一种胶芯及包含该胶芯的钻井系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于欠平衡压力钻井设备技术领域，具体地说涉及一种胶芯及包含该胶芯的钻井系统。
【背景技术】
[0002]欠平衡钻井又叫负压钻井，是指在钻井时井底压力小于地层压力，地底的流体有控制地进入井筒并且循环到地面上的钻井技术，欠平衡钻井是20世纪90年代在国际上成熟并迅速发展的一项钻井的新技术。
[0003]实施欠平衡钻井所需的核心设备主要是旋转控制头或旋转防喷器，其作用是对油气井实施压力控制，对事故进行预防、监测、控制，确保钻井人员、钻井设备及油气井的安全。胶芯是旋转控制头的核心密封元件，可以有效防止井内涌出的高压油气流泄漏。目前，钻杆和胶芯之间的主要运动形式为相对滑动，依靠钻杆和胶芯的过盈配合实现密封，导致胶芯磨损严重，更换频繁，可靠性低，钻井效率低，增加成本，尤其是钻杆接头通过胶芯时，会对胶芯造成撕裂或严重的磨损。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种可靠性高、使用寿命长、结构新颖、成本低、有效提高施工安全性和工作效率的胶芯及包含该胶芯的钻井系统。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]—种胶芯，包括本体，所述本体的外侧设置有外锥面，其内侧设置有主密封面，所述主密封面的上方设置有上内锥面，其下方依次设置有下内锥面和辅助面，所述辅助面与主密封面平行，所述本体内部设置有空腔，所述本体与空腔之间设置有通孔。
[0007]进一步，所述上内锥面与主密封面的夹角、下内锥面与辅助面的夹角均设置为130-140。。
[0008]进一步，所述空腔与主密封面对应设置，所述空腔靠近外锥面的一侧与所述外锥面平行，所述空腔靠近主密封面的一侧与所述主密封面平行。
[0009]另，本实用新型还提供一种钻井系统，包括钻杆和旋转控制头，所述旋转控制头上设置有上述的胶芯，且所述胶芯成对设置。
[0010]进一步，所述胶芯上设置有位移传感器。
[0011 ]进一步，所述胶芯的内径大于钻杆上钻杆接头的外径。
[0012]进一步，所述胶芯的内径与钻杆接头的外径差为3_6mm。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]1、本实用新型在胶芯本体内设置空腔，在使用过程中，可以向空腔内注入液压油，促使所述胶芯膨胀达到密封状态，具有结构新颖、成本低的特点。
[0015]2、本实用新型中胶芯的内径大于钻杆上钻杆接头的外径，有效减少了胶芯与钻杆接头间的摩擦力，避免对胶芯造成严重磨损，具有可靠性高、使用寿命长的特点。
[0016]3、本实用新型对上内锥面与主密封面的夹角、下内锥面与辅助面的夹角进行优选，有助于提高胶芯的密封精度。
[0017]4、本实用新型的胶芯成对设置，通过两者的交替间歇工作，防止井喷事件的发生，减少胶芯更换次数，有效提高施工安全性和工作效率。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的胶芯剖面结构示意图；
[0019]图2是本实用新型的胶芯整体结构示意图；
[0020]图3是本实用新型的胶芯与钻杆工作原理示意图。
[0021 ]附图中:本体1、上内锥面2、外锥面3、主密封面4、空腔5、通孔6、钻杆7、钻杆接头8、位移传感器一 9、位移传感器二 10、上胶芯11、下胶芯12、辅助面13、下内锥面14、旋转控制头15ο
【具体实施方式】
[0022]为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0023]下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。
[0024]实施例一:
[0025]如图1、2所示，一种胶芯，包括本体I，所述本体I的外侧设置有外锥面3，其内侧设置有主密封面4，所述主密封面4的上方设置有上内锥面2，其下方依次设置有下内锥面14和辅助面13，所述辅助面13与主密封面4平行，所述本体I内部设置有空腔5，所述本体I与空腔5之间设置有通孔6，在使用过程中，通过所述通孔6向空腔5内注入液压油，促使所述胶芯膨胀以达到密封状态，所述液压油经通孔6回流后，促使所述胶芯恢复至自然状态，具有结构新颖、成本低的特点。
[0026]所述上内锥面2与主密封面4的夹角、下内锥面14和辅助面13的夹角均设置为130-140°，作为优选，所述夹角设置为135°，在所述胶芯与钻杆配合使用过程中，有助于提高胶芯的密封精度和应力分布均匀度，所述空腔5与主密封面4对应设置，所述空腔5靠近外锥面3的一侧与所述外锥面3平行，所述空腔5靠近主密封面4的一侧与所述主密封面4平行，有助于均衡所述主密封面4对钻杆的密封压力，提高安全系数。
[0027]实施例二:
[0028]如图1、3所示，一种钻井系统，包括钻杆7和旋转控制头15，所述旋转控制头15上设置有胶芯，且所述胶芯成对设置，所述胶芯包括上胶芯11、下胶芯12，通过所述上胶芯11、下胶芯12的交替间歇工作，防止井喷事件的发生，减少胶芯更换次数，有效提高施工安全性和工作效率。
[0029]所述上胶芯11、下胶芯12上均设置有位移传感器一 9、位移传感器二 10，所述位移传感器一 9、位移传感器二 10均与控制器连接，所述钻杆7上设置有钻杆接头8，所述胶芯的内径大于钻杆接头8的外径，且所述两者差为3-6mm，有效减少了胶芯与钻杆接头8间的摩擦力，避免对胶芯造成严重磨损，具有可靠性高、使用寿命长的特点。
[0030]本实施例中，选用5寸钻杆7，钻杆接头8的外径为161.9mm，则所述胶芯的内径可以设置为164.9mm、166mm、167mm、167.9mm 中的任一值。
[0031]工作时，当位于所述上胶芯11处的位移传感器一9或位移传感器二 10，感应监测到钻杆接头8时，传递信号给控制器，所述控制器引导所述上胶芯11内的液压油回流，促使所述上胶芯11恢复自然状态，所述钻杆接头8顺利通过上胶芯11。
[0032]在此过程中，位于所述下胶芯12处的位移传感器一9和位移传感器二 10，未感应监测到钻杆接头8，传递信号给控制器，所述控制器引导所述液压油注入下胶芯12的空腔5内，促使所述下胶芯12膨胀，进而与所述钻杆7紧密接触，起到密封作用。
[0033]所述上胶芯11、下胶芯12交替重复以上工作，从而实现钻杆接头8顺利通过，有效防止钻杆接头8对胶芯的撕裂与撞击，降低对胶芯的破坏程度，在此过程中，所述上胶芯11、下胶芯12中必有一者处于与钻杆7紧密接触状态，所述上胶芯11、下胶芯12交替工作，有效减少了胶芯的更换次数，提高工作效率。
[0034]以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。
【主权项】
1.一种胶芯，包括本体，所述本体的外侧设置有外锥面，其内侧设置有主密封面，其特征在于:所述主密封面的上方设置有上内锥面，其下方依次设置有下内锥面和辅助面，所述辅助面与主密封面平行，所述本体内部设置有空腔，所述本体与空腔之间设置有通孔。2.根据权利要求1所述的一种胶芯，其特征在于:所述上内锥面与主密封面的夹角、下内锥面与辅助面的夹角均设置为130-140°。3.根据权利要求1所述的一种胶芯，其特征在于:所述空腔与主密封面对应设置，所述空腔靠近外锥面的一侧与所述外锥面平行，所述空腔靠近主密封面的一侧与所述主密封面平行。4.一种钻井系统，包括钻杆和旋转控制头，其特征在于:所述旋转控制头上设置有如权利要求1-3任意一项所述的胶芯，且所述胶芯成对设置。5.根据权利要求4所述的一种钻井系统，其特征在于:所述胶芯上设置有位移传感器。6.根据权利要求5所述的一种钻井系统，其特征在于:所述胶芯的内径大于钻杆上钻杆接头的外径。7.根据权利要求6所述的一种钻井系统，其特征在于:所述胶芯的内径与钻杆接头的外径差为3_6mm。
【专利摘要】本实用新型涉及一种胶芯及包含该胶芯的钻井系统，所述胶芯包括本体，所述本体的外侧设置有外锥面，其内侧设置有主密封面，所述主密封面的上方设置有上内锥面，其下方依次设置有下内锥面和辅助面，所述辅助面与主密封面平行，所述本体内部设置有空腔，所述本体与空腔之间设置有通孔，本实用新型具有可靠性高、使用寿命长、结构新颖、成本低、有效提高施工安全性和工作效率的特点。
【IPC分类】E21B33/06
【公开号】CN205243470
【申请号】CN201521048642
【发明人】陈建民, 王少磊, 姚金江, 王佳佳, 贺正兴, 吴建, 栾道坤, 许瑞, 成梁
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月16日