CN106837239B - 一种旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头，包括旋转内筒、不旋转带由壬接头外筒、液压推靠式橡胶密封装置；所述液压推靠式橡胶密封装置与所述不旋转带由壬接头外筒配套使用，紧贴在所述旋转内筒外壁上，所述液压推靠式橡胶密封装置在轴向和径向上均不能相对移动，同时液压推靠式橡胶密封装置与旋转内筒形成动密封，可在周向上相对转动。本发明具有以下优点：结构简单，加工方便，投资成本低，可重复使用；应用前景良好，能够与目前所有相应送入钻杆及顶驱方保接头配套使用；液压推靠式橡胶密封装置具备动摩擦磨损自修复功能，保障密封效果，避免因密封失效引起的压力泄漏导致工程事故；一体式设计大幅提高额定旋转扭矩，与钻具本体额定扭矩相当，满足深井、超深井、大位移井等特殊井对高扭矩作业需求，保障固井质量。
Description
技术领域
本发明涉及海洋固井作业用水泥头装置技术领域，具体涉及一种旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头。
背景技术
尾管固井水泥头一般安装在顶驱与送入钻具之间，提供循环及注入水泥浆通道，同时利用内置的钻杆胶塞清除钻杆内壁水泥浆，提高顶替效率，从而保障固井质量。近年来，随着深井、超深井、大位移井等特殊井钻井技术的发展，常规旋转尾管固井水泥头已经无法满足固井质量要求。从现场应用来看，常规旋转尾管固井水泥头存在以下弊端：1)采用旁通流道结构的水泥头存在胶塞无法释放风险；2)心轴式旋转设计导致旋转扭矩相对较低，无法满足高旋转扭矩要求，固井质量难以保证；3)固定密封胶圈设计在作业中易发生密封胶圈失效，甚至固井作业中压力泄漏导致工程事故等。
为避免上述常规旋转尾管固井水泥头弊端，降低固井作业风险，提高固井质量，保证固井作业安全，很有必要发明一种旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头，实现安全、高效、高质量完成固井作业。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头。
为实现该技术目的，本发明的方案是：一种旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头，包括旋转内筒、不旋转带由壬接头外筒、液压推靠式橡胶密封装置；所述液压推靠式橡胶密封装置与所述不旋转带由壬接头外筒配套使用，紧贴在所述旋转内筒外壁上，所述液压推靠式橡胶密封装置在轴向和径向上均不能相对移动，同时液压推靠式橡胶密封装置与旋转内筒形成动密封，可在周向上相对转动。
作为优选，所述旋转内筒包括顶驱接头、顶驱方保接头、考克、胶塞挡销、注入孔及下接头；所述旋转内筒外径与所述不旋转带由壬接头外筒内径相匹配，所述旋转内筒各部分通径均与下部送入钻具通径匹配，连接好后无直角台阶；所述顶驱接头的扣型与顶驱方保接头的扣型匹配；所述考克距离顶驱接头上端面0.4-0.6m，所述考克为常规方钻杆旋塞阀类，处于打开状态时，钻杆胶塞可顺畅通过，处于关闭状态时实现全密封，可承受5000psi压差；所述胶塞挡销位于所述考克下方0.4-0.6m，关闭时，可牢靠托住安装在其上的钻杆胶塞，打开时，钻杆胶塞可顺畅通过；所述注入孔位于胶塞挡销下方0.7-0.9m，4个所述注入孔均布在所述旋转内筒同一周向上，所述注入孔允许小钢球顺畅通过；所述下接头与下端送入钻具连接，扣型与送入钻具扣型匹配。
作为优选，所述不旋转带由壬接头外筒包括环形内腔、由壬接头、高压帽、O型密封圈；所述环形内腔与所述旋转内筒的所述注入孔连通，形成水泥浆注入通道，所述环形内腔允许小钢球顺畅通过；所述由壬接头尺寸与固井管线尺寸匹配，且允许小钢球顺畅通过，水泥浆通过所述由壬接头通道进入所述环形内腔；所述高压帽用于盖住所述由壬接头；所述O型密封圈处于所述旋转内筒与所述不旋转带由壬接头外筒的接触面上，形成第1道密封。
作为优选，所述液压推靠式橡胶密封装置包括上密封筒、橡胶密封件、螺栓、顶丝、o型密封圈、下密封筒；所述上密封筒内设液压油腔，用于放置所述橡胶密封件，液压油腔侧壁开有一个液压油注入孔，附带止回阀，可实现液压油的注入、止回和卸压，上密封筒套在所述不旋转带由壬接头外筒上端，形成液压油密封腔的同时还限制其在径向上运动；所述橡胶密封件成楔状，安装在上、下密封筒液压油腔，与所述旋转内筒外壁形成动密封，通过液压推靠橡胶密封件紧靠旋转内管外壁，实现严格密封目标；所述螺栓用来连接密封筒与不旋转带由壬接头外筒，限制产生相对运动；所述顶丝用来限制不旋转装置与旋转内筒在轴向上的相对运动，但允许在周向上相对转动；所述o型密封圈安装在各接触面上，形成辅助密封效果；所述下密封筒内设液压油腔，用于放置橡胶密封件，液压油腔侧壁开有一个液压油注入孔，附带止回阀，可实现液压油的注入、止回和卸压，下密封筒套在不旋转带由壬接头外筒下端，形成液压油密封腔的同时还限制其在径向上运动。
本发明具有以下优点：结构简单，加工方便，投资成本低，可重复使用；应用前景良好，能够与目前所有相应送入钻杆及顶驱方保接头配套使用；液压推靠式橡胶密封装置具备动摩擦磨损自修复功能，保障密封效果，避免因密封失效引起的压力泄漏导致工程事故；一体式设计大幅提高额定旋转扭矩，与钻具本体额定扭矩相当，满足深井、超深井、大位移井等特殊井对高扭矩作业需求，保障固井质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-顶驱接头；2-考克；3-钻杆胶塞；4-上密封筒；5-橡胶密封件；6-不旋转带由壬接头外筒；7-高压帽；8-液压油腔；9-下密封筒；10-旋转内筒；11-胶塞挡销；12-顶丝；13-注入孔；14-o型密封圈；15-环形内腔；16-螺栓；17-下接头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的最佳具体实施例的一种旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头，包括旋转内筒10、不旋转带由壬接头外筒6、液压推靠式橡胶密封装置；所述液压推靠式橡胶密封装置与所述不旋转带由壬接头外筒6配套使用，紧贴在所述旋转内筒10外壁上，所述液压推靠式橡胶密封装置在轴向和径向上均不能相对移动，同时液压推靠式橡胶密封装置与旋转内筒10形成动密封，可在周向上相对转动。
作为优选，所述旋转内筒10包括顶驱接头1、顶驱方保接头、考克2、胶塞挡销11、注入孔13及下接头17；所述旋转内筒外径与所述不旋转带由壬接头外筒内径相匹配，所述旋转内筒各部分通径均与下部送入钻具通径匹配，连接好后无直角台阶；所述顶驱接头扣型与顶驱方保接头扣型匹配；所述考克距离顶驱接头上端面0.4-0.6m，最好为0.5m，所述考克为常规方钻杆旋塞阀类，处于打开状态时，钻杆胶塞3可顺畅通过，处于关闭状态时实现全密封，可承受5000psi压差；所述胶塞挡销位于所述考克下方0.4-0.6m，最好为0.5m，关闭时，可牢靠托住安装在其上的钻杆胶塞，打开时，钻杆胶塞可顺畅通过；所述注入孔位于胶塞挡销下方0.7-0.9m，最好为0.8m，4个所述注入孔均布在所述旋转内筒同一周向上，所述注入孔允许小钢球顺畅通过；所述下接头与下端送入钻具连接，扣型与送入钻具扣型匹配。
作为优选，所述不旋转带由壬接头外筒6包括环形内腔15、由壬接头、高压帽7、O型密封圈14；所述环形内腔与所述旋转内筒的所述注入孔连通，形成水泥浆注入通道，所述环形内腔允许小钢球顺畅通过；所述由壬接头尺寸与固井管线尺寸匹配，且允许小钢球顺畅通过，水泥浆通过所述由壬接头通道进入所述环形内腔；所述高压帽用于盖住所述由壬接头；所述O型密封圈处于所述旋转内筒与所述不旋转带由壬接头外筒的接触面上，形成第1道密封。
作为优选，所述液压推靠式橡胶密封装置包括上密封筒4、橡胶密封件5、螺栓16、顶丝12、o型密封圈14、下密封筒9；所述上密封筒内设液压油腔8，用于放置所述橡胶密封件，液压油腔侧壁开有一个液压油注入孔，附带止回阀，可实现液压油的注入、止回和卸压，上密封筒套在所述不旋转带由壬接头外筒上端，形成液压油密封腔的同时还限制其在径向上运动；所述橡胶密封件成楔状，安装在上、下密封筒液压油腔，与所述旋转内筒外壁形成动密封，通过液压推靠橡胶密封件紧靠旋转内管外壁，实现严格密封目标；所述螺栓用来连接密封筒与不旋转带由壬接头外筒，限制产生相对运动；所述顶丝用来限制不旋转装置与旋转内筒在轴向上的相对运动，但允许在周向上相对转动；所述o型密封圈安装在各接触面上，形成辅助密封效果；所述下密封筒内设液压油腔，用于放置橡胶密封件，液压油腔侧壁开有一个液压油注入孔，附带止回阀，可实现液压油的注入、止回和卸压，下密封筒套在不旋转带由壬接头外筒下端，形成液压油密封腔的同时还限制其在径向上运动。
本发明具有以下优点：结构简单，加工方便，投资成本低，可重复使用；应用前景良好，能够与目前所有相应送入钻杆及顶驱方保接头配套使用；液压推靠式橡胶密封装置具备动摩擦磨损自修复功能，保障密封效果，避免因密封失效引起的压力泄漏导致工程事故；一体式设计大幅提高额定旋转扭矩，与钻具本体额定扭矩相当，满足深井、超深井、大位移井等特殊井对高扭矩作业需求，保障固井质量。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
1)安装
①将旋转内筒置于空旷场地，顶驱接头朝下竖直放置；
②先安装上密封筒及o型密封圈，用顶丝固定后安装橡胶密封件；
③安装不旋转带由壬接头外筒及o型密封圈，用螺栓将其与上密封筒连接，带好高压帽；
④安装橡胶密封件后将下密封筒及o型密封圈装上；
⑤用螺栓将下密封筒与不旋转带由壬接头外筒连接，用顶丝将下密封筒固定；
⑥将装好液压推靠式密封装置的水泥头平放好，将胶塞挡销关闭，打开考克，将钻杆胶塞从顶驱接头端放入旋转内筒，用铁杆推至胶塞挡销处，关闭考克。
2)组合
①将送入钻杆坐卡瓦悬挂在转盘上；
②将旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头与送入钻杆连接；
③将顶驱与旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头连接；
④将固井管线与水泥头由壬接头连接。
3)固井
①固井管线通水，循环送尾管到位；
②停止循环，拆除固井管线，从水泥头由壬接头投球，连接固井管线；
③坐悬挂器，送入工具脱手；
④按照固井要求泵入水泥浆；
⑤停止注入水泥浆，拆除固井管线，带好高压帽；
⑥导阀门至钻井顶驱一路，打开考克和胶塞挡销；
⑦顶替，顶驱按要求转速带动尾管旋转至顶替结束；
⑧解封密封补芯，坐顶部封隔器，循环；
⑨拆甩水泥头，检查胶塞释放情况。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种旋转尾管固井用液压推靠式橡胶密封水泥头，其特征在于：包括旋转内筒、不旋转带由壬接头外筒、液压推靠式橡胶密封装置；所述液压推靠式橡胶密封装置与所述不旋转带由壬接头外筒配套使用，紧贴在所述旋转内筒外壁上，所述液压推靠式橡胶密封装置在轴向和径向上均不能相对移动，同时液压推靠式橡胶密封装置与旋转内筒形成动密封，可在周向上相对转动；
所述旋转内筒包括顶驱接头、顶驱方保接头、考克、胶塞挡销、注入孔及下接头；
所述旋转内筒外径与所述不旋转带由壬接头外筒内径相匹配，所述旋转内筒各部分通径均与下部送入钻具通径匹配，连接好后无直角台阶；
所述顶驱接头的扣型与顶驱方保接头的扣型匹配；
所述考克距离顶驱接头上端面0.4-0.6m，所述考克为常规方钻杆旋塞阀类，处于打开状态时，钻杆胶塞可顺畅通过，处于关闭状态时实现全密封，可承受5000psi压差；
所述胶塞挡销位于所述考克下方0.4-0.6m左右，关闭时，可牢靠托住安装在其上的钻杆胶塞，打开时，钻杆胶塞可顺畅通过；
所述注入孔位于胶塞挡销下方0.7-0.9m，4个所述注入孔均布在所述旋转内筒同一周向上，所述注入孔允许小钢球顺畅通过；
所述下接头与下端送入钻具连接，扣型与送入钻具扣型匹配；
所述不旋转带由壬接头外筒包括环形内腔、由壬接头、高压帽、O型密封圈；
所述环形内腔与所述旋转内筒的所述注入孔连通，形成水泥浆注入通道，所述环形内腔允许小钢球顺畅通过；
所述由壬接头尺寸与固井管线尺寸匹配，且允许小钢球顺畅通过，水泥浆通过所述由壬接头通道进入所述环形内腔；
所述高压帽用于盖住所述由壬接头；
所述O型密封圈处于所述旋转内筒与所述不旋转带由壬接头外筒的接触面上，形成第1道密封；
所述液压推靠式橡胶密封装置包括上密封筒、橡胶密封件、螺栓、顶丝、o型密封圈、下密封筒；
所述上密封筒内设液压油腔，用于放置所述橡胶密封件，液压油腔侧壁开有一个液压油注入孔，附带止回阀，可实现液压油的注入、止回和卸压，上密封筒套在所述不旋转带由壬接头外筒上端，形成液压油密封腔的同时还限制其在径向上运动；
所述橡胶密封件成楔状，安装在上、下密封筒液压油腔，与所述旋转内筒外壁形成动密封，通过液压推靠橡胶密封件紧靠旋转内管外壁，实现严格密封目标；
所述螺栓用来连接密封筒与不旋转带由壬接头外筒，限制产生相对运动；
所述顶丝用来限制不旋转装置与旋转内筒在轴向上的相对运动，但允许在周向上相对转动；
所述o型密封圈安装在各接触面上，形成辅助密封效果；
所述下密封筒内设液压油腔，用于放置橡胶密封件，液压油腔侧壁开有一个液压油注入孔，附带止回阀，可实现液压油的注入、止回和卸压，下密封筒套在不旋转带由壬接头外筒下端，形成液压油密封腔的同时还限制其在径向上运动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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