CN115717511A - 取心用密封分流悬挂装置 - Google Patents

取心用密封分流悬挂装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钻井取心工具技术领域,是一种取心用密封分流悬挂装置,包括上接头、限位接头、内筒连接轴和密封堵头,上接头下部内侧固定连接有限位接头,限位接头内部密封滑动安装有内筒连接轴,对应内筒连接轴上方位置的内环槽内壁上固定连接有密封堵头,限位接头、内筒连接轴和密封堵头之间围合形成封闭腔室,内环槽内壁和内筒连接轴外侧壁之间安装有轴承,限位接头侧壁上贯穿设置有平行于限位接头的轴向且和与上接头内部连通的循环。本发明结构合理而紧凑,其通过将轴承设置在由限位接头、内筒连接轴和密封堵头围合形成封闭腔室内,由此避免了因钻井液中的固相颗粒进入轴承中而导致轴承磨损的情况发生,延长了轴承的使用寿命。

Description

取心用密封分流悬挂装置
技术领域
本发明涉及钻井取心工具技术领域,是一种取心用密封分流悬挂装置。
背景技术
随着油田进入深部油气资源勘探开发阶段,深部地层的岩石可钻性差,钻井取心机械钻速低,单趟取心钻进时间长,对取心技术提出更高的要求。取心钻进时间越长,内筒中的岩心容易破碎,造成下部岩心不易进入内筒,造成卡心、磨心和堵心,进而影响取心收获率等取心技术指标。特别是在斜井段和水平段取心,岩心破碎堵塞环空间隙,造成内筒旋转。常规的分流悬挂机构其轴承润滑方式一般采用开放的钻井液润滑方式,钻井液的固相颗粒容易进入到轴承,造成轴承的磨损,进一步引起内外筒一起旋转,岩心入筒阻力增加,加剧岩心的破碎率。
为了满足油田用户的需求,一般采用中长筒或螺杆驱动的取心技术方案来实现取心提速,这需要良好的轴承悬挂系统来保证内筒的有效悬挂并实现双筒单动、适应井下动力入螺杆、涡轮等驱动的功能,现需要一种高寿命的轴承悬挂分流装置来解决这些问题。
发明内容
本发明提供了一种取心用密封分流悬挂装置,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有钻井取心分流悬挂装置存在使用寿命低、钻井液中的固相颗粒容易进入分流悬挂装置中造成轴承组件磨损的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的:一种取心用密封分流悬挂装置,包括上接头、限位接头、内筒连接轴和密封堵头,上接头下部内侧固定连接有限位接头,限位接头内部密封滑动安装有内筒连接轴,限位接头上部内侧设有内环槽,对应内筒连接轴上方位置的内环槽内壁上固定连接有密封堵头,限位接头、内筒连接轴和密封堵头之间围合形成封闭腔室,内环槽内壁和内筒连接轴外侧壁之间安装有轴承,限位接头侧壁上贯穿设置有平行于限位接头的轴向且和与上接头内部连通的循环孔,内筒连接轴底面上设有上端封闭下端开口的泄压通道,泄压通道下部内侧固定连接有球座,球座内孔中设有钢球,对应钢球上方位置的泄压通道内设有钢球挡板,对应限位接头和钢球挡板之间位置的内筒连接轴外侧壁上设有与泄压通道连通的泄压孔,上接头下部外侧和内筒连接轴下部外侧均设有连接螺纹。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
上述内环槽内壁和内筒连接轴外侧壁之间可安装有上下两个轴承,上方轴承为圆柱滚子轴承,下方轴承为深沟球轴承,下方轴承底端坐于内环槽底壁上,对应两个轴承之间位置的内筒连接轴外侧设有限位环台,限位环台和密封堵头配合用于对上方轴承限位,限位环台和内环槽底壁配合用于对下方轴承限位,限位环台外侧与内环槽内壁间具有一定间隙;密封堵头底部设有与封闭腔室连通的润滑油储存腔。
上述球座内孔可包括由上至下依次连通的上大下小的锥台孔段和直孔段,锥台孔段上端直径大于钢球直径,锥台孔段下端直径小于钢球直径,钢球坐于锥台孔段内壁上,钢球挡板为卡簧,卡簧通过设置在泄压通道内壁上的卡簧安装槽安装在泄压通道内,卡簧内径小于钢球直径。
上述密封堵头上端可固定连接有位于限位接头上方的分流盘,分流盘外侧壁和上接头内壁密封配合或间隙配合,分流盘上分布有过流孔,过流孔的直径小于循环孔的直径。
上述上接头和限位接头可通过螺纹固定连接在一起,上接头和限位接头之间安装有密封圈,密封堵头和内环槽内壁通过螺纹固定连接在一起,密封堵头和内环槽内壁之间安装有密封圈。
上述限位接头和内筒连接轴之间可安装有密封圈;或,限位接头下端内侧设有安装环槽,安装环槽内壁上通过螺纹固定连接有套装在内筒连接轴外侧的密封套,密封套和内筒连接轴之间安装有密封圈,密封套和安装环槽内壁之间安装有密封圈,对应限位接头下方位置的密封套侧壁上设有平行于密封套径向的安装孔。
本发明结构合理而紧凑,使用方便,其通过将轴承设置在由限位接头、内筒连接轴和密封堵头围合形成封闭腔室内,由此避免了因钻井液中的固相颗粒进入轴承中而导致轴承磨损的情况发生,延长了轴承的使用寿命,另外钻井液通过循环孔时能对轴承起到冷却作用,降低轴承工作温度,进一步延长其使用寿命,不仅可用于直井定向井取心使用,亦可用于水平井水平段取心使用,现场安装方便。
附图说明
附图1为本发明实施一的主视剖视结构示意图。
附图2为本发明实施一使用状态下的上部的主视局部剖视结构示意图。
附图3为本发明实施一使用状态下的下部的主视局部剖视结构示意图。
附图4为本发明实施例二的主视剖视结构示意图。
附图中的编码分别为:1为上接头,2为限位接头,3为内筒连接轴,4为密封堵头,5为内环槽,6为循环孔,7为泄压通道,8为球座,9为钢球,10为钢球挡板,11为泄压孔,12为圆柱滚子轴承,13为深沟球轴承,14为限位环台,15为润滑油储存腔,16为锥台孔段,17为直孔段,18为分流盘,19为过流孔,20为密封圈,21为密封套,22为安装孔,23为外筒,24为内筒,25为取心钻头,26为抓取装置。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中,为了便于描述,各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的,如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:
实施一:如附图1-3所示,该取心用密封分流悬挂装置包括上接头1、限位接头2、内筒连接轴3和密封堵头4,上接头1下部内侧固定连接有限位接头2,限位接头2内部密封滑动安装有内筒连接轴3,限位接头2上部内侧设有内环槽5,对应内筒连接轴3上方位置的内环槽5内壁上固定连接有密封堵头4,限位接头2、内筒连接轴3和密封堵头4之间围合形成封闭腔室,内环槽5内壁和内筒连接轴3外侧壁之间安装有轴承,限位接头2侧壁上贯穿设置有平行于限位接头2的轴向且和与上接头1内部连通的循环孔6,内筒连接轴3底面上设有上端封闭下端开口的泄压通道7,泄压通道7下部内侧固定连接有球座8,球座8内孔中设有钢球9,对应钢球9上方位置的泄压通道7内设有钢球挡板10,对应限位接头2和钢球挡板10之间位置的内筒连接轴3外侧壁上设有与泄压通道7连通的泄压孔11,上接头1下部外侧和内筒连接轴3下部外侧均设有连接螺纹。根据需求,限位接头2为筒形,限位接头2侧壁上沿限位接头2周向间隔均布有多个循环孔6,与本实施中,循环孔6为12个,现有的钻井取心工具包括外筒23、内筒24、取心钻头25和抓取装置25,外筒23下端固定安装有取心钻头25,内筒24下端固定安装有抓取装置26,在取心作业时,将内筒24固定安装在内筒连接轴3下部外侧,将外筒23固定安装在上接头1下部外侧,取心钻头下钻到底后,开泵循环钻井液,工具串内的钻井液经上接头1进入到循环孔6中,后进入内筒24和外筒23之间的环空间隙内,并从取心钻头循环到环空,而当内筒24中产生憋压时,压力气体将推动钢球9上移导通泄压通道7和球座8内孔,内筒24中压力气体经泄压孔11排出,当内筒24压力减小后,钢球9复位,整个钻井取心过程中,由于轴承位于限位接头2、内筒连接轴3和密封堵头4之间围合形成封闭腔室内,由此避免了因钻井液中的固相颗粒进入轴承中而导致轴承磨损的情况发生,延长了轴承的使用寿命,另外钻井液通过循环孔6时能对轴承起到冷却作用,降低轴承工作温度,进一步延长其使用寿命。本设计结构简单,现场安装、更换方便,不仅可用于直井定向井取心使用,亦可用于水平井水平段取心使用,可配套螺杆、涡轮等井下动力高转速取心使用,解决了轴承寿命短及岩心入筒困难等问题,满足现场需求。
可根据实际需要,对上述实施例一作进一步优化或/和改进:
如附图1所示,内环槽5内壁和内筒连接轴3外侧壁之间安装有上下两个轴承,上方轴承为圆柱滚子轴承12,下方轴承为深沟球轴承13,下方轴承底端坐于内环槽5底壁上,对应两个轴承之间位置的内筒连接轴3外侧设有限位环台14,限位环台14和密封堵头4配合用于对上方轴承限位,限位环台14和内环槽5底壁配合用于对下方轴承限位,限位环台14外侧与内环槽5内壁间具有一定间隙;密封堵头4底部设有与封闭腔室连通的润滑油储存腔15。根据需求,限位环台14下端面外径小于深沟球轴承13内圈外径,由此限位环台14下端坐于深沟球轴承13上时不会影响深沟球轴承13内圈的转动,圆柱滚子轴承12、深沟球轴承13的内圈和内筒连通轴外侧壁过盈配合,圆柱滚子轴承12、深沟球轴承13的外圈和内环槽5内壁过盈配合,通过两个轴承实现内筒连接轴3和限位接头2转动连接,有利于扶正外筒,通过设置润滑油储存腔15由此可存储入润滑油,保证圆柱滚子轴承12、深沟球轴承13的有效润滑,延长轴承使用寿命。
如附图1所示,球座8内孔包括由上至下依次连通的上大下小的锥台孔段16和直孔段17,锥台孔段16上端直径大于钢球9直径,锥台孔段16下端直径小于钢球9直径,钢球9坐于锥台孔段16内壁上,钢球挡板10为卡簧,卡簧通过设置在泄压通道7内壁上的卡簧安装槽安装在泄压通道7内,卡簧内径小于钢球9直径。钢球挡板10为卡簧,由此便于安装,取心作业时,当内筒中产生憋压,压力气体将推动钢球9上移直至与卡簧相抵,此时泄压通道7和球座8内孔全程导通,内筒中压力气体经泄压孔11排出,当内筒压力减小后,钢球9复位再次封堵球座8内孔。
如附图1所示,密封堵头4上端固定连接有位于限位接头2上方的分流盘18,分流盘18外侧壁和上接头1内壁密封配合或间隙配合,分流盘18上分布有过流孔19,过流孔19的直径小于循环孔6的直径。由于钻井液中含有固体颗粒,过流孔19的直径小于循环孔6的直径,由此可防止固体颗粒通过分流盘18。
如附图1所示,上接头1和限位接头2通过螺纹固定连接在一起,上接头1和限位接头2之间安装有密封圈20,密封堵头4和内环槽5内壁通过螺纹固定连接在一起,密封堵头4和内环槽5内壁之间安装有密封圈20。采用螺纹连接的方式便于上接头1、限位接头2、密封堵头4间的快速拆装,通过设置密封圈20保证上接头1与限位接头2、密封堵头4与限位接头2连接的密封性。
如附图1所示,限位接头2和内筒连接轴3之间安装有密封圈20。由此保证限位接头2和内筒连接轴3之间的连接密封性。
实施例二:如附图4所示,本实施例与实施一的不同点仅在于:限位接头2下端内侧设有安装环槽,安装环槽内壁上通过螺纹固定连接有套装在内筒连接轴3外侧的密封套21,密封套21和内筒连接轴3之间安装有密封圈20,密封套21和安装环槽内壁之间安装有密封圈20,对应限位接头2下方位置的密封套21侧壁上设有平行于密封套21径向的安装孔22。通过设置安装孔22,由此可利用扳手工具插入至安装孔中转动密封套21实现密封套21的拆装。
以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种取心用密封分流悬挂装置,其特征在于包括上接头、限位接头、内筒连接轴和密封堵头,上接头下部内侧固定连接有限位接头,限位接头内部密封滑动安装有内筒连接轴,限位接头上部内侧设有内环槽,对应内筒连接轴上方位置的内环槽内壁上固定连接有密封堵头,限位接头、内筒连接轴和密封堵头之间围合形成封闭腔室,内环槽内壁和内筒连接轴外侧壁之间安装有轴承,限位接头侧壁上贯穿设置有平行于限位接头的轴向且和与上接头内部连通的循环孔,内筒连接轴底面上设有上端封闭下端开口的泄压通道,泄压通道下部内侧固定连接有球座,球座内孔中设有钢球,对应钢球上方位置的泄压通道内设有钢球挡板,对应限位接头和钢球挡板之间位置的内筒连接轴外侧壁上设有与泄压通道连通的泄压孔,上接头下部外侧和内筒连接轴下部外侧均设有连接螺纹。
2.根据权利要求1所述的取心用密封分流悬挂装置,其特征在于内环槽内壁和内筒连接轴外侧壁之间安装有上下两个轴承,上方轴承为圆柱滚子轴承,下方轴承为深沟球轴承,下方轴承底端坐于内环槽底壁上,对应两个轴承之间位置的内筒连接轴外侧设有限位环台,限位环台和密封堵头配合用于对上方轴承限位,限位环台和内环槽底壁配合用于对下方轴承限位,限位环台外侧与内环槽内壁间具有一定间隙;密封堵头底部设有与封闭腔室连通的润滑油储存腔。
3.根据权利要求1或2所述的取心用密封分流悬挂装置,其特征在于球座内孔包括由上至下依次连通的上大下小的锥台孔段和直孔段,锥台孔段上端直径大于钢球直径,锥台孔段下端直径小于钢球直径,钢球坐于锥台孔段内壁上,钢球挡板为卡簧,卡簧通过设置在泄压通道内壁上的卡簧安装槽安装在泄压通道内,卡簧内径小于钢球直径。
4.根据权利要求1或2所述的取心用密封分流悬挂装置,其特征在于密封堵头上端固定连接有位于限位接头上方的分流盘,分流盘外侧壁和上接头内壁密封配合或间隙配合,分流盘上分布有过流孔,过流孔的直径小于循环孔的直径。
5.根据权利要求3所述的取心用密封分流悬挂装置,其特征在于密封堵头上端固定连接有位于限位接头上方的分流盘,分流盘外侧壁和上接头内壁密封配合或间隙配合,分流盘上分布有过流孔,过流孔的直径小于循环孔的直径。
6.根据权利要求1或2或5所述的取心用密封分流悬挂装置,其特征在于上接头和限位接头通过螺纹固定连接在一起,上接头和限位接头之间安装有密封圈,密封堵头和内环槽内壁通过螺纹固定连接在一起,密封堵头和内环槽内壁之间安装有密封圈。
7.根据权利要求3所述的取心用密封分流悬挂装置,其特征在于上接头和限位接头通过螺纹固定连接在一起,上接头和限位接头之间安装有密封圈,密封堵头和内环槽内壁通过螺纹固定连接在一起,密封堵头和内环槽内壁之间安装有密封圈。
8.根据权利要求4所述的取心用密封分流悬挂装置,其特征在于上接头和限位接头通过螺纹固定连接在一起,上接头和限位接头之间安装有密封圈,密封堵头和内环槽内壁通过螺纹固定连接在一起,密封堵头和内环槽内壁之间安装有密封圈。
9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的取心用密封分流悬挂装置,其特征在于限位接头和内筒连接轴之间安装有密封圈;或,限位接头下端内侧设有安装环槽,安装环槽内壁上通过螺纹固定连接有套装在内筒连接轴外侧的密封套,密封套和内筒连接轴之间安装有密封圈,密封套和安装环槽内壁之间安装有密封圈,对应限位接头下方位置的密封套侧壁上设有平行于密封套径向的安装孔。
10.根据权利要求3所述的取心用密封分流悬挂装置,其特征在于限位接头和内筒连接轴之间安装有密封圈;或,限位接头下端内侧设有安装环槽,安装环槽内壁上通过螺纹固定连接有套装在内筒连接轴外侧的密封套,密封套和内筒连接轴之间安装有密封圈,密封套和安装环槽内壁之间安装有密封圈,对应限位接头下方位置的密封套侧壁上设有平行于密封套径向的安装孔。
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