CN219034661U - 机械式密封的顶驱冲管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机械式密封的顶驱冲管装置，该顶驱冲管装置包括冲管上部和冲管下部，冲管上部包括上端大螺母，与上端大螺母固定连接的上连接体和下连接体，下连接体远离上连接体的一端设有定环总成，冲管下部包括下端大螺母和动环总成，定环总成通过冲管上部的重力和泥浆在下连接体内部形成的向下压力作用在动环总成上；动环总成包括下环体和设置于下环体内的第一非金属耐磨环，定环总成包括上环体和设置于上环体内的第二非金属耐磨环，第二非金属耐磨环朝向动环总成的一侧上设有凸棱，凸棱与第一非金属耐磨环表面接触。具有较高的耐压性和耐磨性，延长了冲管的使用寿命，提高顶驱的工作效率，节省人力和生产成本。

Description

机械式密封的顶驱冲管装置

技术领域

本实用新型涉及油井顶驱工作技术领域，尤其涉及一种机械式密封的顶驱冲管装置。

背景技术

顶部驱动钻井装置是将动力由井架顶部直接驱动钻具进行旋转钻进，并完成钻井液循环、接立柱、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的钻井装置。冲管装置在此过程中起到关键作用，可以保证连接转动主轴和不动的鹅颈管之间的通道而不泄露。

传统的冲管通过盘根密封，采用橡胶与纤维压合的盘根与冲管之间形成旋转密封，这种密封在高压下易损耗不稳定，使用时间相对较短；而现有的机械密封的冲管总成采用的密封静环和密封动环实现冲管上部和下部的密封，该种密封方式在冲管上部和冲管下部同轴度偏差较大时，动静两个摩擦面因同轴度偏差而磨损严重，降低使用寿命。

因此，有必要开发一种机械式密封的顶驱冲管装置，一方面能够提高冲管装置的耐压性和耐磨性，延长使用寿命，另一方面能够提高顶驱的工作效率，节省人力和生产成本。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本实用新型提出了一种机械式密封的顶驱冲管装置，所述冲管装置包括冲管上部和冲管下部，所述冲管上部包括：上端大螺母、与所述上端大螺母固定连接的上连接体和外套于所述上连接体下端的下连接体，所述下连接体远离上连接体的一端设有定环总成；

所述冲管下部包括：下端大螺母和与所述下端大螺母连接的动环总成，所述定环总成通过所述冲管上部的重力和泥浆在所述下连接体内部形成的向下压力作用在所述动环总成上；

其中，所述动环总成包括下环体和设置于所述下环体内的第一非金属耐磨环，所述定环总成包括上环体和设置于所述上环体内的第二非金属耐磨环，所述第二非金属耐磨环朝向所述动环总成的一侧上设有凸棱，所述凸棱与所述第一非金属耐磨环表面接触。

进一步地，所述上连接体上设有上连接环部，所述下连接体上设有下连接环部，所述上连接环部和下连接环部上通过限位螺杆实现连接，所述限位螺杆上设有张紧弹簧，所述张紧弹簧位于所述上连接环部和所述下连接环部之间，所述限位螺杆的一端不超出所述上连接环部，所述限位螺杆的另一端超出所述下连接环部，超出所述下连接环部的所述限位螺杆上设有弹垫和限位螺母，所述限位螺杆一端设置开口销孔，所述开口销孔用于安装开口销，所述上连接环部的外周上设有顶丝，所述顶丝顶紧所述限位螺杆。

进一步地，所述上连接环部通过多个内六角螺栓与所述上端大螺母固定连接，所述内六角螺栓与所述上连接环部之间设有弹垫。

进一步地，所述下连接体上还设有凸起台，所述凸起台位于所述下连接体靠近所述上连接体的一端，所述凸起台与所述上连接环部通过抗扭销连接。

进一步地，所述上环体的外周上均匀设有多个第二半圆孔，所述下连接体朝向所述定环总成的端面圆周上均匀设有多个第二圆孔，所述第二圆孔的位置和数量分别与所述第二半圆孔的位置和数量相对应，所述第二半圆孔和所述第二圆孔通过圆柱销连接，所述定环总成和所述下连接体的接触面上设有磨盘O形圈。

进一步地，下环体的外周上均匀设有多个第一半圆孔，所述下端大螺母朝向所述动环总成的端面圆周上均匀设有多个第一圆孔，所述第一圆孔的位置和数量分别与所述第一半圆孔的位置和数量相对应，所述第一半圆孔和所述第一圆孔通过圆柱销连接，所述动环总成和所述下端大螺母的接触面上设有磨盘O形圈。

进一步地，所述上连接体和所述下连接体的环形接触面上设有活塞密封，所述上端大螺母和所述上连接体的接触面之间设有密封圈。

进一步地，所述上端大螺母和所述下端大螺母的周向上均匀设有多个辅助安装孔，所述辅助安装孔与加力杆相匹配。

本实用新型提供的技术方案可以包括以下有益效果：

将原有的盘根密封改成机械密封形式，减少维修维护时间，通过动环总成和定环总成的设置能够提高耐压和耐磨性能，通过冲管上部的重力和泥浆在下连接体内部形成的向下压力作用在动环总成上，一方面密封效果好，能够延长使用寿命，另一方面能够提高顶驱的工作效率，节省人力和生产成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本实用新型的机械式密封的顶驱冲管装置的主视图；

图2示出了根据本实用新型的动环总成的示意图；

图3示出了根据本实用新型的定环总成的示意图；

图4示出了根据本实用新型的下端大螺母与加力杆的示意图。

其中，图1至图4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1下端大螺母，2圆柱销，3动环总成，301下环体，302第一半圆孔，303第一非金属耐磨环，4定环总成，401上环体，402第二半圆孔，403第二非金属耐磨环，404凸棱，5限位螺杆，6限位螺母，7弹垫，8开口销，9张紧弹簧，10下连接体，11顶丝，12内六角螺栓，13上连接体，14上O形圈，15上端大螺母，16密封圈，17加力杆，18抗扭销，19活塞密封，20磨盘O形圈，21下O形圈。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

图1示出了根据本实用新型的机械式密封的顶驱冲管装置的主视图；图2示出了根据本实用新型的定环总成或动换总成的一个角度示意图；图3示出了根据本实用新型的定环总成或动换总成的另一个角度示意图。

如图1至图3所示，本实施例提出了一种机械式密封的顶驱冲管装置，该冲管装置包括冲管上部和冲管下部，冲管上部包括：上端大螺母15、与上端大螺母15固定连接的上连接体13和外套于上连接体13下端的下连接体10，下连接体10远离上连接体13的一端设有定环总成4；

冲管下部包括：下端大螺母1和与下端大螺母1连接的动环总成3，定环总成4通过冲管上部的重力和泥浆在下连接体10内部形成的向下压力作用在动环总成3上；

其中，动环总成3包括下环体301和设置于下环体301内的第一非金属耐磨环303，定环总成4包括上环体401和设置于上环体401内的第二非金属耐磨环403，第二非金属耐磨环403朝向动环总成3的一侧上设有凸棱404，凸棱404与第一非金属耐磨环303表面接触。

需要说明的是，本实施例中定环总成4通过冲管上部的重力和泥浆在下连接体10内部形成的向下压力作用在动环总成3上，能够使定环总成4和动环总成3紧密压在一起，定环总成4和动环总成3的滑动接触面安装时涂抹液压油(黄油)，保证首次运行时的润滑，起到保护两个滑动接触面的作用。

将原有的盘根密封改成机械密封形式，减少维修维护时间，通过动环总成3和定环总成4的设置能够提高耐压性能和耐磨性能，延长冲管的使用寿命，提高顶驱的工作效率，节省人力和生产成本，在高压工况下保证密封效果。

其中，上O形圈14放置到上端大螺母15中，下O形圈21放置到下端大螺母1中，起到螺母同安装面的密封作用。

进一步地，上连接体13上设有上连接环部，下连接体10上设有下连接环部，上连接环部和下连接环部上通过限位螺杆5实现连接，限位螺杆5上设有张紧弹簧9，张紧弹簧9位于上连接环部和下连接环部之间，限位螺杆5的一端不超出上连接环部，限位螺杆5的另一端超出下连接环部，超出下连接环部的限位螺杆5上设有弹垫7和限位螺母6，限位螺杆5一端设置开口销孔，开口销孔用于安装开口销8，上连接环部的外周上设有顶丝11，顶丝11顶紧限位螺杆5。

其中，开口销8的设置能够防止限位螺母6脱落，提高顶驱冲管装置的工作稳定性；顶丝11安装到上连接体13的上连接环部的外周上中，用于固定限位螺杆5，防止旋转限位螺母6时将限位螺杆5从上连接体13中旋出。

需要说明的是，如此布局的优点是在安装和拆卸定环总成4和动环总成3时，只需调整限位螺杆5上的限位螺母6，带动下连接体10向上运动，使得下连接体10同定环总成4脱开，此时，下连接体10下端面同下端大螺母1上端面的距离能够满足动环总成3和定环总成4的安装和拆卸，可以快速更换定环总成4和动环总成3。

更换完成动环总成3和定环总成4后，将上连接环部和下连接环部上限位螺杆5的限位螺母6用小扳手逆时针旋转，此时下连接体10将向下移动，直到下连接体10下端面同定环总成4的上端面接触，此时，进一步向下旋转限位螺母6使限位螺母6距离下连接体环部下表面产生一定距离。更换本申请的顶驱冲管装置的动环总成3和定环总成4，相比传统冲管更换时需要将冲管本体拆卸并拆解后更换耐磨部件，操作更加简单、工具更加小巧、时间更短，进而提高了工作效率。

进一步地，上连接环部通过多个内六角螺栓12与上端大螺母15固定连接，内六角螺栓12与上连接环部之间设有弹垫7。

需要说明的是，多个内六角螺栓12呈周向均匀分布能够保证上端大螺母15和上连接体13之间的均匀受力，保证了连接的稳定性；弹垫7的设置能够能够防止内六角螺栓12发生松动。

进一步地，下连接体10上还设有凸起台，凸起台位于下连接体10靠近上连接体13的一端，凸起台与上连接环部通过抗扭销18连接。

其中，抗扭销18具有承受一定扭矩和在下连接体10滑动的导向作用，也即当调整限位螺杆5上的限位螺母6带动下连接体10向上运动，下连接体10上端面中的孔沿着抗扭销18轴向运动，起到导向作用，防止下连接题10向上运动时偏心损坏活塞密封19。

进一步地，上环体401的外周上均匀设有多个第二半圆孔402，下连接体10朝向定环总成4的端面圆周上均匀设有多个第二圆孔，第二圆孔的位置和数量分别与第二半圆孔402的位置和数量相对应，第二半圆孔402和第二圆孔通过圆柱销2连接，定环总成4和下连接体10的接触面上设有磨盘O形圈20。

需要说明的是，定环总成4通过与下连接体10固定连接，定环总成4和下连接体10的接触面上设有磨盘O形圈20，通过泥浆在下连接体10内部建立向下的压力保证了密封性。

进一步地，下环体301的外周上均匀设有多个第一半圆孔302，下端大螺母1朝向动环总成3的端面圆周上均匀设有多个第一圆孔，第一圆孔的位置和数量分别与第一半圆孔302的位置和数量相对应，第一半圆孔302和第一圆孔通过圆柱销2连接，动环总成3和下端大螺母1的接触面上设有磨盘O形圈20。

需要说明的是，动环总成3和下端大螺母1的接触面上设有磨盘O形圈20，通过泥浆在下连接体10内部建立的压力传递到动环总成3上，保证了密封性。

其中，本实施例中上环体401和下环体301的圆周处均布3个半圆孔，上环体401通过圆柱销2与下连接体10连接，使得下连接体10旋转时带动动环总成3一同旋转，同时限制了动环总成3的径向运动；下环体301通过圆柱销2与下端大螺母1连接，固定住圆柱销2，进而通过圆柱销2限制住动环总成3中的下环体301，使其带动动环总成3旋转。

具体地，第一非金属耐磨环303两端要超出下环体301的两侧，同理，第二非金属耐磨环403也要超出上环体401的两次，以保证动环总成3和定环总成4的滑动摩擦面是第一非金属耐磨环303和第二非金属耐磨环403，进而提高动环总成3和定环总成4的使用寿命，其中非金属耐磨环单侧超出环体的高度为0.48mm至0.52mm。

进一步地，上连接体13和下连接体10的环形接触面上设有活塞密封19，上端大螺母15和上连接体13的接触面之间设有密封圈16。

其中，活塞密封19的优点是在防止下连接体10运动过程中泥浆的外漏；密封圈16起到上端螺母1同安装面的密封作用。

实施例2

图4示出了根据本实用新型的下端大螺母与加力杆的示意图。

在实施例1的基础上，本实施例的上端大螺母15和下端大螺母1的周向上均匀设有多个辅助安装孔，辅助安装孔与加力杆17相匹配。

需要说明的是，加力杆17用于旋紧上端大螺母15和下端大螺母1。

其中，本实施例以下端大螺母1与加力杆17的匹配为示意图，上端大螺母15与加力杆17的配合相同。

具体地，在顶驱冲管装置安装前，先测量鹅颈管与主轴的同轴度，在要求范围内再进行下一步安装。在安装时，先将上端大螺母15和上连接体13通过内六角螺栓12进行连接，然后将下连接体10外套与在上连接体13上，张紧弹簧9位置放好，然后贯穿限位螺杆5，并在限位螺杆5的端部通过弹垫7、限位螺母6和开口销8进行限位(在安装密封件密封圈时，需要涂抹黄油)，安装后使得张紧弹簧9处于压缩状态，再将安装好的整体部件与鹅颈管梯形螺纹连接并用加力杆17旋紧，在下端大螺母1上安装下O形圈21后用加力杆17旋紧，下端大螺母1与下连接体10的端面清理干净后涂抹黄油，分别安装动环总成3和定环总成4，在定环总成4和动环总成3的接触面涂抹液压油保证润滑，旋松限位螺母6使下连接体10的下端面与定环总成4的上端面接触，确认完全接触后继续旋松限位螺母6并插开口销8防止其脱落，继续旋松限位螺母6目的是防止限位螺母6限制下连接体10受泥浆内部压力向下运动。

需要说明的是，在上端大螺母15和下端大螺母1上设有辅助安装孔，使用附带的加力杆17实现手动安装顶驱冲管装置，将加力杆17插入辅助安装孔内，逆时针扳动加力杆17即可上紧螺母，整个过程中不使用大锤，简化冲管的安装程序的强度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和解释由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种机械式密封的顶驱冲管装置，其特征在于，所述冲管装置包括冲管上部和冲管下部，所述冲管上部包括：上端大螺母、与所述上端大螺母固定连接的上连接体和外套于所述上连接体下端的下连接体，所述下连接体远离上连接体的一端设有定环总成；

所述冲管下部包括：下端大螺母和与所述下端大螺母连接的动环总成，所述定环总成通过所述冲管上部的重力和泥浆在所述下连接体内部形成的向下压力作用在所述动环总成上；

其中，所述动环总成包括下环体和设置于所述下环体内的第一非金属耐磨环，所述定环总成包括上环体和设置于所述上环体内的第二非金属耐磨环，所述第二非金属耐磨环朝向所述动环总成的一侧上设有凸棱，所述凸棱与所述第一非金属耐磨环表面接触。

2.根据权利要求1所述的机械式密封的顶驱冲管装置，其特征在于，所述上连接体上设有上连接环部，所述下连接体上设有下连接环部，所述上连接环部和下连接环部上通过限位螺杆实现连接，所述限位螺杆上设有张紧弹簧，所述张紧弹簧位于所述上连接环部和所述下连接环部之间，所述限位螺杆的一端不超出所述上连接环部，所述限位螺杆的另一端超出所述下连接环部，超出所述下连接环部的所述限位螺杆上设有弹垫和限位螺母，所述限位螺杆一端设置开口销孔，所述开口销孔用于安装开口销，所述上连接环部的外周上设有顶丝，所述顶丝顶紧所述限位螺杆。

3.根据权利要求2所述的机械式密封的顶驱冲管装置，其特征在于，所述上连接环部通过多个内六角螺栓与所述上端大螺母固定连接，所述内六角螺栓与所述上连接环部之间设有弹垫。

4.根据权利要求2所述的机械式密封的顶驱冲管装置，其特征在于，所述下连接体上还设有凸起台，所述凸起台位于所述下连接体靠近所述上连接体的一端，所述凸起台与所述上连接环部通过抗扭销连接。

5.根据权利要求1所述的机械式密封的顶驱冲管装置，其特征在于，所述上环体的外周上均匀设有多个第二半圆孔，所述下连接体朝向所述定环总成的端面圆周上均匀设有多个第二圆孔，所述第二圆孔的位置和数量分别与所述第二半圆孔的位置和数量相对应，所述第二半圆孔和所述第二圆孔通过圆柱销连接，所述定环总成和所述下连接体的接触面上设有磨盘O形圈。

6.根据权利要求1所述的机械式密封的顶驱冲管装置，其特征在于，所述下环体的外周上均匀设有多个第一半圆孔，所述下端大螺母朝向所述动环总成的端面圆周上均匀设有多个第一圆孔，所述第一圆孔的位置和数量分别与所述第一半圆孔的位置和数量相对应，所述第一半圆孔和所述第一圆孔通过圆柱销连接，所述动环总成和所述下端大螺母的接触面上设有磨盘O形圈。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的机械式密封的顶驱冲管装置，其特征在于，所述上连接体和所述下连接体的环形接触面上设有活塞密封，所述上端大螺母和所述上连接体的接触面之间设有密封圈。

8.根据权利要求1所述的机械式密封的顶驱冲管装置，其特征在于，所述上端大螺母和所述下端大螺母的周向上均匀设有多个辅助安装孔，所述辅助安装孔与加力杆相匹配。

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