一种钻采设备专用水龙头冲管及操作方法与流程

本发明涉及钻井和修井，特别涉及一种钻采设备专用水龙头冲管及操作方法。

背景技术：

1、钻井或修井用水龙头不仅具有提升钻柱和循环泥浆的作用，同时也是重要的旋转部件，而水龙头冲管正是实现由固定向旋转功能切换的部件，因此冲管总成是一种主要承担鹅颈管与顶驱主轴动、静连接的特殊密封部件。目前冲管总成结构形式主要有盘根式密封冲管总成和机械密封式冲管总成。机械密封冲管耐压力等级高，但因其成本高且不适用于钻井震动大工况，推广受到一定限制；盘根式密封价格低廉，且结构简单、适用范围宽，但是使用寿命短，更换盘根密封费时，影响井底安全隐患较大，在超过35mpa的高压环境下推广也受到限制。

2、综上，目前的地质情况下一般所采用的冲管总成结构存在密封的问题，冲管总成结构在高压地层环境下使用一段时间后会密封失效，一旦密封失效会造成压力失控，甚至导致钻井事故，因此需要及时更换密封，确保安全作业，现有冲管结构的中间连接部分采用的浮动式泥浆管101，浮动式泥浆管101的两端分别和鹅颈管、中心管连接，浮动式泥浆管101上部安装一个静密封盘根102，下部安装一组组合旋转动密封盘根103。但现有的冲管总成结构重新更换密封时，为确保密封严密，操作人员在重新更换和安装密封结构时会耗费较多的时间和精力，导致钻井停机时间长、作业效率低、成本提高，同时也会影响井底安全，尤其超过35mpa的高压地质环境下长时间会造成严重影响。更换密封后，由于浮动式泥浆管101径向不能定位、加上安装误差、转动过程中的跳动、偏心以及冲管泄露后导致管内泥浆在端面堆积等等，导致浮动式泥浆管101外部密封受力不均，偏磨加剧，冲管和中心管的磨损均较为严重，密封寿命短，从而使冲管使用寿命降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述更换密封寿命短、效率低的不足，提供一种钻采设备专用水龙头冲管及操作方法，有效解决水龙头冲管组合动密封效果差、寿命短、更换频繁的问题，而且减少了现场安装施工的工装量，采用多种组合层级实现对泥浆管的密封，通过多层级装配方式方便地进行快速装配，提高了更换安装作业效率，同时也减少停机时间，整体提高了冲管的使用寿命。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种钻采设备专用水龙头冲管，其包括固定式泥浆管、下螺母和过渡螺母，下螺母与固定式泥浆管固定连接且为静密封，过渡螺母套设在固定式泥浆管的周向，过渡螺母与固定式泥浆管之间为动密封，过渡螺母的下端底部设有内螺纹，过渡螺母能够通过内螺纹与下螺母的上端外缘连接且静密封；

4、使用时水龙头冲管至少具有：

5、状态一，固定式泥浆管通过下螺母连接中心管，过渡螺母未与下螺母连接；

6、状态二，在状态一的基础上，过渡螺母连接在下螺母的上端。

7、替代了原有的浮动式泥浆管，原有泥浆管工作中会造成盘根密封与泥浆管偏磨，而通过下螺母，固定式泥浆管能够始终保持与中心管相互固定，确保了泥浆管与中心管的同轴度，避免了重新定位，钻井使用中，若密封失效，则通过过渡螺母在泥浆管的外部与下螺母连接即可实现装配新的密封，能够进行快速装配，过渡螺母将下螺母与泥浆管之间的失效密封处再次重新加上一层密封，这样仅通过过渡螺母即可进行更换和安装密封，减少了现场安装施工的工装量，且过渡螺母、下螺母这样多层级装配方式分别连接在泥浆管外侧，能够提高安装效率，也减少了停机时间，整体提高了冲管的使用寿命。

8、在本发明较佳的实施方案中，上述过渡螺母设有若干个，若干过渡螺母上下布置，相邻过渡螺母之间为螺纹连接且静密封；通过若干过渡螺母的层叠设置，每个过渡螺母都能和下方的螺母形成层级设置，在一个过渡螺母密封失效的情况下，能够以叠加的方式，更换和装配新的密封，采用多种组合层级能够实现对泥浆管的密封。

9、在本发明较佳的实施方案中，上述过渡螺母的下端尺寸大于上端尺寸，过渡螺母的内螺纹沿固定式泥浆管周向布置，过渡螺母的上端外缘设有与过渡螺母的内螺纹相匹配的外螺纹；通过过渡螺母的上下尺寸设置和内螺纹的设置，相邻上方的过渡螺母能够方便且快速地与下方的过渡螺母或下螺母进行连接。

10、在本发明较佳的实施方案中，上述水龙头冲管还包括过渡静密封圈和动密封圈，过渡静密封圈设在过渡螺母上端的顶部与上方相邻过渡螺母之间，动密封圈设在下螺母与固定式泥浆管之间、过渡螺母与固定式泥浆管之间；过渡静密封圈能够在层叠关系的相邻过渡螺母，或过渡螺母与下螺母之间，确保过渡螺母之间、或过渡螺母与下螺母之间形成有效的密封，动密封圈能够替代旧的失效密封，作为泥浆管与过渡螺母之间新的密封。

11、在本发明较佳的实施方案中，上述过渡螺母包括中间过渡螺母一和中间过渡螺母二，中间过渡螺母一和中间过渡螺母二在纵向剖面上呈一级台阶结构，上端和下端分别为一级台阶结构的上台阶部分和下台阶部分，中间过渡螺母一的下端与下螺母连接，中间过渡螺母二下端连接在中间过渡螺母一的上端；通过台阶结构的设置，在泥浆管的外部，中间过渡螺母一和中间过渡螺母二能够形成上下的层叠的连接关系，便于过渡螺母的层级密封。

12、在本发明较佳的实施方案中，上述过渡静密封圈包括中间过渡静密封圈一和中间过渡静密封圈二，中间过渡静密封圈一设在下螺母的上端端面与中间过渡螺母一之间，中间过渡静密封圈二设在中间过渡螺母一的顶面和中间过渡螺母二之间；通过中间过渡静密封圈一实现下螺母与中间过渡螺母一之间密封，通过中间过渡静密封二，实现中间过渡螺母二与中间过渡螺母二之间密封。

13、在本发明较佳的实施方案中，上述动密封圈包括组合动密封圈、中间过渡组合动密封圈一和中间过渡组合动密封圈二，组合动密封圈设在下螺母上且环绕固定式泥浆管的外缘，中间过渡组合动密封圈一设在中间过渡螺母一上且环绕固定式泥浆管的外缘，中间过渡组合动密封圈二设在中间过渡螺母二上且环绕固定式泥浆管的外缘；通过组合动密封圈实现下螺母与固定式泥浆管之间的密封，通过中间过渡组合动密封圈一实现中间过渡螺母一和固定式泥浆管之间的密封，通过中间过渡组合动密封圈二实现中间过渡螺母二和固定式泥浆管之间的密封。

14、在本发明较佳的实施方案中，上述水龙头冲管还包括下螺母密封圈和泥浆管密封圈，固定式泥浆管通过下螺母连接至中心管，泥浆管密封圈设在固定式泥浆管与中心管之间，下螺母密封圈设在下螺母与固定式泥浆管之间；通过下螺母密封圈实现下螺母与固定式泥浆管之间的密封，通过泥浆管密封圈实现固定式泥浆管与中心管之间的密封。

15、在本发明较佳的实施方案中，上述水龙头冲管还包括上螺母和上密封圈，固定式泥浆管的上端通过上螺母连接至鹅颈管，固定式泥浆管的上端设置的台阶外缘与上螺母的内缘分别设有相互匹配的配合关系纹，上密封圈设在固定式泥浆管与鹅颈管之间；通过上螺母便于将固定式泥浆管连接至鹅颈管，通过上密封圈在上螺母和固定式泥浆管之间形成密封，配合关系纹保证了固定式泥浆管径向无跳动，避免组合密封偏磨。

16、一种钻采设备专用水龙头冲管的操作方法，采用上述的钻采设备专用水龙头冲管，其包括以下步骤：

17、s1、初始状态时，固定式泥浆管通过下螺母与中心管连接，过渡螺母与下螺母未连接；

18、s2、当下螺母与固定式泥浆管之间的动密封失效时，将过渡螺母与下螺母连接，过渡螺母与固定式泥浆管之间的动密封进入工作状态；

19、s3、依照s2原理，当过渡螺母密封失效时，再将上方相邻过渡螺母与下方对应的过渡螺母连接，新连接的过渡螺母与固定式泥浆管之间的动密封进入工作状态，依此重复步骤。

20、通过该使用方法，固定式泥浆管能够和中心管、鹅颈管始终同轴，而更换新的密封时，不再需要对固定式泥浆管进行校准，减小密封偏磨，延长了密封的使用寿命，减少了停机时间，降低了现场井控风险。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果：

22、1、该冲管替代了原有的浮动式泥浆管，而采用固定式泥浆管确保了泥浆管与中心管的同轴度，避免了重新定位，若密封失效重新安装新的密封时，通过过渡螺母在泥浆管的外部与下螺母连接即可，能够进行快速装配，减少了现场安装施工的工装量，且过渡螺母、下螺母这样多层级装配方式分别连接在泥浆管外侧，能够提高安装效率，也减少了停机时间，整体提高了冲管的使用寿命。

23、2、通过该使用方法，固定式泥浆管能够和中心管、鹅颈管始终同轴，减小密封偏磨，延长密封的使用寿命，减少了停机时间，降低了现场井控风险。