CN109577855A - 一种顶驱防护系统 - Google Patents

Abstract

一种顶驱防护系统，涉及钻井装置技术领域，包括主轴、齿轮箱和第一防护罩，所述主轴的一端从所述齿轮箱伸出并设置为与顶驱的冲管连接，所述第一防护罩设于所述主轴与顶驱的冲管连接的一端，所述第一防护罩设置为能够随所述主轴一起旋转。本发明实施例的顶驱防护系统可防止经机械冲管刺漏的泥浆垂直地进入齿轮箱。

Description

一种顶驱防护系统

技术领域

本申请涉及钻井装置技术领域，具体涉及顶部驱动钻井装置的防护系统。

背景技术

顶驱的全称为顶部驱动钻井装置，它可从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用导轨向下送进，完成钻杆旋转钻进、循环钻井液、接立柱、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。顶驱在实际作业中会频繁出现主轴上密封损坏、泥浆窜漏入齿轮箱内部的问题，且一旦在冲管刺漏、冲管长时间使用泥浆微渗后，会导致出现钻井泥浆窜漏到顶驱齿轮箱，污染齿轮箱、损坏主轴承问题，大部分顶驱的齿轮箱皆因此原因损坏。

发明内容

本发明的一实施例提供一种顶驱防护系统，包括主轴、齿轮箱和第一防护罩，所述主轴的一端从所述齿轮箱伸出并设置为与顶驱的冲管连接，所述第一防护罩设于所述主轴与顶驱的冲管连接的一端，所述第一防护罩设置为能够随所述主轴一起旋转。

有益效果：

本发明一实施例的顶驱防护系统，将第一防护罩设置为能够随主轴一起旋转，第一防护罩与主轴相对静止，如此，可减少两者之间密封损坏的概率，防止经机械冲管刺漏的泥浆垂直地进入齿轮箱。

附图说明

附图用来提供对本发明实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例技术方案的限制。

图1为本发明一实施例的顶驱防护系统的剖视图；

图2为本发明一实施例的顶驱防护系统的三维剖视轴测图；

附图标记为：1、齿轮箱，2、第二防护罩，3、第一防护罩，4、管接头，5、第二密封件，6、第一密封件，7、主轴，8、轴封组件，A、迷宫式密封区；

其中，图1中的箭头代表泥浆的流动方向。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。

一些顶驱防护方法中，在主轴外部设置橡胶护罩，橡胶护罩随主轴不规律旋转，在相对主轴轴向、径向方向上的圆跳动增大，失去原有的密封作用，当机械冲管发生刺漏之后，堆积在橡胶护罩上方的泥浆随之渗入到齿轮箱主轴的上轴封处，在顶驱主轴旋转时便会在重力的作用下再到齿轮箱上方堆积，在使用过程中，泥浆附着到主轴外表面，尤其在油基泥浆作业过程中，随着主轴继续旋转，垂直的密封形式导致泥浆在重力的作用下侵入上轴封与耐磨套之间并堆积，轴封、耐磨套很快便会腐蚀损坏，失去密封作用，耐磨套在漏蚀泥浆的作用下腐蚀，表面光洁度变差，变差后磨损与之配套的橡胶唇形密封，进而进入密封损坏的恶性循环中，从而加剧轴封的损坏，泥浆渗入到齿轮箱的速度将进一步增加；泥浆穿过耐磨套流经轴承和缓冲弹簧板之后进入齿轮箱，继而腐蚀齿轮箱内部的轴承、齿轮等关键配件，对齿轮箱的运行造成恶劣影响，严重时导致齿轮箱报废。

如图1和图2所示，本发明的一实施例提供一种顶驱防护系统，包括主轴7、齿轮箱1和第一防护罩3，所述主轴7的一端从所述齿轮箱1伸出并设置为与顶驱的冲管连接，所述第一防护罩3设于所述主轴7与顶驱的冲管连接的一端，所述第一防护罩3设置为能够随所述主轴7一起旋转。

本实施例中，所述第一防护罩3包括套环和与套环连接的罩体，罩体包括直筒状或者喇叭状的筒体，筒体上端沿其内壁周向设有环形板，该环形板与套环连接，罩体下端开口。对罩体的结构不作限制，只要能将泥浆引流至远离主轴7的方向即可。所述套环套设于所述主轴7上，所述套环与所述主轴7之间设有至少一个第一密封件6，为增加密封效果，可设置多个第一密封件6，形成多道密封。本实施例中设置两个第一密封件6，第一密封件6采用O型密封圈，第一密封件6设于所述主轴7上设置的第一密封槽内，或者，第一密封槽也可以设置在所述套环的内壁上。

本实施例的顶驱防护系统，第一防护罩3采用不锈钢等刚性材质制成，其随主轴7一起旋转，两者之间的密封形式为静密封，可减少两者之间密封损坏的概率，防止经机械冲管刺漏的泥浆垂直地进入齿轮箱1；第一防护罩3将泥浆引流至远离主轴7的方向，可减少泥浆渗漏至齿轮箱主轴的上密封处的概率。如此，可减少泥浆进入齿轮箱1并损坏齿轮箱1的概率。

本实施例中，所述顶驱防护系统还包括管接头4，所述管接头4固设于所述主轴7的一端并设置为与所述冲管的一端连接，所述管接头4可以为顶驱防护系统中冲管的下由壬。所述管接头4位于所述第一防护罩3的上方，且两者之间设有至少一个第二密封件5。所述第二密封件5可设置在管接头4的下端面与第一防护罩3的套环的上端面之间，第一防护罩3的套环的上端面或者管接头4的下端面上开设第二密封槽，以容纳所述第二密封件5。为增加密封效果，可设置多个第二密封件5，形成多道密封，本实施例中设置两个第二密封件5，第二密封件可采用O型密封圈。

本实施例中，所述第一防护罩3的套环的下端面支撑在所述主轴7上设置的台肩上，所述管接头4压紧在所述第一防护罩3的顶面上。实际操作中，可先将所述第一防护罩3套设于所述主轴7上，再将所述管接头4固定在主轴7上并压紧第一防护罩3，第一防护罩3压紧在管接头4和主轴7的台肩之间，如此，主轴7可带动第一防护罩3随其一起旋转。第一防护罩3与主轴7两者相对静止，并且第一防护罩3与所述管接头4两者也相对静止，它们之间的密封均为静密封，可减少第一密封件6和第二密封件5损坏的概率；另外，第一密封件6与第二密封件5分别位于第一防护罩3的侧部和顶部，分别实现了主轴竖直方向和水平方向的密封，再加上第一防护罩3的引流作用，冲管下端渗漏的泥浆更难以进入到齿轮箱主轴的上密封处而损坏上轴封。

本实施例中，所述第一防护罩3的最大外径大于所述管接头4的最大外径，作为一种实施方式，第一防护罩3与管接头4对接的一端的外径大于管接头4的外径，则可在第一防护罩3的顶面与所述管接头4的侧面之间形成台阶。如此，在顶驱钻井作业中，冲管下端渗漏的泥浆可经由第一防护罩3的外表面引流至远离主轴7的方向，防止泥浆在主轴7周围淤积，进而破损轴封进入齿轮箱1。

本实施例中，所述顶驱防护系统还包括第二防护罩2，第二防护罩2采用不锈钢等刚性材质制成，第二防护罩2为下端设有凸缘的直筒状或喇叭状结构，其与第一防护罩3的结构相适应，所述第二防护罩2套设于所述主轴7上，第二防护罩2的上端位于所述第一防护罩3内，第二防护罩2下端的凸缘可通过多个螺栓固定于所述齿轮箱1的壳体上。其中，将第二防护罩2的上端设置在第一防护罩3内，即第二防护罩2的上端从第一防护罩3的下端伸入至第一防护罩3内，如此，第一防护罩3下端与第二防护罩2上端两者在高度上错开，形成一个迷宫式密封区A，如此可有效防止泥浆回流进入齿轮箱1与主轴7的上轴封处，彻底隔绝堆积的泥浆进入齿轮箱1。

其中，所述第二防护罩2下端设置的凸缘凸出于所述第一防护罩3的外表面设置，从上流至第一防护罩3外表面下端的泥浆进一步可经所述凸缘引流至远离主轴7的方向。

本实施例中，所述主轴7与顶驱的冲管连接的一端与齿轮箱1的壳体之间设有轴封组件8，该轴封组件8为齿轮箱1的上轴封组件，包括上密封和耐磨环，所述轴封组件8位于所述第二防护罩2内，所述第二防护罩2的上端高出所述轴封组件8的上端。将第二防护罩2的上端高出所述轴封组件8的上端设置，如此，在对所述上轴封组件8定期维护中，可给上轴封组件8加注润滑脂，当在第一防护罩3与主轴7之间的密封圈完全失效的状况下，通过控制润滑脂在第二防护罩2内部空间的填充，可完全满足抵御泄漏的泥浆冲蚀的要求，保护齿轮箱主轴的上密封、耐磨环不受损坏，保证顶驱的安全使用。

本实施例的顶驱防护系统，通过采用主轴7与第一防护罩3静密封，以及第二防护罩2与第一防护罩3的迷宫式密封，两层密封相结合使用，可以将机械冲管刺漏的泥浆在其渗漏方向上进行引流，使泥浆流动方向由原来的垂直流向调整为远离主轴7的引流方向，防止淤积在顶驱主轴7周围的泥浆进入到齿轮箱主轴的上轴封组件8处侵蚀上轴封，彻底根除了因主轴7上部冲管部位泥浆漏蚀造成的齿轮箱主轴上轴封损坏的问题，有效地遏制了泥浆渗入顶驱的齿轮箱1造成轴承、齿轮的损坏，保证了顶驱的正常运行，大大地提高了齿轮箱1的使用寿命，节约了大量的日常维护和修理时间，节省了大量的维护修理费用，消除了因泥浆漏蚀问题造成顶驱损坏并导致的停工期，大大提高了单台套关键钻井设备运转的有效性。

关于本实施例的顶驱防护系统的迷宫式整流效果的可靠性分析，利用三维软件INVENTOR进行受力分析，本实施例的顶驱防护系统完全满足现场的各种使用工况。

本实施例的顶驱防护系统不会对顶驱主结构产生任何变化、损坏，可对部件进行拆卸保存，灵活的形式使其不会对顶驱后续运转造成任何影响。另外，本实施例的顶驱防护系统，在结构上只是增加了两个防护罩，结构设计简单，免除过于复杂的装置结构，尽可能缩减了装置的安装和拆卸时间以及提高易用程度。

本实施例的顶驱防护系统，有效地缩减了顶驱使用过程中的换油周期，大大降低了顶驱的运营成本。

Claims (10)

1.一种顶驱防护系统，其特征在于：包括主轴、齿轮箱和第一防护罩，所述主轴的一端从所述齿轮箱伸出并设置为与顶驱的冲管连接，所述第一防护罩设于所述主轴与顶驱的冲管连接的一端，所述第一防护罩设置为能够随所述主轴一起旋转。

2.如权利要求1所述的顶驱防护系统，其特征在于：所述第一防护罩包括套环和与套环连接的罩体，所述套环套设于所述主轴上，所述套环与所述主轴之间设有至少一个第一密封件。

3.如权利要求2所述的顶驱防护系统，其特征在于：所述第一密封件设于所述主轴或所述套环上设置的第一密封槽内。

4.如权利要求1所述的顶驱防护系统，其特征在于：所述顶驱防护系统还包括管接头，所述管接头固设于所述主轴的一端并设置为与所述冲管的一端连接，所述管接头位于所述第一防护罩的上方，且两者之间设有至少一个第二密封件。

5.如权利要求4所述的顶驱防护系统，其特征在于：所述第二密封件设于所述第一防护罩顶面或者所述管接头下端面设置的第二密封槽内。

6.如权利要求4所述的顶驱防护系统，其特征在于：所述第一防护罩包括套环和与套环连接的罩体，所述套环套设于所述主轴上，所述套环的下端面支撑在所述主轴上设置的台肩上，所述管接头压紧在所述第一防护罩的顶面上。

7.如权利要求4所述的顶驱防护系统，其特征在于：所述第一防护罩的最大外径大于所述管接头的最大外径。

8.如权利要求7所述的顶驱防护系统，其特征在于：所述第一防护罩的顶面与所述管接头的侧面之间形成台阶。

9.如权利要求1所述的顶驱防护系统，其特征在于：所述顶驱防护系统还包括第二防护罩，所述第二防护罩套设于所述主轴上，所述第二防护罩的上端位于所述第一防护罩内，所述第二防护罩的下端固定于所述齿轮箱的壳体上。

10.如权利要求9所述的顶驱防护系统，其特征在于：所述主轴与所述齿轮箱的壳体之间设有轴封组件，所述轴封组件位于所述第二防护罩内，所述第二防护罩的上端高出所述轴封组件的上端。