专利名称：一种用于井下动力钻具动密封用两级密封结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于井下动カ钻具动密封用两级密封结构，属于石油井下仪器技术领域。
背景技术：
旋转导向钻井技术是为了适应现代复杂结构井及节省石油勘探开发成本需要而兴起的一项新的钻井技木，旋转导向系统在钻柱全旋转的条件下进行导向钻井，具有井眼轨迹更光滑，延伸距离更大的优点，对保证井眼轨迹质量，提高钻井速度和效率，满足钻复杂结构井的需求都有重要意义。旋转导向工具是旋转导向系统的核心动カ执行単元，钻井过程中通过旋转导向工具的合适侧向カ而形成理想的井眼轨迹，最終达到钻井作业的目的。旋转导向工具的工作原理有推靠式和指向式两种，推靠式导向工具通过导向工具动カ执行単元与井壁接触产生的反作用力使钻头指向发生变化，而指向式导向工具利用钻具芯轴的弯曲使钻头指向发生变化，不论是推靠式还是指向式导向工具，最終目的都是使钻头指向期望的靶点。现有井下钻具动力输出柱塞一般采用非金属耐高温密封结构来实现柱塞的动密封，密封结构工作时ー侧为系统高压液压油，另外ー侧为泥浆，如图I所示，包括柱塞4和柱塞缸6，在柱塞4和柱塞缸6之间采用两个密封结构17，将外部泥浆和高压油5分隔，在系统输出压カ比较高的运动情况下，密封压カ等级要求比较高，对系统结构设计精度要求比较高，密封结构的磨损非常快，容易造成密封装置的泄漏，泥浆一旦进入液压回路，将对系统产生致命的破坏。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供ー种能有效增加系统动密封装置的可靠性和寿命的用于井下动カ钻具动密封用两级密封结构。本实用新型的技术解决方案是一种用于井下动カ钻具动密封用两级密封结构，包括柱塞、柱塞缸、平衡柱塞和盖帽，其中所述的柱塞为圆柱形，顶部圆柱加工外螺纹，下部圆柱加工两个第一级环形密封槽，中心加工平衡柱塞腔，平衡柱塞腔的下部加工垂直于圆柱轴向的低压油孔，平衡柱塞腔内填充低压油，所述的平衡柱塞为轮毂形圆柱形，中部为第ニ级环形密封槽，中心加工盲孔，柱塞通过顶部外螺纹与盖帽螺纹连接，柱塞安装在柱塞缸内，通过在上层的第一级环形密封槽中安装上层密封结构和在下层的第一级环形密封槽中安装下层密封结构和挡圈实现柱塞缸中的高压油与平衡柱塞腔中的低压油之间的密封，平衡柱塞安装在平衡柱塞腔内，平衡柱塞腔内的低压油通过下部的低压油孔进入两个第一级环形密封槽，平衡柱塞与平衡柱塞腔通过安装在第二级环形密封槽内的密封结构实现平衡柱塞腔中的低压油与外部泥浆之间的密封。 所述的低压油与外部泥浆的压カー致。[0008]所述的上层密封结构采用格莱圈或阶梯封密封结构。所述的下层密封结构和密封结构采用氟橡胶0型密封圈、格莱圈或阶梯封密封结构。所述的盖帽与平衡柱塞之间留有环空间隙，外部泥浆进入环空间隙，实现压力平衡功能。本实用新型与现有技术相比具有如下优点(I)本实用新型通过对旋转导向工具动カ输出柱塞缸采用两级密封结构，将高压油区与外界泥浆通过低压油区隔离，然后分别进行高压油区与低压油区、低压油区与泥浆 压カ之间的密封装置设计，能够可靠实现柱塞装置的动密封功能；(2)本实用新型在液压油输出缸上设置压カ平衡柱塞，压カ平衡柱塞能够自动补偿由于压カ及温度变化及由于高压油区泄漏引起的低压油体积变化，能有效增加系统动密封装置的可靠性和寿命；(3)本实用新型适用于推靠式旋转导向工具，专用于依靠密闭液压油的导向工具动カ执行单元。
图I为现有结构示意图；图2为本实用新型整体结构示意图；图3为本实用新型柱塞结构示意图；图4为本实用新型平衡柱塞结构示意图。
具体实施方式
下面就结合附图对本实用新型做进ー步介绍。本实用新型中高压油不直接实现与泥浆之间的密封功能，而是首先与密闭低压油之间进行密封，称为第一级密封，然后低压油区与泥浆之间进行密封，称为第二级密封，即本实用新型采用了两级密封；对于第一级密封，密封装置两侧的工作介质比较清洁，对密封装置起到一定的润滑作用；第二级密封为低压动密封，即密封装置两侧的压カ基本相等情况下的动密封，降低了密封装置的设计难度，工程上容易实现。本实用新型如图2所示，包括柱塞4、上层密封结构3、下层密封结构16、柱塞缸6、平衡柱塞2、密封结构I和盖帽10，将密封装置I、上层密封结构3、下层密封结构16、装在平衡柱塞2及柱塞4上，将柱塞4安装在柱塞缸6内，柱塞4的平衡柱塞腔7内填充低压油后安装压カ平衡柱塞2，将盖帽10内螺纹与柱塞4外螺纹拧紫。柱塞4如图3所示，为圆柱形，顶部圆柱加工外螺纹11，下部圆柱加工两个第一级环形密封槽12、15，中心加工平衡柱塞腔7，平衡柱塞腔7的下部加工垂直于圆柱轴向的低压油孔9，柱塞4通过顶部外螺纹11与盖帽10螺纹连接，柱塞4安装在柱塞缸6内，通过在上层的第一级环形密封槽12中安装上层密封结构3和在下层的第一级环形密封槽15中安装下层密封结构16和挡圈8实现柱塞缸6中的高压油与平衡柱塞腔7中的低压油之间的密封。下层密封结构16可采用氟橡胶0型密封圈、格莱圈或阶梯封密封结构，为了提高密封装置可靠性及寿命，上层密封结构3采用格莱圈或阶梯封密封结构。平衡柱塞腔7内的低压油通过下部的低压油孔9进入两个第一级环形密封槽12、15，对上层密封结构3和下层密封结构16起润滑作用。平衡柱塞2如图4所示，为轮毂形圆柱形，中部为第二级环形密封槽13，中心加工盲孔14，平衡柱塞2安装在平衡柱塞腔7内，平衡柱塞2与平衡柱塞腔7通过安装在第二级环形密封槽13内的密封结构I实现平衡柱塞腔7中的低压油与外部泥浆之间的密封。盲孔14用来安装及拆卸平衡柱塞2，实际为螺纹孔，密封结构I可采用氟橡胶0型密封圈、格莱圈或阶梯封密封结构。盖帽10与平衡柱塞2之间留有环空间隙17，外部泥浆进入环空间隙17，实现压力平衡功能，低压油与外部泥浆的压カー致。本实用新型的密封装置I和上层、下层密封结构3、16将系统内高压油5、平衡柱塞腔7内低压油和外界泥浆完全隔离，实际工作过程中由于平衡柱塞2有两条液压通道与泥浆压カ进行密封，ー是通过上层密封装置3，另外一条为密封装置1，根据压カ平衡原理易知低压油压力始終与泥浆压カ平衡，这样上层密封装置3及密封装置I变成了一个几乎接近零压カ的低压动密封，密封设计容易实现。 高压油5与低压油通过下层密封装置16进行密封，由于下层密封装置16两端均为密封液压油，环境清洁，且对密封装置起到一定的润滑作用，増加了密封装置的寿命及可靠性。盖帽10上表面为柱塞装置动カ输出端，与柱塞4通过螺纹安装连接，柱塞2推力作用于旋转导向工具的偏心推块，偏心推块与井壁接触，依靠反作用力实现侧向カ的调整，进而实现旋转导向工具的导向功能。本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
权利要求1.一种用于井下动力钻具动密封用两级密封结构，其特征在于包括柱塞(4)、柱塞缸(6)、平衡柱塞(2)和盖帽(10)，其中所述的柱塞(4)为圆柱形，顶部圆柱加工外螺纹(11)，下部圆柱加工两个第一级环形密封槽(12、15)，中心加工平衡柱塞腔(7)，平衡柱塞腔(7)的下部加工垂直于圆柱轴向的低压油孔(9)，平衡柱塞腔(7)内填充低压油，所述的平衡柱塞(2)为轮毂形圆柱形，中部为第二级环形密封槽(13)，中心加工盲孔(14)，柱塞(4)通过顶部外螺纹与盖帽(10)螺纹连接，柱塞(4)安装在柱塞缸￠)内，通过在上层的第一级环形密封槽(12)中安装上层密封结构(3)和在下层的第一级环形密封槽(15)中安装下层密封结构(16)和挡圈⑶实现柱塞缸(6)中的高压油(5)与平衡柱塞腔(7)中的低压油之间的密封，平衡柱塞(2)安装在平衡柱塞腔(7)内，平衡柱塞腔(7)内的低压油通过下部的低压油孔(9)进入两个第一级环形密封槽(12、15)，平衡柱塞(2)与平衡柱塞腔(7)通过安装在第二级环形密封槽(13)内的密封结构(I)实现平衡柱塞腔(7)中的低压油与外部泥浆之间的密封。
2.根据权利要求I所述的一种用于井下动力钻具动密封用两级密封结构，其特征在于所述的低压油与外部泥浆的压力一致。
3.根据权利要求I所述的一种用于井下动力钻具动密封用两级密封结构，其特征在于所述的上层密封结构(3)采用格莱圈或阶梯封密封结构。
4.根据权利要求I所述的一种用于井下动力钻具动密封用两级密封结构，其特征在于所述的下层密封结构(16)和密封结构(I)采用氟橡胶O型密封圈、格莱圈或阶梯封密封结构。
5.根据权利要求I所述的一种用于井下动力钻具动密封用两级密封结构，其特征在于所述的盖帽(10)与平衡柱塞(2)之间留有环空间隙(17)，外部泥浆进入环空间隙(17)，实现压力平衡功能。
专利摘要本实用新型公开了一种用于井下动力钻具动密封用两级密封结构，包括柱塞、柱塞缸、平衡柱塞和盖帽，柱塞为圆柱形，顶部圆柱加工外螺纹，下部圆柱加工两个第一级环形密封槽，中心加工平衡柱塞腔，平衡柱塞腔的下部加工垂直于圆柱轴向的低压油孔，平衡柱塞为轮毂形圆柱形，中部为第二级环形密封槽，中心加工盲孔，柱塞通过顶部外螺纹与盖帽螺纹连接，柱塞安装在柱塞缸内，通过在上层的第一级环形密封槽中安装上层密封结构和在下层的第一级环形密封槽中安装下层密封结构和挡圈实现柱塞缸中的高压油与平衡柱塞腔中的低压油之间的密封，平衡柱塞安装在平衡柱塞腔内，平衡柱塞腔内填充有低压油，平衡柱塞与平衡柱塞腔通过安装在第二级环形密封槽内的密封结构实现平衡柱塞腔中的低压油与外部泥浆之间的密封。
文档编号F16J15/16GK202392109SQ20112046268
公开日2012年8月22日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者刘庆成, 刘庆波, 孙海芳, 岳步江, 张东旭, 李玮燕, 杨博生, 白璟, 胡超, 谢莉莉, 陈炜卿 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院, 航天科工惯性技术有限公司