申请/专利权人：西安宇星石油机械新技术开发有限公司

申请日：2019-07-11

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN110242242B

主分类号：E21B33/06

分类号：E21B33/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2019.10.15#实质审查的生效;2019.09.17#公开

摘要：本发明涉及一种防喷器，具体涉及一种随动型旋转环形防喷器；解决了现有主动型旋转防喷器结构复杂，旋转体部件多，导致扭矩大、发热量大、使用寿命短的技术问题。本发明的技术解决方案是：一种随动型旋转环形防喷器，包括上下相通的壳体、设置在壳体内的旋转密封组件、活塞、挡环以及设置在壳体上方的方补心；方补心通过连接套固连在旋转密封组件上部；壳体包括相连的上壳体与下壳体；下壳体内套装可上下运动的活塞；旋转密封组件包括导向筒、放置在导向筒上方的半球形胶芯、设置在半球形胶芯上方且与半球形胶芯密封配合的轴承座；轴承座通过第一支撑组件支撑在上壳体内；导向筒的上端通过第二支撑组件支撑在活塞上。

主权项：1.一种随动型旋转环形防喷器，其特征在于：包括上下相通的壳体、设置在壳体内的旋转密封组件（3）、活塞（4）、挡环（7）以及设置在壳体上方的方补心（17）；所述方补心（17）通过连接套（16）固连在旋转密封组件（3）上部；所述壳体包括相连的上壳体（1）与下壳体（2）；活塞（4）套装在下壳体（2）内，并可在下壳体（2）内上下运动；所述旋转密封组件（3）包括导向筒（303）、放置在导向筒（303）上方的半球形胶芯（302）、设置在半球形胶芯（302）上方且与半球形胶芯（302）密封配合的轴承座（301）；所述轴承座（301）通过第一支撑组件（5）支撑在上壳体（1）内；所述导向筒（303）的上端通过第二支撑组件（6）支撑在活塞（4）上，导向筒（303）的外壁与活塞（4）内壁及下壳体（2）内壁滑动连接；所述导向筒（303）为分体件，包括密封连接的支撑盘和导向段；所述活塞（4）的下部设置有下开口的活塞内腔（401）；所述活塞内腔（401）和下壳体（2）之间形成第一密封腔体（10）；所述活塞（4）的外壁、挡环（7）和下壳体（2）之间形成第二密封腔体（11）；所述第一密封腔体（10）、第二密封腔体（11）分别与外部液压油相通；所述下壳体（2）为双层结构，下壳体（2）的内层与导向筒（303）之间、活塞（4）与导向筒（303）之间均设置高压旋转密封圈（8）；所述下壳体（2）与导向筒（303）之间的高压旋转密封圈（8）通过支撑环（12）固定在密封套（203）内；所述下壳体（2）包括下连接件（201）、主体（202）、密封套（203）和压帽（204）；所述密封套（203）与主体（202）同轴设置，密封套（203）通过螺栓连接在主体（202）的底部；所述密封套（203）顶部固定连接压帽（204）；所述高压旋转密封圈（8）包括密封圈本体（801）、弹簧（802）和“O”型圈（803）；所述密封圈本体（801）内部设有密封唇边（8011）；弹簧（802）设置在密封唇边（8011）和密封圈本体（801）之间的间隙内；密封唇边（8011）的内壁设置多个环形凹槽（80111）；所述“O”型圈（803）设置在密封圈本体（801）的外侧面；所述主体（202）的口部设置所述挡环（7），挡环（7）被压紧在上壳体（2）的上盖（102）与主体（202）之间；所述主体（202）上设置两个第一进油孔（205）和两个第二进油孔（206）；两个第一进油孔（205）均与第一密封腔体（10）连通；两个第二进油孔（206）均与第二密封腔体（11）连通。

全文数据：随动型旋转环形防喷器技术领域本发明涉及一种防喷器，具体涉及一种随动型旋转环形防喷器。背景技术旋转防喷器是欠平衡钻井的关键装备、专用井控设备，安装在井口防喷器组的最上端。钻开油气层时，为避免钻井液液柱压力过高，以致将油气层压死或污染，常利用旋转防喷器封住井口环形空间，使钻井液液柱压力略低于地层压力，保持井底轻度溢流，实现边喷边钻或带压起下钻作业，也常用于修井作业中。主动型旋转防喷器是在环形防喷器的内腔增设一套旋转轴承系统，现有的主动型旋转防喷器结构复杂，旋转体的部件多，在封闭井内钻具和井眼之间的环空后，壳体内的胶芯、活塞等部件均要随钻具一起带压转动，扭矩大、发热量大、使用寿命短。发明内容为了解决现有主动型旋转防喷器结构复杂，旋转体的部件多，导致扭矩大、发热量大、使用寿命短的技术问题，本发明提供了一种随动型旋转环形防喷器。本发明的技术解决方案是：一种随动型旋转环形防喷器，其特殊之处在于：包括上下相通的壳体、设置在壳体内的旋转密封组件、活塞、挡环以及设置在壳体上方的方补心；所述方补心通过连接套固连在旋转密封组件上部；所述壳体包括相连的上壳体与下壳体；活塞套装在下壳体内，并可在下壳体内上下运动；所述旋转密封组件包括导向筒、放置在导向筒上方的半球形胶芯、设置在半球形胶芯上方且与半球形胶芯密封配合的轴承座；所述轴承座通过第一支撑组件支撑在上壳体内；所述导向筒的上端通过第二支撑组件支撑在活塞上，导向筒的外壁与活塞内壁及下壳体内壁滑动连接；所述活塞的下部设置有下开口的活塞内腔；所述活塞内腔和下壳体之间形成第一密封腔体；所述活塞的外壁、挡环和下壳体之间形成第二密封腔体；所述第一密封腔体、第二密封腔体分别与外部液压油相通；所述下壳体为双层结构，下壳体的内层与导向筒之间、活塞与导向筒之间均设置高压旋转密封圈。进一步地，为了延长在高压旋转的工况下密封件的使用寿命，所述高压旋转密封圈包括密封圈本体、弹簧和“O”型圈；所述密封圈本体内部设有密封唇边；弹簧设置在密封唇边和密封圈本体之间的间隙内；密封唇边的内壁设置多个环形凹槽；所述“O”型圈设置在密封圈本体的外侧面。进一步地，为了节省材料，降低生产成本，所述下壳体包括主体、下连接件、密封套和压帽；所述密封套与主体同轴设置，密封套通过螺栓连接在主体的底部；所述密封套顶部固定连接压帽；所述下壳体与导向筒之间的高压旋转密封圈通过支撑环固定在密封套内。进一步地，为了进一步减小高压旋转密封圈与导向筒之间的摩擦力，该随动型旋转环形防喷器还包括设置在所述高压旋转密封圈与所述支撑环之间的深沟球轴承。进一步地，所述上壳体包括上连接件和上盖，所述上连接件为栽丝。进一步地，所述下连接件为栽丝。进一步地，所述上所述下连接件为法兰。进一步地，该随动型旋转环形防喷器还包括设置在轴承座和挡环之间的隔环；所述隔环的侧壁沿周向均布多个油孔。进一步地，该随动型旋转环形防喷器还包括设置在活塞与导向筒之间的第一方形密封圈。进一步地，该随动型旋转环形防喷器还包括设置在活塞与密封套之间的第二方形密封圈。本发明相比现有技术的有益效果是：1、本发明结构简单，旋转体的部件少，在封闭井内钻具和井眼之间的环空后，活塞并不转动，由于旋转体的外径较小，所以本发明在随油管旋转时，扭矩小、散热少、使用寿命长。2、本发明的高压旋转密封圈包括密封圈本体、弹簧、“O”型圈，密封圈本体内部设有密封唇边，弹簧设置在密封唇边和密封圈本体之间的间隙内，密封唇边的内壁设置多个环形凹槽，“O”型圈设置在密封圈本体的外侧面，耐磨性及耐压性更好，使用寿命更长。附图说明图1是本发明实施例1的主视图；图2是实施例1的俯视图；图3是实施例1中高压旋转密封圈的结构图；图4是实施例1半封封油管时的状态图；图5是实施例1全封关空井时的状态图；图6是本发明实施例2的结构图；附图标记为：1-上壳体，101-上连接件，102-上盖，2-下壳体，201-下连接件，202-主体，203-密封套，204-压帽，205-第一进油孔，206-第二进油孔，3-旋转密封组件，301-轴承座，302-半球形胶芯，303-导向筒，4-活塞，401-活塞内腔，5-第一支撑组件，6-第二支撑组件，7-挡环，8-高压旋转密封圈，801-密封圈本体，8011-密封唇边，80111-凹槽，802-弹簧，803-“O”型圈，10-第一密封腔体，11-第二密封腔体，12-支撑环，13-第一方形密封圈，14-第二方形密封圈，15-油管，16-连接套，17-方补心，18-隔环，19-深沟球轴承。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。实施例1：参照图1图2和图3，该随动型旋转环形防喷器，包括上下相通的壳体、设置在壳体内的旋转密封组件3、活塞4、挡环7以及设置在壳体上方的方补心17。方补心17通过连接套16固连在旋转密封组件3上部。壳体包括相连的上壳体1与下壳体2。旋转密封组件3包括导向筒303、放置在导向筒303上方的半球形胶芯302、设置在半球形胶芯302上方且与半球形胶芯302密封配合的轴承座301。轴承座301通过第一支撑组件5支撑在上壳体内。导向筒303的上端通过第二支撑组件6支撑在活塞4上，导向筒303的下端外壁与活塞4内壁及下壳体内壁滑动连接。导向筒303可以为一体件也可以为分体件，为了便于安装并节省材料，本实施例中的导向筒303为分体件，包括密封连接的支撑盘和导向段。第一支撑组件5和第二支撑组件6可以为推力调心滚子轴承也可以为配套使用的扶正轴承和推力轴承。为了简化结构，本实施例中的第一支撑组件5和第二支撑组件6均为推力调心滚子轴承。活塞4的下部设置有下开口的活塞内腔401；活塞内腔401和下壳体之间形成第一密封腔体10。活塞外壁、挡环7和下壳体之间形成第二密封腔体11。第一密封腔体10、第二密封腔体11分别与外部液压油相通。下壳体2为双层结构，下壳体2的内层与导向筒303之间、活塞4与导向筒303之间均设置高压旋转密封圈8。上壳体2包括上连接件101和上盖102。下壳体2包括下连接件201、主体202、密封套203和压帽204。密封套203与主体202同轴设置，密封套203通过螺栓连接在主体202的底部。密封套203顶部固定连接压帽204。高压旋转密封圈8包括密封圈本体801、弹簧802和“O”型圈803。密封圈本体801内部设有较长的密封唇边8011；密封唇边8011与密封圈本体801的外圈之间设有间隙；密封唇边8011的外壁沿轴向设置弹簧802，密封唇边8011的内孔设置多个环形凹槽80111。密封圈本体801的外圆上设置“O”型圈803。为了提高密封的可靠性，活塞4与导向筒303之间还安装了第一方形密封圈13。密封套203和导向筒303之间的高压旋转密封圈8，通过设置在高压旋转密封圈8下部的支撑环12固定，为了进一步减小高压旋转密封圈8与导向筒303的摩擦力，高压旋转密封圈8与支撑环12设有深沟球轴承19。压帽204与导向筒303之间也安装了第二方形密封圈14。主体202的口部设置挡环7，挡环7被压紧在上盖102与主体202之间；活塞4的小端伸入挡环7的内孔中，并可在挡环7的内孔中上下滑动。为了便于润滑轴承，轴承座301和挡环7之间设置隔环18，隔环18的侧壁沿周向均布多个油孔。主体202上设置两个第一进油孔205和两个第二进油孔206；两个第一进油孔205均与第一密封腔体10连通；两个第二进油孔206均与第二密封腔体11连通。参照图4和图5，该随动型旋转环形防喷器的工作原理如下：参照图4，半封时封油管时，第一进油孔205进油，液压油进入第一密封腔体10内，活塞4带动导向筒303上行，半球形胶芯301被压缩后将油管15抱紧。当井内故障排除，需要起出油管15时，第二进油孔206进油，液压油进入第二密封腔体11内，活塞4带动导向筒303下行，半球形胶芯301回弹至初始状态，即可起出油管15，进行下一工序。参照图5，全封时关空井时，第一进油孔205进油，液压油进入第一密封腔体10内，活塞4带动导向筒303上行，导向筒303压缩半球形胶芯301，半球形胶芯301被压缩后内孔完全收缩，将空井封住。实施例2：参照图6，实施例2与实施例1结构相似，区别仅在于：实施例2中的下连接件201为法兰。以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

权利要求：1.一种随动型旋转环形防喷器，其特征在于：包括上下相通的壳体、设置在壳体内的旋转密封组件3、活塞4、挡环7以及设置在壳体上方的方补心17；所述方补心17通过连接套16固连在旋转密封组件3上部；所述壳体包括相连的上壳体1与下壳体2；活塞4套装在下壳体2内，并可在下壳体2内上下运动；所述旋转密封组件3包括导向筒303、放置在导向筒303上方的半球形胶芯302、设置在半球形胶芯302上方且与半球形胶芯302密封配合的轴承座301；所述轴承座301通过第一支撑组件5支撑在上壳体1内；所述导向筒303的上端通过第二支撑组件6支撑在活塞4上，导向筒303的外壁与活塞4内壁及下壳体2内壁滑动连接；所述活塞4的下部设置有下开口的活塞内腔401；所述活塞内腔401和下壳体2之间形成第一密封腔体10；所述活塞4的外壁、挡环7和下壳体2之间形成第二密封腔体11；所述第一密封腔体10、第二密封腔体11分别与外部液压油相通；所述下壳体2为双层结构，下壳体2的内层与导向筒303之间、活塞4与导向筒303之间均设置高压旋转密封圈8。2.根据权利要求1所述的随动型旋转环形防喷器，其特征在于：所述高压旋转密封圈8包括密封圈本体801、弹簧802和“O”型圈803；所述密封圈本体801内部设有密封唇边8011；弹簧802设置在密封唇边8011和密封圈本体801之间的间隙内；密封唇边8011的内壁设置多个环形凹槽80111；所述“O”型圈803设置在密封圈本体801的外侧面。3.根据权利要求1或2所述的随动型旋转环形防喷器，其特征在于：所述下壳体2包括下连接件201、主体202、密封套203和压帽204；所述密封套203与主体202同轴设置，密封套203通过螺栓连接在主体202的底部；所述密封套203顶部固定连接压帽204；所述下壳体2与导向筒303之间的高压旋转密封圈8通过支撑环12固定在密封套203内。4.根据权利要求3所述的随动型旋转环形防喷器，其特征在于：还包括设置在所述高压旋转密封圈8与所述支撑环12之间的深沟球轴承19。5.根据权利要求4所述的随动型旋转环形防喷器，其特征在于：所述上壳体1包括上连接件101和上盖102，所述上连接件101为栽丝。6.根据权利要求5所述的随动型旋转环形防喷器，其特征在于：所述下连接件201为栽丝。7.根据权利要求5所述的随动型旋转环形防喷器，其特征在于：所述上所述下连接件201为法兰。8.根据权利要求6所述的随动型旋转环形防喷器，其特征在于：还包括设置在轴承座301和挡环7之间的隔环18；所述隔环18的侧壁沿周向均布多个油孔。9.根据权利要求8所述的随动型旋转环形防喷器，其特征在于：还包括设置在活塞4与导向筒303之间的第一方形密封圈13。10.根据权利要求9所述的随动型旋转环形防喷器，其特征在于：还包括设置在导向筒303与密封套203之间的第二方形密封圈14。

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