第二端设有一个供所述主轴(3)穿过的安装孔。

3.根据权利要求2所述的井下动力工具的油密封结构，其特征在于，所述密封活塞(9)与所述主轴(3)和所述中空油腔(11)之间均设有密封垫。

4.根据权利要求2所述的井下动力工具的油密封结构，其特征在于，所述密封活塞(9)的外周面和内周面均凹陷有若干个容置槽，且所述密封活塞(9)的每一所述容置槽内设有密封填料(2)。

5.根据权利要求2所述的井下动力工具的油密封结构，其特征在于，所述安装孔和所述主轴(3)之间套设有密封垫。

6.根据权利要求2所述的井下动力工具的油密封结构，其特征在于，所述安装孔的壁面凹陷有若干个容置槽，且所述安装孔的每一所述容置槽内设有密封填料(2)。

7.根据权利要求1所述的井下动力工具的油密封结构，其特征在于，所述第一限位凸圈(111)靠近所述第二端的边缘在所述主轴(3)上的投影与所述连通孔道(13)靠近所述第二端的边缘在所述主轴(3)上的投影的距离小于所述密封活塞(9)的长度。

8.根据权利要求1所述的井下动力工具的油密封结构，其特征在于，所述油腔固定壳(1)于所述第二限位凸圈(113)和所述中空油腔(11)的第二端之间设有一个与所述润滑油腔(91)贯通的注油孔道(15)。