CN201184160Y - 旋转防顶密封装置 - Google Patents

Abstract

旋转防顶密封装置是石油钻井或修井作业过程中的安全工具。上法兰下部设有楔形凸块与上壳体连接，上壳体与下壳体连接，下壳体与下法兰连接；上壳体内的卡瓦座上设有燕尾槽与卡瓦侧面燕尾形凸块匹配，控制卡瓦套上设有燕尾槽与卡瓦底面燕尾形凸块相配合，控制卡瓦套外侧下部、控制套旋转轴承、手柄连接固定，下壳体侧壁有滑道可使手柄上下运动，手柄下面连接弹簧，弹簧设置在下壳体的基座上，基座、活塞和下壳体密闭形成液压空腔，并与输液管连接，活塞下面连接一对推力轴承，推力轴承夹持有胶筒，胶筒上下两端外侧各设有一个球轴承。本实用新型的推广能降低石油钻井或修井作业的风险，避免事故发生，减少经济损失，安全生产的被动性改为主动性。

Description

旋转防顶密封装置

技术领域：

本实用新型应用于采油钻井施工、修井作业领域，尤其涉及一种封井器。

背景技术：

钻探部分新井时，当钻具钻开高压力地层瞬间，往往会发生钻具被顶出井筒，造成人员伤亡或财产的损失。在油田开发过程中，需要把产量较低的油、气井进行短期的封闭来恢复这些井的地层压力和产能，通常在井口以下30米-50米的位置分段灌注水泥帽封井。随着勘探开发科技的进步，有些需要进行修复利用。由于长时间的封闭和一些地下的因素(如地层压力串动、套管腐蚀损坏、地震等)，油层顶部和井口以下30米-50米的水泥柱空间要聚集一股相当大的地层压力。当施工人员将水泥柱钻开时，由于钻具的负荷较轻(一般在10根钻具以内)，强大的地层压力会将这些钻具喷出井筒，造成巨大的经济损失和安全事故。

现有技术有：1、在作业井口上加装一内径与所作业油管外径相同的法兰盘。当地层压力将钻具上顶时，通过卡住油管接箍来防止油管的喷出，其缺点是过于简单，且管柱周围不密封，不能起到防喷作用；2、申请号为200520031726.8的新型防顶防喷封井器，其特点是可有效地防止油管的喷出，但缺点是其装置的下端部的柔性囊体由于管柱的摩擦损伤，不能有效的防止管内液体的喷出；3、申请号为200520000276.6的自紧式防顶卡瓦，其特点能防止油管的喷出，但缺点是没有密封装置，不能防止管内液体的喷出。本实用新型在有效防止油管上顶的同时，密封体不被油管摩擦损伤，可有效的防止管内液体的喷出。

发明内容：

为了避免油管上喷事故的发生，我们根据现场经验，依据锥面卡紧与旋转密封的原理，设计出本实用新型。本实用新型在有效防止油管上顶的同时，密封体不被油管摩擦损伤，可有效的防止管内液体的喷出。

本实用新型提供的技术方案是：

旋转防顶密封装置，其主要由上法兰、上壳体、卡瓦座、卡瓦、下法兰构成，还包括圆锥滚子轴承、控制卡瓦套、控制套旋转轴承、手柄、弹簧、推力轴承、球轴承、胶筒、下壳体、输液管、活塞、胶筒管；上法兰下部设有楔形凸块与上壳体连接，上壳体与下壳体连接，下壳体与下法兰连接；上法兰下设置圆锥滚子轴承并与上法兰下部的楔形凸块相匹配，圆锥滚子轴承向下与卡瓦座连接，内壁呈锥体的卡瓦座内壁上设有燕尾槽与卡瓦侧面燕尾形凸块相配合，卡瓦可以在卡瓦座内壁上的燕尾槽上滑动，卡瓦与控制卡瓦套连接，控制卡瓦套上部水平方向上设有燕尾槽与卡瓦底面燕尾形凸块相配合，卡瓦可以在控制卡瓦套上部的燕尾槽上滑动，控制卡瓦套外侧下部、控制套旋转轴承、手柄连接固定同步运动，下壳体侧壁开有通孔的滑道可使手柄上下运动，手柄下面连接弹簧，弹簧设置在下壳体内壁突出的基座，基座、活塞和下壳体密闭形成液压空腔，液压空腔通过输液管进出液体驱动活塞，活塞和基座向下连接推力轴承，推力轴承在胶筒管内上下运动挤压胶筒，胶筒管上下两端外侧分别有一个球轴承相互配合，下法兰通过一个推力轴承支撑胶筒。

所述胶筒的内壁和/或外壁轮廓线呈波浪形。

本实用新型具有密封性能好，所承受的压力远远高于地层压力；能实现管柱的自由起下；管柱可在所述旋转防顶密封装置内高速旋转而不影响所述旋转防顶密封装置防顶与密封的功能。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

上法兰1  圆锥滚子轴承2  卡瓦座3  卡瓦4  控制卡瓦套5  控制套旋转轴承6手柄7  弹簧8  液压空腔9  推力轴承10  球轴承11  胶筒12  下法兰13  上壳体14  下壳体15  输液管16  活塞17  胶筒管18

具体实施例

下面结合附图描述一下本实用新型采用的技术方案：

实施例中上法兰1下部设有楔形凸块与上壳体14连接，上壳体14与下壳体15连接，下壳体15与下法兰13连接；上法兰1下设置圆锥滚子轴承2并与上法兰1下部的楔形凸块相匹配，圆锥滚子轴承2向下与卡瓦座3连接，内壁呈锥体的卡瓦座3内壁上设有燕尾槽与卡瓦4侧面燕尾形凸块相配合，卡瓦4可以在卡瓦座3内壁上的燕尾槽上滑动，卡瓦4与控制卡瓦套5连接，控制卡瓦套5上部水平方向上设有燕尾槽与卡瓦4底面燕尾形凸块相配合，卡瓦4可以在控制卡瓦套5上部的燕尾槽上滑动，控制卡瓦套5外侧下部、控制套旋转轴承6手柄7连接固定同步运动，下壳体15侧壁开有通孔的滑道可使手柄7上下运动，手柄7下面连接弹簧8，弹簧8设置在下壳体15内壁突出的基座，基座、活塞17和下壳体15密闭形成液压空腔9，液压空腔9通过输液管16进出液体驱动活塞17，活塞17和基座向下连接推力轴承10，推力轴承10在胶筒管18内上下运动挤压胶筒12，胶筒管18上下两端外侧分别有一个球轴承11相互配合，下法兰13通过一个推力轴承10支撑胶筒12。

下法兰13与上法兰1分别连接井口和井口其它装置；卡瓦4可在内壁设有燕尾槽且上小下大的锥形卡瓦座3内自由上下运动；控制卡瓦套5在弹簧8的作用下，带动其上端连接的卡瓦4向上运动，控制卡瓦套5外侧下部、控制套旋转轴承6手柄7连接固定同步运动，手柄7可使控制卡瓦套5向下运动；卡瓦座3的上端连接圆锥滚子轴承2，控制套旋转轴承6连接在控制卡瓦套5的下端，圆锥滚子轴承2和控制套旋转轴承6两个轴承可实现卡瓦座3带动卡瓦4旋转；向下壳体15内壁突出的基座、活塞17和下壳体15密闭形成的液压空腔9内注入液体，然后活塞17通过推力轴承10挤压胶筒12，胶筒12在两个推力轴承10和外侧的两个球轴承11的作用下可旋转。

所述胶筒12的外壁轮廓线呈波浪形。

当钻具受到油层压力上喷时，卡瓦座3内的卡瓦4在上小下大锥面作用下，会把管柱死死抱住，防止管柱继续上顶，同时，胶筒12在液压空腔9内液体压力作用下被压缩把管柱与套管之间的环形空间密封；圆锥滚子轴承2、控制套旋转轴承6、两个推力轴承10和两个球轴承11可保证所述旋转防顶密封装置的工作部件旋转；当地层压力被释放后或作业过程中需要起下管柱时，手柄7下压使控制卡瓦套5带动卡瓦4下行，卡瓦4放开管柱，使管柱能自由起下。

Claims (2)

1、旋转防顶密封装置，其主要由上法兰(1)、上壳体(14)、卡瓦座(3)、卡瓦(4)、下法兰(13)构成，其特征在于：还包括圆锥滚子轴承(2)、控制卡瓦套(5)、控制套旋转轴承(6)、手柄(7)、弹簧(8)、推力轴承(10)、球轴承(11)、胶筒(12)、下壳体(15)、输液管(16)、活塞(17)、胶筒管(18)；上法兰(1)下部设有楔形凸块与上壳体(14)连接，上壳体(14)与下壳体(15)连接，下壳体(15)与下法兰(13)连接；上法兰(1)下设置圆锥滚子轴承(2)并与上法兰(1)下部的楔形凸块相匹配，圆锥滚子轴承(2)向下与卡瓦座(3)连接，内壁呈锥体的卡瓦座(3)内壁上设有燕尾槽与卡瓦(4)侧面燕尾形凸块相配合，卡瓦(4)可以在卡瓦座(3)内壁上的燕尾槽上滑动，卡瓦(4)与控制卡瓦套(5)连接，控制卡瓦套(5)上部水平方向上设有燕尾槽与卡瓦(4)底面燕尾形凸块相配合，卡瓦(4)可以在控制卡瓦套(5)上部的燕尾槽上滑动，控制卡瓦套(5)外侧下部、控制套旋转轴承(6)手柄(7)连接固定同步运动，下壳体(15)侧壁开有通孔的滑道可使手柄(7)上下运动，手柄(7)下面连接弹簧(8)，弹簧(8)设置在下壳体(15)内壁突出的基座，基座、活塞(17)和下壳体(15)密闭形成液压空腔(9)，液压空腔(9)通过输液管(16)进出液体驱动活塞(17)，活塞(17)和基座向下连接推力轴承(10)，推力轴承(10)在胶筒管(18)内上下运动挤压胶筒(12)，胶筒管(18)上下两端外侧分别有一个球轴承(11)相互配合，下法兰(13)通过一个推力轴承(10)支撑胶筒(12)。

2、根据权利要求1所述旋转防顶密封装置，其特征在于所述胶筒(12)的内壁和/或外壁轮廓线呈波浪形。