CN205089256U - 随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构 - Google Patents
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Abstract
一种随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构，应用于随钻工具中，该随钻工具包含随钻工具外壳和旋转轴，所述随钻工具外壳与井壁之间为环空，所述随钻工具外壳内为水眼，所述旋转轴的一侧设有旋转密封腔，所述旋转密封腔相对旋转轴的一侧连通有一储油腔，所述储油腔内设有可进行伸缩移动的平衡件，且所述储油腔相对于旋转密封腔的另一端设有一引压流道；由此，本实用新型可以应用于某些随钻工具，在这些工具中实现旋转密封腔内的油压不受旋转密封泄漏的影响，保持其与钻井液压力差值的稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油钻采的技术领域，尤其涉及一种随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构。
背景技术
有一些用于油气井的随钻工具的执行机构由旋转轴驱动。旋转轴的动力可能来自于电机(或/和减速箱)，也可能是液压系统中的液压马达等。当电机-减速箱或液压系统要求不能暴露在井内流体(钻井液)中时，通常需要在旋转轴上安装旋转密封将电机-减速箱或液压系统与井内流体(钻井液)隔离开，此时旋转密封的效果很有可能成为工具能否正常工作的关键。但是油气井的随钻工具有时要承受高压(可能达到140MPa)，此时旋转密封的效果通常不理想，加之井内流体(钻井液)中通常含有磨料并且旋转密封在井下工作时间长，旋转密封的效果更加不理想。为了解决这个问题，通常在旋转密封的密封腔内注油，并设法保持密封腔内油液的压力与外面钻井液的压力基本平衡并略大于钻井液的压力。为此旋转密封的密封腔需要微正压压力平衡及补油装置。现有的微正压压力平衡及补油装置有活塞+弹簧、胶囊+弹簧和波纹管三类，原理都是当旋转密封腔内油液体积由于温度压力变化及旋转密封泄漏而发生变化时装置发生变形对旋转密封腔内油液进行补充，同时利用弹簧或波纹管的弹性力提供微弱的正压力。上述三类装置在使用过程中都存在不足，即随着温度、压力的变化尤其是旋转密封腔内油液的泄漏，弹簧或波纹管的变形发生变化，导致弹性力不稳定，由此产生油液压力与钻井液压力差值不稳定的问题，影响了装置的使用效果。
为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构，以克服上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构，其结构简单，操作方便，可以应用于某些随钻工具(轴旋转与钻井液循环流动同时发生)，在这些工具中实现旋转密封腔内的油压不受旋转密封泄漏的影响，保持其与旋转密封外钻井液压力差值(微正压)的稳定。
为解决上述问题，本实用新型公开了一种随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构，应用于随钻工具中，该随钻工具包含随钻工具外壳和旋转轴，所述随钻工具外壳与井壁之间为环空，所述随钻工具外壳内为水眼，其特征在于：
所述旋转轴的一侧设有旋转密封腔，所述旋转密封腔相对旋转轴的一侧连通有一储油腔，所述储油腔内设有可进行伸缩移动的平衡件，且所述储油腔相对于旋转密封腔的另一端设有一引压流道。
其中：所述平衡件为一能沿储油腔上下移动的密封活塞，且密封活塞的周缘设有密封环以将储油腔进行分隔。
其中：所述平衡件为一胶囊，所述胶囊的下端周缘固定于储油腔靠近旋转密封腔的一端，所述胶囊的本体为弹性伸缩件。
其中：所述弹性伸缩件为波纹状。
其中：所述引压流道连通所述储油腔和环空或水眼。
其中：所述旋转轴的周缘设有旋转密封，所述旋转密封为密封圈。
通过上述结构可知，本实用新型的随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构具有如下效果：
1、可以应用于某些随钻工具(轴旋转与钻井液循环流动同时发生)，在这些工具中实现旋转密封腔内的油压不受旋转密封泄漏的影响，保持其与钻井液压力差值(微正压)的稳定。
2、钻井液不循环时装置旋转密封腔内油压与外面钻井液的压力完全相同，此时旋转密封不会产生泄漏，从而可以增加随钻工具的使用寿命。
本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本实用新型的随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构的剖视图。
图2显示了本实用新型另一实施例的剖视图。
图3显示了本实用新型另一实施例的剖视图。
图4显示了本实用新型另一实施例的剖视图。
附图标记：
1、井壁，2、水眼，3、环空，4、密封活塞，5、胶囊，6、储油腔，7、旋转密封腔，8、旋转轴，9、旋转密封，10、引压流道，11、随钻工具外壳。
具体实施方式
其中，图1为使用密封活塞隔离储油腔并从钻具水眼内提取压力的微正压压力平衡及补油结构的剖面示意图；图2为使用胶囊隔离储油腔并从钻具水眼内提取压力的微正压压力平衡及补油结构的剖面示意图；图3为使用密封活塞隔离储油腔并从环空提取压力的微正压压力平衡及补油结构的剖面示意图；图4为使用胶囊隔离储油腔并从环空提取压力的微正压压力平衡及补油结构的剖面示意图。
由此，本实用新型的随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构应用于随钻工具中，该随钻工具包含随钻工具外壳11和旋转轴8，所述随钻工具外壳11与井壁1之间为环空3，所述随钻工具外壳11内为水眼2，所述旋转轴8的一侧设有旋转密封腔7，所述旋转轴8的周缘设有旋转密封9，所述旋转密封9可为密封圈，优选为O型密封圈，其中，为实现压力平衡及补油，所述旋转密封腔7相对旋转轴8的一侧连通有一储油腔6，所述储油腔6内设有可进行伸缩移动的平衡件，且所述储油腔6相对于旋转密封腔7的另一端设有一引压流道10，由此，可通过平衡件的移动，并通过引压流道10的引流，实现将钻井液的压力引入，进而从储油腔6传递到旋转密封腔7，实现密封内油液与密封外泥浆的压力平衡及防止泥浆进入。
其中，由于具体结构的不同，可采用不同的方式，如图1和3所示，所述平衡件可为一密封活塞4，所述的密封活塞4可沿储油腔6上下移动，且密封活塞4的周缘设有密封环以将储油腔6进行分隔。
如图2和图4所示，所述平衡件可为一胶囊5，所述胶囊5的下端周缘固定于储油腔6靠近旋转密封腔7的一端，所述胶囊5的本体为弹性伸缩件，以适应压力的引入，可选的是，所述弹性伸缩件为波纹状。
参阅图1，带有旋转密封的随钻工具旋转轴需要布置在钻头水眼内，所述储油腔6通过引压流道10从水眼2内提取压力，钻井液是从图1中水眼内向钻头方向(即向下)流动，此时水眼流道上方的压力大于下方。本实施例的储油腔6与旋转密封腔7连通，以便油液在储油腔6和旋转密封腔7之间流动；储油腔6利用密封活塞4与钻井液隔开；储油腔6利用密封活塞4将钻井液的压力引入储油腔6进而传递到旋转密封腔7；将储油腔6和引压流道10布置在旋转密封9和旋转密封腔7的上方，并将引压流道10在井眼内钻井液流道的开口开在旋转密封9上方合适的位置以便在钻井液以给定流量流动时，引压流道10内钻井液的压力大于旋转密封9处钻井液压力合适的差值，为此引压流道10不必是直的流道。
参阅图2，钻头水眼内的钻井液是从图2中水眼内向钻头方向(即向下)流动，此时水眼流道上方的压力大于下方。本实施例的储油腔6与旋转密封腔7连通，以便油液在储油腔6和旋转密封腔7之间流动；储油腔6利用胶囊5与钻井液隔开；储油腔6利用胶囊5将钻井液的压力引入储油腔6进而传递到旋转密封腔7；将储油腔6和引压流道10布置在旋转密封9和旋转密封腔7的上方，并将引压流道10在井眼内钻井液流道的开口开在旋转密封9上方合适的位置以便在钻井液以给定流量流动时，引压流道10内钻井液的压力大于旋转密封9处钻井液压力合适的差值，为此引压流道10不必是直的流道。
参阅图3，带有旋转密封的随钻工具旋转轴需要布置在随钻工具外壳内并暴露于环空钻井液之中，环空内的钻井液是从图3中环空内向钻头反方向(即向上)流动，此时环空流道下方的压力大于上方。本实施例的储油腔6与旋转密封腔7连通，以便油液在储油腔6和旋转密封腔7之间流动；储油腔6利用密封活塞4与钻井液隔开；储油腔6利用密封活塞4将钻井液的压力引入储油腔6进而传递到旋转密封腔7；将储油腔6和引压流道10布置在旋转密封9和旋转密封腔7的下方，并将引压流道10在环空内钻井液流道的开口开在旋转密封9下方合适的位置以便在钻井液以给定流量流动时，引压流道10内钻井液的压力大于旋转密封9处钻井液压力合适的差值，为此引压流道10不必是直的流道。
参阅图4，带有旋转密封的随钻工具旋转轴需要布置在随钻工具外壳内并暴露于环空钻井液之中，环空内的钻井液是从图4中环空内向钻头反方向(即向上)流动，此时环空流道下方的压力大于上方。本实施例的储油腔6与旋转密封腔7连通，以便油液在储油腔6和旋转密封腔7之间流动；储油腔6利用胶囊5与钻井液隔开；储油腔6利用胶囊5将钻井液的压力引入储油腔6进而传递到旋转密封腔7；将储油腔6和引压流道10布置在旋转密封9和旋转密封腔7的下方，并将引压流道10在环空内钻井液流道的开口开在旋转密封9下方合适的位置以便在钻井液以给定流量流动时，引压流道10内钻井液的压力大于旋转密封9处钻井液压力合适的差值，为此引压流道10不必是直的流道。
由此可见，本实用新型的优点在于：
1、可以应用于某些随钻工具(轴旋转与钻井液循环流动同时发生)，在这些旋转导向工具中实现旋转密封腔内的油压不受旋转密封泄漏的影响，保持其与钻井液压力差值(微正压)的稳定。
2、钻井液不循环时装置旋转密封腔内油压与外面钻井液的压力完全相同，此时旋转密封不会产生泄漏，从而可以增加随钻工具的使用寿命。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
Claims (6)
1.一种随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构，应用于随钻工具中，该随钻工具包含随钻工具外壳和旋转轴，所述随钻工具外壳与井壁之间为环空，所述随钻工具外壳内为水眼，其特征在于：
所述旋转轴的一侧设有旋转密封腔，所述旋转密封腔相对旋转轴的一侧连通有一储油腔，所述储油腔内设有可进行伸缩移动的平衡件，且所述储油腔相对于旋转密封腔的另一端设有一引压流道。
2.如权利要求1所述的微正压压力平衡及补油结构，其特征在于：所述平衡件为一能沿储油腔上下移动的密封活塞，且密封活塞的周缘设有密封环以将储油腔进行分隔。
3.如权利要求1所述的微正压压力平衡及补油结构，其特征在于：所述平衡件为一胶囊，所述胶囊的下端周缘固定于储油腔靠近旋转密封腔的一端，所述胶囊的本体为弹性伸缩件。
4.如权利要求3所述的微正压压力平衡及补油结构，其特征在于：所述弹性伸缩件为波纹状。
5.如权利要求1-4中任一所述的微正压压力平衡及补油结构，其特征在于：所述引压流道连通所述储油腔和环空或水眼。
6.如权利要求1-4中任一所述的微正压压力平衡及补油结构，其特征在于：所述旋转轴的周缘设有旋转密封，所述旋转密封为密封圈。
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| CN201520838542.6U CN205089256U (zh) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | 随钻工具旋转密封的微正压压力平衡及补油结构 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108167259A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-15 | 中国石油集团西部钻探工程有限公司 | 作动组件和井下工具液压模块 |
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2015
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