用于调节径向偏转和倾斜的旋转密封组合件的制作方法
【技术领域】
[0001]旋转密封组合件用于调节壳体与可旋转轴之间的径向偏转和/或倾斜量。
[0002]发明背景
[0003]包括延伸穿过壳体孔的可旋转轴的设备可包括一个或多个轴承和一个或多个旋转密封组合件。
[0004]这些轴承可将轴支撑在壳体孔内和/或在轴与壳体之间传递力。
[0005]旋转密封组合件可抑制流体和/或碎肩在壳体的外部与壳体的内部之间传递。
[0006]在一些这样的设备中，轴可能能够在壳体孔内实现一定量的径向偏转和/或在壳体孔内实现一定量的倾斜。
[0007]轴的径向偏转可导致由于轴在壳体孔内径向偏移，轴与壳体孔不同心。轴在壳体孔内的这种不同心度可能会对旋转密封组合件的性能造成负面影响。
[0008]轴在壳体孔内的倾斜可能是由于轴的一部分的径向偏转而导致的，并且可以伴随着轴在壳体孔内的弯曲和/或铰接。轴倾斜可能是由于设备的功能而有意引起的，和/或可能是由于在设备使用期间作用于轴的力而造成的。轴在壳体孔内的这种倾斜也可能对旋转密封组合件的性能造成负面影响。
[0009]在一些设备中，轴在壳体孔内的倾斜可能由于轴承而引起或可通过轴承来调节，该轴承使得轴能够相对于壳体倾斜。这样一种轴承的示例为如美国专利N0.6，244，361(Comeau等人)和美国专利N0.6，769，499(Cargill等人)中所描述的支点轴承或焦点轴承，这两个专利针对“摆动钻头”类型的旋转导向钻井设备。
[0010]附图简述
[0011 ]现在将参照附图描述本发明的实施方案，附图中:
[0012]图1是摆动钻头型旋转导向钻井设备的下部的部分纵向截面组装图，包括根据本发明的旋转密封组合件的第一示例性实施方案作为下部旋转密封组合件。
[0013]图2是图1的摆动钻头型旋转导向钻井设备的下端的部分纵向截面组装图，更详细地示出了焦点轴承和旋转密封组合件的第一示例性实施方案。
[0014]图3是图1的摆动钻头型旋转导向钻井设备的部分纵向截面组装图，更详细地示出了旋转密封组合件的第一示例性实施方案。
[0015]图4是根据本发明的旋转密封组合件的第二示例性实施方案的部分纵向截面组装图，该第二示例性实施方案可取代旋转密封组合件的第一示例性实施方案用于图1的摆动钻头型旋转导向钻井设备。
[0016]图5是示例性旋转导向钻井设备示为与钻柱连接时的示图。
[0017]图6是图5所示的示例性旋转导向钻井设备示为与钻柱断开时的示意性纵向截面组装图。
[0018]详述
[0019]本文献中引用取向、操作参数、范围、范围下限和范围上限时，并非意欲提供本发明范围的严格边界，而是应当被解释为意指“近似”或“大约”或“基本上”在本文献的教示范围内，除非另外明确说明。
[0020]本发明针对旋转密封组合件。
[0021]旋转密封组合件可用于任何设备，包括壳体、壳体孔和可旋转地延伸穿过壳体孔的轴，其中轴能够在壳体孔内实现一定量的径向偏转并且在壳体孔内实现一定量的倾斜。
[0022]在一些实施方案中，该设备可被构造成包含在钻孔内。在一些实施方案中，该设备可为用于钻出钻孔的设备。在一些实施方案中，该设备可为钻井马达。在一些实施方案中，该设备可为旋转导向钻井设备。在一些特定实施方案中，该设备可为“摆动钻头”类型的旋转导向钻井设备。
[0023]图1至3显示了根据本发明的旋转密封组合件的第一示例性实施方案，其中旋转密封组合件被提供作为摆动钻头型旋转导向钻井设备中的下部旋转密封组合件。图4显示了根据本发明的旋转密封组合件的第二示例性实施方案，其也可被提供作为摆动钻头型旋转导向钻井设备中的下部旋转密封组合件。
[0024]图5至6显示了示例性旋转导向钻井设备，其中可使用旋转密封组合件的第一示例性实施方案、第二示例性实施方案和其它实施方案。图1还显示了示例性旋转导向钻井设备的下部，包括旋转导向钻井设备的一些组件。
[0025]图1至6仅仅是示例性的。本发明的旋转密封组合件可在本发明的范围内用于任何合适设备并且用于任何合适设备中的任何合适位置，并且可在除第一示例性实施方案和第二示例性实施方案的实施方案中在本发明的范围内提供本发明的旋转密封组合件。
[0026]在随后对第一示例性实施方案和第二示例性实施方案的描述中，将以相同的参考号来识别在这两个示例性实施方案中相同或等效的本发明特征。
[0027]参照图1和图5至6，显示了示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)。作为非限制性示例，示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)可为美国专利N0.6,244,361(Comeau等人)和/或美国专利N0.6，769，499(Cargill等人)中所描述类型的旋转导向钻井设备。
[0028]首先参照图5至6，示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)包括壳体(202)，该壳体具有外部壳体孔(204)和内部壳体孔(206)。轴(208)延伸穿过壳体孔(206)。轴(208)可相对于壳体(202)旋转。
[0029]在示例性摆动钻头型旋转导向设备(200)中，钻头(210)与轴(208)的远侧端部连接，并且钻柱(212)与轴(208)的近侧端部连接。钻柱(212)可包括钻柱连通系统(214)诸如随钻测量系统。
[0030]在示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)中，防旋转装置(216)邻近壳体(202)的近侧端部与壳体(202)连接或整合到壳体(202)中，并且近钻头稳定器(218)邻近壳体(202)的远侧端部与壳体(202)连接或整合到壳体(202)中。
[0031]在示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)中，使偏转机构(220)包含在壳体(202)中，该偏转机构可被致动以导致轴(208)的一部分在壳体孔(206)内径向偏转。
[0032]在示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)中，将下部焦点轴承(222)、下部旋转密封组合件(224)、上部轴承(226)和上部旋转密封组合件(228)定位在壳体孔(206)内以使轴(208)支撑在壳体(202)内并且在壳体(202)与轴(208)之间提供密封。
[0033]偏转机构(220)可包括任何能够导致轴(208)的该部分在壳体孔(206)内径向偏转的结构、装置或设备。轴(208)的该部分的径向偏转可导致轴(208)在壳体孔(206)内弯曲。另外或替代地，轴(208)的该部分的径向偏转可导致轴(208)铰接在壳体孔(206)，如果轴(208)包括接合部(未示出)的话，该接合部促进了这种铰接。
[0034]在任一种情况下，轴(208)的该部分通过偏转机构(220)实现的径向偏转导致轴(208)在壳体孔(206)内倾斜，由此使得轴(208)指向相对于壳体(202)的纵轴成一定角度的方向。
[0035]在图1和图5至6所示的示例性旋转导向钻井设备(200)中，由下部焦点轴承(222)调节轴(208)的倾斜，该下部焦点轴承充当轴(208)的支点。因此，轴(208)通过偏转机构(220)实现的径向偏转导致轴(208)在壳体孔(206)内相对于倾斜焦点(230)倾斜，该倾斜焦点表示轴(208)的倾斜中心。
[0036]在示例性旋转导向设备(200)中，由下部焦点轴承(222)提供倾斜焦点(230)。在其它设备中，倾斜焦点(230)可为表示轴(208)倾斜中心的任何实点或虚点。
[0037]再次参照图1，下部焦点轴承(222)被轴向定位在偏转机构(220)与下部旋转密封组合件(224)之间。由于下部焦点轴承(222)充当轴(208)的支点，因此偏转机构(220)的致动将导致轴(208)在壳体孔(206)内在下部旋转密封组合件(224)的轴向位置实现一定量的径向偏转，并且也导致轴(208)在壳体孔(206)内相对于倾斜焦