CN106320999B - 自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，包括在自动垂直钻井工具的工具外筒内腔中，沿心轴外圆从上到下依次设置有检测防护机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构，在前油室支撑机构、后油室补偿机构的外周共同设置有悬挂调整机构，心轴的下端头通过螺扣与泥浆涡轮发电机及测控存单元传动连接。本发明的装置，实现向悬架支撑中注入润滑油、承担整个电子短节和控制轴悬挂的轴向力，快速检测工具系统电路和读取工具系统存储的数据，防止泥浆进入装置内部，保证整个轴系装配后的直线度；结构紧凑，工作可靠。
Description
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，涉及一种自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑。
背景技术
钻井过程中对于山前高陡构造、大倾角地层的防斜与打快，一直是油气钻井工程中的主要难题之一，自动垂直钻井工具是集机、电、液一体化的自主纠斜、稳斜的钻井工具系统，它能够有效解决防斜与打快这一困扰钻井工程界的难题。但自动垂直钻井工具在井下作业前需要快速检测电路、系统关键单元轴系要便于安装和支撑；况且自动垂直钻井工具在井下作业时，其部分单元浸泡在泥浆环境中，泥浆颗粒对工具部件直接冲刷，极易使工具部件的轴承组等产生损坏，这些都是影响工具整体作业能效的关键问题。
因此，研制一种自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，既能对工具涡轮发电机单元和测控存单元起到支撑作用，又能对工具部件的电路快速检测和读取其存储的数据且便于工具系统轴系安装，又能避免泥浆克颗粒对轴承组的直接冲刷而导致轴承组损坏，进而导致整个工具失控的问题，对于保证垂直钻井工具的井下作业时间等方面，都具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，解决了现有技术自动垂直钻井工具中的电路快速检测、数据读取及关键单元轴系的安装支撑不可靠；自动垂直钻井工具下井时因泥浆颗粒对轴承组的直接冲刷损坏轴承组，进而导致整个工具失控的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，包括在自动垂直钻井工具的工具外筒内腔中，沿心轴外圆从上到下依次设置有检测防护机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构，在前油室支撑机构、后油室补偿机构的外周共同设置有悬挂调整机构，心轴的下端头通过螺扣与泥浆涡轮发电机及测控存单元传动连接。
本发明的自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，其特征还在于：
检测防护机构的结构是，包括锁紧螺母，锁紧螺母通过螺纹套装在心轴上端，锁紧螺母下端面与承重压盖的轴心台阶之间设置有止动垫圈；锁紧螺母上部的轴心孔中扣接有检测插头，锁紧螺母外周安装有护帽，护帽下部外圆与承重压盖的台阶上部内圆螺纹连接。
前油室支撑机构的结构是，在心轴中段从上到下依次套装有承重压盖、调整垫片、推力球轴承Ⅱ和推力球轴承Ⅰ，承重压盖外圆与悬架支撑套上部内壁套接，承重压盖与心轴上端通过螺纹连接，悬架支撑套上部外壁的凹槽中径向开有多个注油孔，每个注油孔口沿安装有一个注油塞。
后油室补偿机构的结构是，在心轴下段从上到下依次套装有定位套、深沟球轴承、补偿活塞及补偿弹簧，定位套向上与推力球轴承Ⅰ顶接；在补偿弹簧下端设置有压帽，压帽外圆与悬架支撑套下端内圆螺纹套接，悬架支撑套下部外壁的凹槽内装有堵头。
悬挂调整机构的结构是，在悬架支撑套的外壁开有沿轴向的燕尾槽，该燕尾槽中设置有支撑调整块，支撑调整块沿径向连接有两个外筒螺栓，该两个外筒螺栓从工具外筒外径凹槽中的径向孔穿入与支撑调整块螺纹连接。
承重压盖的台阶上部内壁和护帽下部外圆之间设置有动密封组件，承重压盖内壁与心轴外圆之间安装有静密封组件，承重压盖外圆与悬架支撑套内壁之间安装有动密封圈；补偿活塞内外壁上均套装有密封圈组件。
每个外筒螺栓的中段光杆外圆与工具外筒径向孔接触面安装有多个密封圈，每个外筒螺栓螺栓头内侧面与径向孔沿接触面安装有弹簧垫圈。
本发明的有益效果是，采用全密封悬架支撑对涡轮发电机单元和测控存单元进行支撑，也是其电路检测和数据读取的关键单元；该全密封悬架支撑将前油室支撑、后油室动密封补偿式保护、电路快检、数据快读及悬挂调整技术结合，实现了增加动密封可靠性、提高轴承使用寿命、便捷检测、快速读取数据、便捷安装及悬挂支撑关键单元轴系的效果，保证了工具在井下作业的可靠性、稳定性。
附图说明
图1是本发明全密封悬架支撑的功能分区示意图；
图2是本发明全密封悬架支撑的具体结构示意图。
图中，1.工具外筒，2.外筒螺栓，3.弹簧垫圈，4.密封圈，5.支撑调整块，6.堵头，7.悬架支撑套，8.压帽，9.补偿弹簧，10.补偿活塞，11.密封圈组件，12.深沟球轴承，13.定位套，14.推力球轴承Ⅰ，15.推力球轴承Ⅱ，16.注油塞，17.调整垫片，18.心轴，19.动密封圈，20.承重压盖，21.静密封组件，22.止动垫圈，23.锁紧螺母，24.检测插头，25.护帽，26.动密封组件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1、图2，本发明的结构是，包括在自动垂直钻井工具的工具外筒1内腔中，沿心轴18外圆从上到下依次设置有检测防护机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构，在前油室支撑机构、后油室补偿机构的外周共同套装有悬挂调整机构，心轴18的下端头通过螺扣与泥浆涡轮发电机及测控存单元传动连接。
检测防护机构的结构是，包括锁紧螺母23，锁紧螺母23通过螺纹套装在心轴18上端，锁紧螺母23下端面与承重压盖20的轴心台阶之间设置有止动垫圈22，锁紧螺母23通过止动垫圈22坐在承重压盖20的轴心台阶上，止动垫圈22(专用防松垫圈)起到防止锁紧螺母23脱扣的作用；锁紧螺母23上部的轴心孔中扣接有检测插头24，起到快速检测电路和读取存储数据的作用；锁紧螺母23外周安装有护帽25，护帽25下部外圆与承重压盖20的台阶上部内圆螺纹连接，承重压盖20的台阶上部内壁和护帽25下部外圆之间设置有动密封组件26，形成密闭空间起到防护检测插头24的作用，检测接头24用来快速检测工具系统电路和读取其存储的数据。
前油室支撑机构的结构是，在心轴18中段从上到下依次套装有承重压盖20、调整垫片17、推力球轴承Ⅱ15和推力球轴承Ⅰ14，承重压盖20内壁与心轴18外圆之间安装有静密封组件21，承重压盖20外圆与悬架支撑套7上部内壁套接，承重压盖20外圆与悬架支撑套7内壁之间安装有动密封圈19，静密封组件21和动密封圈19共同实现密封前油室的作用；承重压盖20与心轴18上端通过螺纹连接，悬架支撑套7上部外壁的凹槽中径向开有多个注油孔，每个注油孔口沿安装有一个注油塞16，通过注油塞16向前油室支撑机构中注入绝缘润滑油，润滑轴承并防止泥浆进入前油室内部。该前油室支撑机构主要起到向悬架支撑中注入润滑油和承担整个电子短节和控制轴悬挂的轴向力的作用。
后油室补偿机构的结构是，在心轴18下段从上到下依次套装有定位套13、深沟球轴承12、补偿活塞10及补偿弹簧9，定位套13向上与推力球轴承Ⅰ14顶接；在补偿弹簧9下端设置有压帽8，压帽8外圆与悬架支撑套7下端内圆螺纹套接，补偿活塞10内外壁上均套装有密封圈组件11，密封圈组件11起到密封整个后油室补偿机构的作用；悬架支撑套7下部外壁的凹槽内装有堵头6，通过堵头6上的工艺过孔采用专用工装先压缩补偿弹簧9，再用压帽8压实补偿弹簧9，使得补偿弹簧9能够压紧补偿活塞10。当密封悬架支撑内部润滑油漏失时补偿弹簧9将推动补偿活塞10向上移动始终使后油室保持设定的压力，防止密封悬架支撑在井下工作时泥浆进入其内部，导致其无法工作。该后油室补偿机构主要起到补偿油流漏失、保持密封悬架支撑内部油液带压防止泥浆进入和支撑全密封悬架支撑的作用。
悬挂调整机构的结构是，在悬架支撑套7的外壁开有沿轴向的燕尾槽，该燕尾槽中设置有支撑调整块5，支撑调整块5沿径向连接有两个外筒螺栓2，该两个外筒螺栓2从工具外筒1外径凹槽中的径向孔穿入与支撑调整块5螺纹连接，每个外筒螺栓2螺栓头内侧面与径向孔沿接触面安装有弹簧垫圈3，每个外筒螺栓2的中段光杆外圆与工具外筒1径向孔接触面安装有多个密封圈4，起到防止工具下井时泥浆进入工具外筒1的内部环空的作用。该悬挂调整机构主要起到固定整个密封悬架支撑、承受整个发电机单元和测控存单元的轴向力、保证整个轴系装配后直线度的作用。
本发明全密封悬架支撑的工作原理是，
1)采用推力球轴承Ⅰ14、推力球轴承Ⅱ15、注油塞16、调整垫片17、动密封圈19、承重压盖20等组成的前油室支撑机构起到向悬架支撑中注入润滑油润滑轴承组、承担整个电子短节及控制轴悬挂的轴向力的作用。
2)采用堵头6、压帽8、补偿弹簧9、补偿活塞10、密封圈组件11、深沟球轴承12等组成的后油室补偿机构起到补偿油流漏失、保持密封悬架支撑内部油液带压防止泥浆进入并满足心轴绕其旋转的作用。
3)采用锁紧螺母23、检测插头24、护帽25、动密封组件26等组成的检测防护机构起到密封检测接头，通过检测插头24可以快速检测工具内部电路并读取系统存储的数据。
4)采用工具外筒1、外筒螺栓2、密封圈4、支撑调整块5、悬架支撑套7等组成的悬挂调整机构起到固定整个密封悬架支撑，承受整个发电机单元和测控存单元的轴向力，通过调整轴向装配距离，保证整个轴系装配后的直线度的作用。
5)该全密封悬架支撑下部通过螺扣与工具泥浆涡轮发电机单元和测控存电子仓单元连接，能使涡轮电机和测控存单元绕其相对转动，满足工具系统发电和控制的功能要求。
Claims (5)
1.一种自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，其特征在于：包括在自动垂直钻井工具的工具外筒(1)内腔中，沿心轴(18)外圆从上到下依次设置有检测防护机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构，在前油室支撑机构、后油室补偿机构的外周共同设置有悬挂调整机构，心轴(18)的下端头通过螺扣与泥浆涡轮发电机及测控存单元传动连接；
所述的检测防护机构的结构是，包括锁紧螺母(23)，锁紧螺母(23)通过螺纹套装在心轴(18)上端，锁紧螺母(23)下端面与承重压盖(20)的轴心台阶之间设置有止动垫圈(22)；锁紧螺母(23)上部的轴心孔中扣接有检测插头(24)，锁紧螺母(23)外周安装有护帽(25)，护帽(25)下部外圆与承重压盖(20)的台阶上部内圆螺纹连接；
所述的前油室支撑机构的结构是，在心轴(18)中段从上到下依次套装有承重压盖(20)、调整垫片(17)、推力球轴承Ⅱ(15)和推力球轴承Ⅰ(14)，承重压盖(20)外圆与悬架支撑套(7)上部内壁套接，承重压盖(20)与心轴(18)上端通过螺纹连接，悬架支撑套(7)上部外壁的凹槽中径向开有多个注油孔，每个注油孔口沿安装有一个注油塞(16)。
2.根据权利要求1所述的自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，其特征在于：所述的后油室补偿机构的结构是，在心轴(18)下段从上到下依次套装有定位套(13)、深沟球轴承(12)、补偿活塞(10)及补偿弹簧(9)，定位套(13)向上与推力球轴承Ⅰ(14)顶接；在补偿弹簧(9)下端设置有压帽(8)，压帽(8)外圆与悬架支撑套(7)下端内圆螺纹套接，悬架支撑套(7)下部外壁的凹槽内装有堵头(6)。
3.根据权利要求1所述的自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，其特征在于：所述的悬挂调整机构的结构是，在悬架支撑套(7)的外壁开有沿轴向的燕尾槽，该燕尾槽中设置有支撑调整块(5)，支撑调整块(5)沿径向连接有两个外筒螺栓(2)，该两个外筒螺栓(2)从工具外筒(1)外径凹槽中的径向孔穿入与支撑调整块(5)螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，其特征在于：所述的每个外筒螺栓(2)的中段光杆外圆与工具外筒(1)径向孔接触面安装有多个密封圈(4)，每个外筒螺栓(2)螺栓头内侧面与径向孔沿接触面安装有弹簧垫圈(3)。
5.根据权利要求1所述的自动垂直钻井工具的全密封悬架支撑，其特征在于：所述的承重压盖(20)的台阶上部内壁和护帽(25)下部外圆之间设置有动密封组件(26)，承重压盖(20)内壁与心轴(18)外圆之间安装有静密封组件(21)，承重压盖(20)外圆与悬架支撑套(7)内壁之间安装有动密封圈(19)；补偿活塞(10)内外壁上均套装有密封圈组件(11)。
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