带动压密封补偿的双流钻井顶驱适配器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种带动压密封补偿的双流钻井顶驱适配器，包括适配器壳体、外层管、内层管、轴承组、密封组、动压密封补偿系统，其特征在于：适配器壳体上的钻井液入口与双层管的外环空连通，流体通过适配器壳体注入；外层管与内层管组成外环空和内环空，分别与双流钻杆的内外环空连通，流体通过内层管和顶驱系统流出；密封组采用动压式V型密封结构，至少包括三组密封圈组，通过其轴向压缩获得径向膨胀以贴紧管壁密封面；动压密封补偿系统主要由至少两个压力补偿器串联组成，供给密封组润滑油，实现压力等比梯降；适配器壳体上还配置了钻井液压力口和压力油入口，分别联通压力补偿器。本实用新型采用高压润滑油隔离系统净化动密封面；在每一级密封圈背部提供高压润滑油，减小有效压差；每一级密封圈背部润滑油油压随钻井液压力变化而变化，动压圈密封结构利用动压效应能有效润滑。
【专利说明】
带动压密封补偿的双流钻井顶驱适配器
技术领域
[0001]本发明属于石油钻采领域，涉及一种双流钻井技术，尤其涉及一种顶驱适配器。
【背景技术】
[0002]双流钻井技术是一种利用双层钻杆本身内外通道实现钻井液循环流动的钻井技术，它在井底压力精确控制钻井液、微流量控制控压钻井、欠平衡钻井、大位移井钻井井眼清洗、尾管钻井、深水钻井等方面较常规钻井具有较大的潜力和优势。顶驱适配器是安装在双层钻杆顶部的一个旋转接头，它是实现双流钻井自身内外循环的关键联接设备，其上部与传统顶驱系统相连，下部与双流钻杆内外钻杆相连，实现双流钻井正常循环流通，即钻井液从外钻杆环空栗入，经钻头携带岩肩后由内钻杆内返出地面。
[0003]石油钻井中的旋转动密封是保证钻采设备有效运行的关键环节，密封介质为高压、磨砺性强的钻井液。在高压下，钻井液盘根密封系统是水龙头、顶驱、顶驱适配器的最薄弱环节，其密封性能直接影响设备的寿命和钻井速度。国内目前大多采用液压自封式密封结构，在泥浆压力作用下Y型密封圈唇部始终压紧管壁密封面。随着泥浆压力增，其密封寿命急剧减少，当压力升高到35MPa时，只能满负荷工作100小时，当栗压急剧升高时，通常只能维持50小时。而当前钻井技术要求的泥浆压力非常高，因此，许多传统装置已经达不到使用要求。
【发明内容】
[0004]本发明目的是:提供一种带动压密封补偿的双流钻井顶驱适配器，既保持密封而又不产生较大摩擦磨损，减小密封组两侧的压力差、使密封结合面之间保持流体润滑膜，以显著提升设备使用使用寿命。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:带动压密封补偿的双流钻井顶驱适配器，包括适配器壳体、外层管、内层管、轴承组、密封组、动压密封补偿系统:适配器壳体上的钻井液入口与双层管的外环空连通，流体通过适配器壳体注入;外层管与内层管组成外环空和内环空，分别与双流钻杆的内外环空连通，流体通过内层管和顶驱系统流出；密封组采用动压式V型密封结构，通过其轴向压缩获得径向膨胀以贴紧管壁密封面;动压密封补偿系统主要由两个压力补偿器串联组成，供给密封组润滑油，实现压力等比梯降;适配器壳体上还配置了钻井液压力口和压力油入口，分别联通压力补偿器。
[0006]本发明产生的有益效果:提供了一种带动压密封补偿的双流钻井顶驱适配器，采用高压润滑油隔离系统净化动密封面;在每一级密封圈背部提供高压润滑油，减小有效压差;每一级密封圈背部润滑油油压随钻井液压力变化而变化，动压圈密封结构利用动压效应能有效润滑。
【附图说明】
[0007]附图是本发明一种实施例的结构示意图:
[0008]图1，顶驱适配器轴测图；
[0009]图2，顶驱适配器剖视图；
[0010]图3，密封组详图；
[0011]图4，动压密封补偿系统；
[0012]图5，压力补偿器。
[0013]图中:1-外层管，2-内层管，3-承载轴承，4-适配器壳体，5-密封组，5.1-一级密封圈组，5.2-二级密封圈组，5.3-三级密封圈组，6-钻井液入口，7-吊臂，8-润滑油箱，9-扶正轴承，10-拉簧，11-压力补偿器，11.1-一级压力补偿器，11.2-二级压力补偿器，12-管路，13.1-外环空，13.2-内环空，14-钻井液压力口，15-隔环，16-压环，17-承环，18-轴套，19螺母，20-单向阀，21.1-—级压力油入口，21.2-二级压力油入口，22-活塞杆，23-活塞，24-缸体。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明的最优实施例作进一步的描述:带动压密封补偿的双流钻井顶驱适配器，如图1、2所示，包括适配器壳体、外层管、内层管、轴承组、密封组、动压密封补偿系统:外层管I与内层管2组成外环空13.1和内环空13.2，分别与双流钻杆的内外环空连通，流体通过内层管和顶驱系统流出；壳体4通过两个吊臂7固定安装在顶部驱动系统，夕卜层管I穿过轴承3、9与适配器壳体4相对转动；壳体4上的钻井液入口 6与双层管的外环空13.1连通，流体通过适配器壳体注入;钻井液入口 6两侧对称布置V型密封结构的密封组5，如图3所示，包括依次穿在外层管I上的承环17、一级密封圈组5.1、二级密封圈组5.2、三级密封圈组5.3、压环16、轴套18，通过旋紧螺母19，获得密封组径向膨胀以贴紧管壁密封面，每两级密封中间穿一个隔环15;动压密封补偿系统主要由两个压力补偿器11串联组成，如图4所示，补偿器11依靠拉簧10复位;如图5所示，补偿器11包括缸体24、活塞23、活塞杆22;适配器壳体4的钻井液压力口 14与一级压力补偿器11.1的活塞上侧腔体连通，油箱8内储有润滑油，经过两个单向阀20与两个补偿器11的活塞下侧腔体连通，一级压力补偿器11.1的活塞下侧腔体连通二级压力补偿器11.2的活塞上侧腔体，一级压力补偿器11.1的活塞下侧腔体经单向阀20接入临近钻井液入口两侧一级密封圈组5.1与二级密封圈组5.2之间的一级压力油入口 21.1，二级压力补偿器11.2的活塞下侧经单向阀20接入二级密封圈组5.2与三级密封圈组5.3之间的二级压力油入口 21.2;适配器壳体4上对应每个承环17的位置上有润滑油入口。
[0015]钻井液栗压为零时，拉簧10使得两个压力补偿器11的活塞复位于缸体上端，活塞下侧的缸体内充满润滑油;栗压增加至某一工作压力值X(0<X<50)Mpa的过程中，一级压力补偿器11.1中的润滑油被以Υ*Χ(0彡Y彡I)Mpa的压力注入一级压力油入口21.1，二级压力补偿器11.2中的润滑油被以Y2*X Mpa的压力注入二级压力油入口 21.2，如此便可获得各级密封圈组背部润滑油的压力等比降低;各级密封圈的工作性能良好时，由于压力补偿器11的活塞两侧截面积不同，可以保证压力平衡;提钻机、接钻杆时钻井液栗压归零，拉簧10使得压力补偿器11的活塞复位，为密封圈组润滑消耗的、微渗的润滑油可在此时由油箱8补充;某一级密封圈组性能损坏时，会造成相连通的压力补偿器11腔体内所储润滑油迅速泄露，拉簧10的伸缩量可作为密封性能良好、润滑油量充足的判断依据。
【主权项】
1.带动压密封补偿的双流钻井顶驱适配器，包括适配器壳体、外层管、内层管、轴承组、密封组、动压密封补偿系统，其特征在于:适配器壳体上的钻井液入口与双层管的外环空连通，流体通过适配器壳体注入;外层管与内层管组成外环空和内环空，分别与双流钻杆的内外环空连通，流体通过内层管和顶驱系统流出；密封组采用动压式V型密封结构，通过其轴向压缩获得径向膨胀以贴紧管壁密封面;动压密封补偿系统主要由至少两个压力补偿器串联组成，供给密封组润滑油，实现压力等比梯降;适配器壳体上还配置了钻井液压力口和压力油入口，分别联通压力补偿器。2.根据权利要求1所述带动压密封补偿的双流钻井顶驱适配器，特征在于:压力补偿器由外置拉簧复位，无需额外液压、电力等动力装置;拉簧的伸缩量可作为密封组密封性能良好、润滑油量充足的判断指标。
【文档编号】E21B17/03GK205663412SQ201620318374
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】潘广堂, 杨先海, 杨正
【申请人】山东理工大学