机械密封顶驱冲管总成及顶部驱动钻井系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种机械密封顶驱冲管总成，包括用于连接鹅颈管的第一由壬头；与第一由壬头轴向固定的密封滑套，密封滑套的上端与第一由壬头之间密封连接；上端与密封滑套下端套接的承压浮动体，承压浮动体与密封滑套的下端之间密封连接且可轴向滑动；与承压浮动体周向固定的密封静环，密封静环上端面与承压浮动体的下端之间密封连接；上端面与密封静环的下端面紧密压合的密封动环；与密封动环周向固定的第二由壬头，第二由壬头的上端面与密封动环的下端面密封连接。还公开了具有该冲管总成的顶部驱动钻井系统。本实用新型采用机械密封方式，可增加顶部驱动装置的冲管使用寿命，减少因更换和维修冲管密封件所造成的停转时间，提高作业时效等。
【专利说明】机械密封顶驱冲管总成及顶部驱动钻井系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油井顶部驱动装置，尤其涉及一种机械密封顶驱冲管总成及顶部驱动钻井系统。
【背景技术】
[0002]顶部驱动钻井装置是当今石油钻井的前沿技术与装备，是近代钻井装备的三大技术成果(交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统)之一。顶部驱动钻井系统是20世纪末期，美国、法国、挪威等国家研制应用的一种新型的钻井系统。现在已成为石油钻井行业的标准产品。它适用性极广，从2000米到9000米的井深都可以使用顶部驱动钻井系统；从世界钻井机械的发展趋势上看，它符合21世纪钻井自动化的历史潮流。现在，我国赴国外打井的队伍，如果没有安装该系统将不允许在投标竞争中中标，由此可见，顶部驱动钻井系统已经到了非用不可的地步。
[0003]所谓的顶部驱动装置，就是可以直接从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进，完成钻柱旋转钻进，循环钻井液、接单根、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的钻井机械设备。其中，冲管总成是顶部驱动装置的重要组成部分之一，现有技术中的冲管总成的静止部分与旋转部分之间采用橡胶盘根密封方式进行密封，这种橡胶盘根密封方式存在使用寿命短，需要频繁的定期维护，不适用于高温场合等问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种机械密封顶驱冲管总成及顶部驱动钻井系统。
[0005]本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是:一种机械密封顶驱冲管总成，包括:
[0006]用于连接鹅颈管的第一由壬头；
[0007]与所述第一由壬头轴向固定的密封滑套，所述密封滑套的上端与所述第一由壬头之间密封连接；
[0008]上端与所述密封滑套下端套接的承压浮动体，所述承压浮动体与所述密封滑套的下端之间密封连接且可轴向滑动；
[0009]与所述承压浮动体周向固定的密封静环，所述密封静环上端面与所述承压浮动体的下端之间密封连接；
[0010]上端面与所述密封静环的下端面紧密压合以形成机械密封的密封动环；
[0011]与所述密封动环周向固定用于连接驱动电机主轴的第二由壬头，所述第二由壬头的上端面与所述密封动环的下端面密封连接。
[0012]优选地，所述密封滑套与所述承压浮动体之间设有弹性机构，以迫使所述承压浮动体将所述密封静环压紧于所述密封动环上。
[0013]优选地，所述承压浮动体的下端设有沿轴向向下凸出的第一防转销，所述密封静环上与所述第一防转销相对的第一定位孔，所述第一防转销的下端插入所述第一定位孔，以使所述密封静环与与所述承压浮动体周向固定。
[0014]优选地，所述第二由壬头的上端设有沿轴向向上凸出的第二防转销，所述密封动环上与所述第二防转销相对的第二定位孔，所述第二防转销的下端插入所述第二定位孔，以使所述密封动环与与所述第二由壬头周向固定。
[0015]优选地，所述密封滑套包括滑套本体，所述滑套本体上端沿径向向外凸出形成有第一环形部，所述第一环形部设有螺纹孔；
[0016]所述承压浮动体包括与所述滑套本体下端套接的承压套筒，所述承压套筒下端沿径向向外凸出形成有第二环形部，所述第二环形部设有与所述螺纹孔相对的通孔；
[0017]所述弹性机构包括穿过所述通孔与所述螺纹孔螺纹配合的螺栓及套设于所述螺栓上的压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端与所述第一环形部相抵，下端与所述第二环形部相抵。
[0018]优选地，所述密封静环上端面与所述承压浮动体的下端面之间设有第一密封圈，以使所述密封静环与所述承压浮动体密封连接。
[0019]优选地，所述第二由壬头的上端面与所述密封动环的下端面之间设有第二密封圈，以使所述密封动环与所述第二由壬头密封连接。
[0020]一种顶部驱动钻井系统，包括如上所述的机械密封顶驱冲管总成。
[0021]本实用新型的有益效果是:本实用新型采用机械密封方式实现密封，相对于盘根密封方式，大大增加顶部驱动装置的冲管的使用寿命(约4-8倍)，减少因更换和维修冲管密封件所造成的停转时间，提高作业时效，同时，本实用新型的机械密封顶驱冲管总成为免维护式机械密封，减少传统密封所需的每日二次的检查和维护时间，可以使用在温度更高的场合，使用环境受泥浆性能的影响较小。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型实施例的结构示意图；
[0023]图中:第一由壬头10 ;密封滑套20 ;第一环形部201 ;承压浮动体30 ;第二环形部301 ;第一密封圈302 ;密封静环40 ;第一防转销401 ;密封动环50 ;第二防转销501 ；第二由壬头60 ;第二密封圈601 ;螺栓70 ;压缩弹簧71。
[0024]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0025]以下将结合附图及具体实施例详细说明本实用新型的技术方案，以便更清楚、直观地理解本实用新型的发明实质。
[0026]参照图1所示，本实用新型的实施例提供了一种机械密封顶驱冲管总成，包括第一由壬头10、密封滑套20、承压浮动体30、密封静环40、密封动环50及第二由壬头60。
[0027]具体的，第一由壬头10用于连接鹅颈管。密封滑套20与所述第一由壬头10轴向固定，且该密封滑套20的上端与第一由壬头10之间密封连接。承压浮动体30上端与所述密封滑套20下端套接，且该承压浮动体30与密封滑套20的下端之间密封连接且可轴向滑动。密封静环40与承压浮动体30周向固定，且该密封静环40上端面与所述承压浮动体30的下端之间密封连接。密封动环50上端面与所述密封静环40的下端面紧密压合以形成机械密封。第二由壬头60与所述密封动环50周向固定用于连接驱动电机主轴，且该第二由壬头60的上端面与密封动环50的下端面密封连接。
[0028]也就是说，第一由壬头10、密封滑套20、承压浮动体30及密封静环40等构成冲管总成的上半部分，且第一由壬头10、密封滑套20、承压浮动体30及密封静环40彼此之间不能相对转动；而密封动环50与第二由壬头60与密封动环50等构成冲管总成的下半部分，且第二由壬头60与密封动环50之间不能相对转动。同时，由于上半部分的重力作用，使得密封静环40与紧紧地贴合在密封动环50上。
[0029]在具体使用工作过程中，第一由壬头10与鹅颈管连接，第二由壬头60与驱动电机主轴连接，如此，第二由壬头60与密封动环50构成的下半部分相对于上半部分转动，也就是，下半部分旋转，而上半部分静止，在此过程中，密封动环50与密封静环40之间的接触面形成液体密封层，使得密封动环50与密封静环40相对转动地过程中保持密封状态。
[0030]如此，根据本实用新型提供的冲管总成，本实用新型采用机械密封方式实现密封，相对于盘根密封方式，大大增加顶部驱动装置的冲管的使用寿命(约4-8倍)，减少因更换和维修冲管密封件所造成的停转时间，提高作业时效，同时，本实用新型的机械密封顶驱冲管总成为免维护式机械密封，减少传统密封所需的每日二次的检查和维护时间，可以使用在温度更高的场合，使用环境受泥浆性能的影响较小。
[0031]在本实用新型优选实施例中，密封滑套20与所述承压浮动体30之间设有弹性机构，以迫使所述承压浮动体30将所述密封静环40压紧于所述密封动环50上。也就是，该弹性机构用于提供弹力作为补偿，在弹力的作用下承压浮动体30将密封静环40压紧在密封动环50上，以使密封静环40与密封动环50保持贴合以达到良好的密封效果。
[0032]更为具体的，在本实用新型的一个具体实施例中，密封滑套20包括滑套本体，滑套本体上端沿径向向外凸出形成有第一环形部201，第一环形部201设有螺纹孔；对应的，承压浮动体30包括与所述滑套本体下端套接的承压套筒，承压套筒下端沿径向向外凸出形成有第二环形部301，第二环形部301设有与所述螺纹孔相对的通孔。弹性机构包括穿过通孔与螺纹孔螺纹配合的螺栓70及套设于螺栓70上的压缩弹簧71，压缩弹簧71的上端与第一环形部201相抵，下端与第二环形部301相抵。由此，在第一由壬头10和密封滑套20的重力作用下，使得压缩弹簧71处于压缩状态，在压缩状态下的压缩弹簧71对承压浮动体30产生向下的作用力，如此，承压浮动体30即可密封静止环紧紧地压在密封动环50上，也就是，使密封静环40与密封动环50保持紧密贴合的密封状态。
[0033]为了实现密封静止环与承压浮动体30之间的周向固定，在本实用新型的一个示例中，承压浮动体30的下端设有沿轴向向下凸出的第一防转销401，密封静环40上与所述第一防转销401相对的第一定位孔，第一防转销401的下端插入第一定位孔，以使所述密封静环40与与所述承压浮动体30周向固定。如此，在第一防转销401的作用下，可以使得密封静止环与承压浮动体30之间保持周向固定，也就是两者之间不能相对转动。
[0034]为了实现密封动环50与第一由壬头10之间的周向固定，在本实用新型的一个示例中，第二由壬头60的上端设有沿轴向向上凸出的第二防转销501，密封动环50上与第二防转销501相对的第二定位孔，第二防转销501的下端插入所述第二定位孔，以使所述密封动环50与与所述第二由壬头60周向固定。如此，在第二防转销501的作用下，可以使得密封动环50与第二由壬头60之间保持周向固定，也就是两者之间不能相对转动。
[0035]在本实用新型的另一些实施例中，密封静环40上端面与承压浮动体30的下端面之间设有第一密封圈302，以使所述密封静环40与所述承压浮动体30密封连接。也就是，第一密封圈302被承压浮动体30压紧贴合在密封静环40上的上端面，以实现密封静止环与承压浮动体30之间的密封。对应的，第二由壬头60的上端面与密封动环50的下端面之间设有第二密封圈601，以使所述密封动环50与所述第二由壬头60密封连接。也就是，第二密封圈601被上半部分及密封动环50压紧贴合在第二由壬头60上，以实现密封动环50与第二由壬头60之间的密封。
[0036]本实用新型的实施例还提供了一种顶部驱动钻井系统，包括如上述实施例所述的机械密封顶驱冲管总成。
[0037]综上所述，本实用新型采用机械密封方式实现密封，相对于盘根密封方式，大大增加顶部驱动装置的冲管的使用寿命(约4-8倍)，减少因更换和维修冲管密封件所造成的停转时间，提高作业时效，同时，本实用新型的机械密封顶驱冲管总成为免维护式机械密封，减少传统密封所需的每日二次的检查和维护时间，可以使用在温度更高的场合，使用环境受泥浆性能的影响较小。
[0038]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一个优选实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适方式结合。
[0039]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种机械密封顶驱冲管总成，其特征在于，包括: 用于连接鹅颈管的第一由壬头； 与所述第一由壬头轴向固定的密封滑套，所述密封滑套的上端与所述第一由壬头之间密封连接； 上端与所述密封滑套下端套接的承压浮动体，所述承压浮动体与所述密封滑套的下端之间密封连接且可轴向滑动； 与所述承压浮动体周向固定的密封静环，所述密封静环上端面与所述承压浮动体的下端之间密封连接； 上端面与所述密封静环的下端面紧密压合以形成机械密封的密封动环； 与所述密封动环周向固定用于连接驱动电机主轴的第二由壬头，所述第二由壬头的上端面与所述密封动环的下端面密封连接。
2.根据权利要求1所述的机械密封顶驱冲管总成，其特征在于，所述密封滑套与所述承压浮动体之间设有弹性机构，以迫使所述承压浮动体将所述密封静环压紧于所述密封动环上。
3.根据权利要求1所述的机械密封顶驱冲管总成，其特征在于，所述承压浮动体的下端设有沿轴向向下凸出的第一防转销，所述密封静环上与所述第一防转销相对的第一定位孔，所述第一防转销的下端插入所述第一定位孔，以使所述密封静环与与所述承压浮动体周向固定。
4.根据权利要求1所述的机械密封顶驱冲管总成，其特征在于，所述第二由壬头的上端设有沿轴向向上凸出的第二防转销，所述密封动环上与所述第二防转销相对的第二定位孔，所述第二防转销的下端插入所述第二定位孔，以使所述密封动环与与所述第二由壬头周向固定。
5.根据权利要求2所述的机械密封顶驱冲管总成，其特征在于，所述密封滑套包括滑套本体，所述滑套本体上端沿径向向外凸出形成有第一环形部，所述第一环形部设有螺纹孔； 所述承压浮动体包括与所述滑套本体下端套接的承压套筒，所述承压套筒下端沿径向向外凸出形成有第二环形部，所述第二环形部设有与所述螺纹孔相对的通孔； 所述弹性机构包括穿过所述通孔与所述螺纹孔螺纹配合的螺栓及套设于所述螺栓上的压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端与所述第一环形部相抵，下端与所述第二环形部相抵。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的机械密封顶驱冲管总成，其特征在于，所述密封静环上端面与所述承压浮动体的下端面之间设有第一密封圈，以使所述密封静环与所述承压浮动体密封连接。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的机械密封顶驱冲管总成，其特征在于，所述第二由壬头的上端面与所述密封动环的下端面之间设有第二密封圈，以使所述密封动环与所述第二由壬头密封连接。
8.一种顶部驱动钻井系统，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的机械密封顶驱冲管总成。
【文档编号】E21B3/02GK204113106SQ201420475081
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】黄北平, 尹和平 申请人:黄北平, 尹和平