CN213205620U - 一种液压压缩式旋转密封一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液压压缩式旋转密封一体化装置，涉及油田修井施工设备技术领域，包括固定机构和旋转机构，所述固定机构和旋转机构同轴设置且中部均设有用于钻杆通过的通道；所述固定机构包括底座和外壳体，所述底座下端设有法兰盘，所述外壳体固定安装在底座上；所述旋转机构包括中心管、中心管连接座、旋转胶芯、压缩活塞、活塞缸套和压盖补芯装置，活塞缸套的缸壁上设有两个上下并排的液压针阀，分别对应压缩活塞外台阶座的上表面和下表面；在修井作业中本装置的两个液压针阀可根据井内压力的变化实时调节作用在压缩活塞上的液压力，当井内压力增大时，液泵通过液压针阀增大作用于压缩活塞外台阶座上表面的液压力，从而提升密封效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及油田修井施工设备技术领域，具体涉及一种液压压缩式旋转密封一体化装置。
背景技术
旋转自封封井器可有效防止井液从钻具和套管环形空间溢出，消除井液对修井作业带来的不安全因素。适用于井内有压力，又需要钻具上下活动和旋转的各种工序，如反循环洗井、高压冲砂、打捞造扣、套铣、磨铣等施工；目前，在进行冲砂和套铣施工过程中，在新疆施工的一些工区，如西北石油管理局塔河油田等油区，由于井比较深，一般在5000米——7000米之间，或者压力较大，传统的使用的旋转封井器，由于密封压力等级不够，常常导致冲砂或者套铣施工效率低，或者施工失败。
有些带专门配套液压装置的旋转封井器，由于其价格高，设备大，需要配备专门的液压装置，而不被现场采用。中国专利CN200920226981.6提供了一种液压旋转封井器，其包括壳体，所述壳体上固定连接有上盖，所述壳体内设有用于密封管柱和套管之间形成的环形空间的胶筒，所述胶筒上设有旋转体，所述壳体上设有进油口，所述胶筒的下方设有活塞，所述活塞和壳体之间以及旋转体和上盖之间均设有密封圈，所述胶筒上设有凹槽，所述胶筒与所述活塞之间设有让位空间；此专利技术中只设有一个进油口，不能根据井内压力的变化实时调节液压力，耐压能力不足，从而导致密封效果较差。
因此，现场需要一种耐井内压力较高，并且密封效果好的旋转一体式旋转密封装置。
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供了一种液压压缩式旋转密封一体化装置。
本实用新型的技术方案是：一种液压压缩式旋转密封一体化装置，包括固定机构和旋转机构，所述固定机构和旋转机构同轴设置且中部均设有用于钻杆通过的通道；所述固定机构包括底座和外壳体，所述底座下端设有法兰盘，所述外壳体固定安装在底座上；所述旋转机构包括中心管、中心管连接座、旋转胶芯、压缩活塞、活塞缸套和压盖补芯装置，所述中心管内腔上宽下窄，所述中心管外壁通过轴承与外壳体内壁转动密封连接，所述中心管下端外沿与底座之间设有密封圈，所述中心管连接座固定安装在中心管上端外沿处；所述旋转胶芯嵌套在中心管内腔中与中心管滑动连接，所述旋转胶芯中心轴位置设有用于钻杆通过的通孔，所述通孔内径略小于钻杆的外径；所述旋转胶芯上端与压缩活塞固定连接且二者外径相等同轴设置，所述压缩活塞上端外沿处设有外台阶座；所述活塞缸套固定安装在中心管连接座上端且二者同轴设置，所述压缩活塞上端滑动套装在活塞缸套内腔中，所述活塞缸套的缸壁上设有两个上下并排的液压针阀，分别对应压缩活塞外台阶座的上表面和下表面；所述压盖补芯装置固定安装在活塞缸套上端。
优选的，所述中心管与外壳体之间的轴承有两个，分别为推力球轴承和圆锥滚子轴承；所述推力球轴承和圆锥滚子轴承内圈分置于中心管上下外表面，所述推力球轴承外圈与外壳体之间设有轴承压帽，所述圆锥滚子轴承外圈固定在外壳体内表面上。
优选的，所述旋转胶芯为软质橡胶。
优选的，所述旋转胶芯通孔的上下两端为锥形喇叭口。
优选的，所述旋转胶芯通孔的上部横截面为方形，下部横截面为圆形。
优选的，所述旋转胶芯通孔中部设有凹槽。
优选的，所述中心管与底座之间的密封圈设有三条且上下并排设置。
优选的，所述外壳体与中心管之间设有密封圈。
本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：
（1）在修井作业中本装置的两个液压针阀可根据井内压力的变化实时调节作用在压缩活塞上的液压力，当井内压力增大时，液泵通过液压针阀增大作用于压缩活塞外台阶座上表面的液压力，从而提升密封效果；
（2）本装置中的推力球轴承用于承受轴向载荷，圆锥滚子轴承主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷，这两种轴承搭配使用可耐受修井时井内的高压，从而延长本装置的使用寿命；
（3）本装置中旋转胶芯通孔的内表面为方圆结合面，能密封方圆管柱，在随中心管一起旋转时密封方圆管柱，实现旋转密封功能；
（4）本装置中旋转胶芯通孔内的凹槽可进一步提升旋转胶芯受挤压时的密封效果，同时也可以放止旋转胶芯受挤压而撕裂，从而提升了旋转胶芯的耐压能力。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1、底座，101、法兰盘，2、外壳体，3、中心管，4、中心管连接座，5、旋转胶芯，501、通孔，502、锥形喇叭口，503、凹槽，6、压缩活塞，601、外台阶座，7、活塞缸套，8、压盖补芯装置，9、推力球轴承，10、圆锥滚子轴承，11、密封圈，12、液压针阀，13、轴承压帽。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例一
参照图1所示，一种液压压缩式旋转密封一体化装置，包括固定机构和旋转机构，固定机构和旋转机构同轴设置且中部均设有用于钻杆通过的通道；固定机构包括底座1和外壳体2，底座1下端设有法兰盘101，外壳体2固定安装在底座1上。
旋转机构包括中心管3、中心管连接座4、旋转胶芯5、压缩活塞6、活塞缸套7和压盖补芯装置8，中心管3内腔上宽下窄，中心管3外壁通过轴承与外壳体2内壁转动密封连接，中心管3下端外沿与底座1之间设有密封圈11，密封圈11与中心管3形成过盈配合保证中心管3旋转时密封井液不会进入外壳体2内腔损坏轴承；中心管连接座4固定安装在中心管3上端外沿处，中心管3与中心管连接座4通过螺纹连接成一整体，起旋转功能；旋转胶芯5为软质橡胶，嵌套在中心管3内腔中与中心管3滑动连接，旋转胶芯5中心轴位置设有用于钻杆通过的通孔501，通孔501内径略小于钻杆的外径；旋转胶芯5上端与压缩活塞6固定连接且二者外径相等同轴设置，压缩活塞6上端外沿处设有外台阶座601；活塞缸套7固定安装在中心管连接座4上端且二者同轴设置，压缩活塞6上端滑动套装在活塞缸套7内腔中，活塞缸套7的缸壁上设有两个上下并排的液压针阀12，分别对应压缩活塞6外台阶座601的上表面和下表面；压盖补芯装置8固定安装在活塞缸套7上端。
中心管3与外壳体2之间的轴承有两个，分别为推力球轴承9和圆锥滚子轴承10；推力球轴承9和圆锥滚子轴承10内圈分置于中心管3上下外表面，与中心管3外表面形成间隙配合；推力球轴承9外圈与外壳体2之间设有轴承压帽13，轴承压帽13与外壳体2螺纹连接起到紧固压紧推力球轴承9的作用；圆锥滚子轴承10外圈固定在外壳体2内表面上，形成间隙配合。
本实用新型在使用时，将本装置通过底座1上的法兰盘101安装在井口，将钻杆穿入本装置内，并与旋转胶芯5找正对中；通过液泵将液压力作用于压缩活塞6外台阶座601的上表面时，压缩活塞6向下移动压缩旋转胶芯5使旋转胶芯5变形抱紧钻杆；旋转机构中的旋转胶芯5、压缩活塞6及活塞缸套7组装完成后下部通过中心管连接座4与中心管3连接成一整体，钻杆转动时带动旋转机构一起旋转实现旋转密封。施工完成后，通过液泵将液压力作用于压缩活塞6外台阶座601的下表面，压缩活塞6向上移动，旋转胶芯5恢复原形并松开钻杆，实现钻杆的正常起下。
在进行修井作业时，本装置中的两个液压针阀12可根据井内压力的变化实时调节作用在压缩活塞6上的液压力，当井内压力增大时，液泵通过液压针阀12增大作用于压缩活塞6外台阶座601上表面的液压力，从而提升密封效果；本装置中的推力球轴承9用于承受轴向载荷，圆锥滚子轴承10主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷，这两种轴承搭配使用可耐受修井时井内的高压，从而延长本装置的使用寿命。
实施例二
参照图1所示，一种液压压缩式旋转密封一体化装置，包括固定机构和旋转机构，固定机构和旋转机构同轴设置且中部均设有用于钻杆通过的通道；固定机构包括底座1和外壳体2，底座1下端设有法兰盘101，外壳体2固定安装在底座1上。
旋转机构包括中心管3、中心管连接座4、旋转胶芯5、压缩活塞6、活塞缸套7和压盖补芯装置8，中心管3内腔上宽下窄，中心管3外壁通过轴承与外壳体2内壁转动密封连接，中心管3下端外沿与底座1之间设有密封圈11，密封圈11与中心管3形成过盈配合保证中心管3旋转时密封井液不会进入外壳体2内腔损坏轴承；中心管连接座4固定安装在中心管3上端外沿处，中心管3与中心管连接座4通过螺纹连接成一整体，起旋转功能；旋转胶芯5为软质橡胶，嵌套在中心管3内腔中与中心管3滑动连接，旋转胶芯5中心轴位置设有用于钻杆通过的通孔501，通孔501的上下两端为锥形喇叭口502，通孔501内径略小于钻杆的外径；旋转胶芯5上端与压缩活塞6固定连接且二者外径相等同轴设置，压缩活塞6上端外沿处设有外台阶座601；活塞缸套7固定安装在中心管连接座4上端且二者同轴设置，压缩活塞6上端滑动套装在活塞缸套7内腔中，活塞缸套7的缸壁上设有两个上下并排的液压针阀12，分别对应压缩活塞6外台阶座601的上表面和下表面；压盖补芯装置8固定安装在活塞缸套7上端。
中心管3与外壳体2之间的轴承有两个，分别为推力球轴承9和圆锥滚子轴承10；推力球轴承9和圆锥滚子轴承10内圈分置于中心管3上下外表面，与中心管3外表面形成间隙配合；推力球轴承9外圈与外壳体2之间设有轴承压帽13，轴承压帽13与外壳体2螺纹连接起到紧固压紧推力球轴承9的作用；圆锥滚子轴承10外圈固定在外壳体2内表面上，形成间隙配合。
作为本实用新型的一项优选实施例，本实施例与实施例一的不同点在于优化了旋转胶芯5的结构，具体为旋转胶芯5通孔501的上下两端为锥形喇叭口502；此设计在使用时可引导钻杆顺利的插入旋转胶芯5，起到了定位作用，方便了钻杆在穿入本装置时与旋转胶芯5的找正对中。
实施例三
参照图1所示，一种液压压缩式旋转密封一体化装置，包括固定机构和旋转机构，固定机构和旋转机构同轴设置且中部均设有用于钻杆通过的通道；固定机构包括底座1和外壳体2，底座1下端设有法兰盘101，外壳体2固定安装在底座1上。
旋转机构包括中心管3、中心管连接座4、旋转胶芯5、压缩活塞6、活塞缸套7和压盖补芯装置8，中心管3内腔上宽下窄，中心管3外壁通过轴承与外壳体2内壁转动密封连接，中心管3下端外沿与底座1之间设有密封圈11，密封圈11与中心管3形成过盈配合保证中心管3旋转时密封井液不会进入外壳体2内腔损坏轴承；中心管连接座4固定安装在中心管3上端外沿处，中心管3与中心管连接座4通过螺纹连接成一整体，起旋转功能；旋转胶芯5为软质橡胶，嵌套在中心管3内腔中与中心管3滑动连接，旋转胶芯5中心轴位置设有用于钻杆通过的通孔501，通孔501的上下两端为锥形喇叭口502，通孔501的上部横截面为方形下部横截面为圆形，并且通孔501内径略小于钻杆的外径；旋转胶芯5上端与压缩活塞6固定连接且二者外径相等同轴设置，压缩活塞6上端外沿处设有外台阶座601；活塞缸套7固定安装在中心管连接座4上端且二者同轴设置，压缩活塞6上端滑动套装在活塞缸套7内腔中，活塞缸套7的缸壁上设有两个上下并排的液压针阀12，分别对应压缩活塞6外台阶座601的上表面和下表面；压盖补芯装置8固定安装在活塞缸套7上端。
中心管3与外壳体2之间的轴承有两个，分别为推力球轴承9和圆锥滚子轴承10；推力球轴承9和圆锥滚子轴承10内圈分置于中心管3上下外表面，与中心管3外表面形成间隙配合；推力球轴承9外圈与外壳体2之间设有轴承压帽13，轴承压帽13与外壳体2螺纹连接起到紧固压紧推力球轴承9的作用；圆锥滚子轴承10外圈固定在外壳体2内表面上，形成间隙配合。
作为本实用新型的一项优选实施例，本实施例与实施例二的不同点在于进一步优化了旋转胶芯5的结构，具体为旋转胶芯5通孔501的上部横截面为方形，下部横截面为圆形；此设计既适用于方形钻杆也适用于圆形钻杆，在使用时可使旋转胶芯5内腔更为贴合不同类型的管柱，进一步提升了旋转胶芯5的密封效果。
旋转胶芯5通孔501的内表面为方圆结合面，能密封方圆管柱，在随中心管3一起旋转时密封方圆管柱，实现旋转密封功能。
实施例四
参照图1所示，一种液压压缩式旋转密封一体化装置，包括固定机构和旋转机构，固定机构和旋转机构同轴设置且中部均设有用于钻杆通过的通道；固定机构包括底座1和外壳体2，底座1下端设有法兰盘101，外壳体2固定安装在底座1上。
旋转机构包括中心管3、中心管连接座4、旋转胶芯5、压缩活塞6、活塞缸套7和压盖补芯装置8，中心管3内腔上宽下窄，中心管3外壁通过轴承与外壳体2内壁转动密封连接，中心管3下端外沿与底座1之间设有密封圈11，密封圈11与中心管3形成过盈配合保证中心管3旋转时密封井液不会进入外壳体2内腔损坏轴承；中心管连接座4固定安装在中心管3上端外沿处，中心管3与中心管连接座4通过螺纹连接成一整体，起旋转功能；旋转胶芯5为软质橡胶，嵌套在中心管3内腔中与中心管3滑动连接，旋转胶芯5中心轴位置设有用于钻杆通过的通孔501，通孔501的上下两端为锥形喇叭口502，通孔501的上部横截面为方形下部横截面为圆形，中部设有凹槽503，并且通孔501内径略小于钻杆的外径；旋转胶芯5上端与压缩活塞6固定连接且二者外径相等同轴设置，压缩活塞6上端外沿处设有外台阶座601；活塞缸套7固定安装在中心管连接座4上端且二者同轴设置，压缩活塞6上端滑动套装在活塞缸套7内腔中，活塞缸套7的缸壁上设有两个上下并排的液压针阀12，分别对应压缩活塞6外台阶座601的上表面和下表面；压盖补芯装置8固定安装在活塞缸套7上端。
中心管3与外壳体2之间的轴承有两个，分别为推力球轴承9和圆锥滚子轴承10；推力球轴承9和圆锥滚子轴承10内圈分置于中心管3上下外表面，与中心管3外表面形成间隙配合；推力球轴承9外圈与外壳体2之间设有轴承压帽13，轴承压帽13与外壳体2螺纹连接起到紧固压紧推力球轴承9的作用；圆锥滚子轴承10外圈固定在外壳体2内表面上，形成间隙配合。
作为本实用新型的一项优选实施例，本实施例与实施例三的不同点在于进一步优化了旋转胶芯5的结构，具体为旋转胶芯5通孔501中部设有凹槽503。
在使用时，压缩活塞6向下移动压缩旋转胶芯5，旋转胶芯5受压变形，凹槽503为旋转胶芯5的形变提供了一定的余量空间，使旋转胶芯5紧紧的环抱钻杆；凹槽503的设置可进一步提升旋转胶芯5受挤压时的密封效果，同时也可以防止旋转胶芯5受挤压而撕裂，从而提升了旋转胶芯5的耐压能力。
实施例五
参照图1所示，一种液压压缩式旋转密封一体化装置，包括固定机构和旋转机构，固定机构和旋转机构同轴设置且中部均设有用于钻杆通过的通道；固定机构包括底座1和外壳体2，底座1下端设有法兰盘101，外壳体2固定安装在底座1上。
旋转机构包括中心管3、中心管连接座4、旋转胶芯5、压缩活塞6、活塞缸套7和压盖补芯装置8，中心管3内腔上宽下窄，中心管3外壁通过轴承与外壳体2内壁转动密封连接，中心管3下端外沿与底座1之间设有密封圈11，密封圈11与中心管3形成过盈配合保证中心管3旋转时密封井液不会进入外壳体2内腔损坏轴承；中心管连接座4固定安装在中心管3上端外沿处，中心管3与中心管连接座4通过螺纹连接成一整体，起旋转功能；旋转胶芯5为软质橡胶，嵌套在中心管3内腔中与中心管3滑动连接，旋转胶芯5中心轴位置设有用于钻杆通过的通孔501，通孔501内径略小于钻杆的外径；旋转胶芯5上端与压缩活塞6固定连接且二者外径相等同轴设置，压缩活塞6上端外沿处设有外台阶座601；活塞缸套7固定安装在中心管连接座4上端且二者同轴设置，压缩活塞6上端滑动套装在活塞缸套7内腔中，活塞缸套7的缸壁上设有两个上下并排的液压针阀12，分别对应压缩活塞6外台阶座601的上表面和下表面；压盖补芯装置8固定安装在活塞缸套7上端。
中心管3与外壳体2之间的轴承有两个，分别为推力球轴承9和圆锥滚子轴承10；推力球轴承9和圆锥滚子轴承10内圈分置于中心管3上下外表面，与中心管3外表面形成间隙配合；推力球轴承9外圈与外壳体2之间设有轴承压帽13，轴承压帽13与外壳体2螺纹连接起到紧固压紧推力球轴承9的作用；圆锥滚子轴承10外圈固定在外壳体2内表面上，形成间隙配合。
作为本实用新型的一项优选实施例，本实施例与实施例一的不同点在于优化了中心管3与底座1之间密封圈11的布局，并在中心管3与外壳体2之间增设了密封圈11；具体为：中心管3与底座1之间的密封圈11设有三条且上下并排设置，中心管3与外壳体2之间设有密封圈11。
中心管3与底座1之间的三条密封圈11，可在最大限度上保证中心管3旋转时井内的密封井液不会进入外壳体2与中心管3形成的内腔中损坏轴承；而中心管3与外壳体2之间的密封圈11相当于又增加了一重防护，进一步提高了本装置的使用稳定性。
本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种液压压缩式旋转密封一体化装置，包括固定机构和旋转机构，所述固定机构和旋转机构同轴设置且中部均设有用于钻杆通过的通道；所述固定机构包括底座和外壳体，所述底座下端设有法兰盘，所述外壳体固定安装在底座上，其特征在于：所述旋转机构包括中心管、中心管连接座、旋转胶芯、压缩活塞、活塞缸套和压盖补芯装置，所述中心管内腔上宽下窄，所述中心管外壁通过轴承与外壳体内壁转动密封连接，所述中心管下端外沿与底座之间设有密封圈，所述中心管连接座固定安装在中心管上端外沿处；所述旋转胶芯嵌套在中心管内腔中与中心管滑动连接，所述旋转胶芯中心轴位置设有用于钻杆通过的通孔，所述通孔内径略小于钻杆的外径；所述旋转胶芯上端与压缩活塞固定连接且二者外径相等同轴设置，所述压缩活塞上端外沿处设有外台阶座；所述活塞缸套固定安装在中心管连接座上端且二者同轴设置，所述压缩活塞上端滑动套装在活塞缸套内腔中，所述活塞缸套的缸壁上设有两个上下并排的液压针阀，分别对应压缩活塞外台阶座的上表面和下表面；所述压盖补芯装置固定安装在活塞缸套上端。
2.根据权利要求1所述的一种液压压缩式旋转密封一体化装置，其特征在于：所述中心管与外壳体之间的轴承有两个，分别为推力球轴承和圆锥滚子轴承；所述推力球轴承和圆锥滚子轴承内圈分置于中心管上下外表面，所述推力球轴承外圈与外壳体之间设有轴承压帽，所述圆锥滚子轴承外圈固定在外壳体内表面上。
3.根据权利要求1所述的一种液压压缩式旋转密封一体化装置，其特征在于：所述旋转胶芯为软质橡胶。
4.根据权利要求1所述的一种液压压缩式旋转密封一体化装置，其特征在于：所述旋转胶芯通孔的上下两端为锥形喇叭口。
5.根据权利要求1所述的一种液压压缩式旋转密封一体化装置，其特征在于：所述旋转胶芯通孔的上部横截面为方形，下部横截面为圆形。
6.根据权利要求5所述的一种液压压缩式旋转密封一体化装置，其特征在于：所述旋转胶芯通孔中部设有凹槽。
7.根据权利要求1所述的一种液压压缩式旋转密封一体化装置，其特征在于：所述中心管与底座之间的密封圈设有三条且上下并排设置。
8.根据权利要求1所述的一种液压压缩式旋转密封一体化装置，其特征在于：所述外壳体与中心管之间设有密封圈。
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Granted publication date: 20210514 Termination date: 20210925 |
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