无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头制造技术

本发明专利技术公开了一种无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头，属于石油天然气以及非常规天然气欠平衡钻井井控装置领域。所述旋转控制头主要包括旋转总成、卡箍总成、壳体总成，所述壳体总成的中部内腔设置有所述旋转总成，所述旋转总成与所述壳体总成通过所述卡箍总成联接；所述旋转总成内设置有对轴承和动密封组件集中冷却、润滑结构。通过单轴承旋转总成，可减少多个轴承装配精度的困难，降低旋转控制头的高度；不需要专门配套的冷却润滑泵站，将动密封变为湿摩擦，延长动密封件使用寿命；卡箍总成采用锥面与台阶面相结合，方便手动卡箍锁紧定位装配；壳体总成采用壳体本体与旁通口整体结构，无需转换法兰，降低旋转控制头重量和制作成本。

【技术实现步骤摘要】
无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头
本专利技术涉及石油天然气以及非常规天然气欠平衡钻井使用的井控装置领域，特别涉及一种无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头。
技术介绍
目前世界提高煤层气产量的开采措施主要依靠欠平衡压力钻井作业，欠平衡压力钻井是指在钻井过程中钻井液柱作用在井底的压力低于底层孔隙压力，这样能及早发现油气藏。旋转控制头是欠平衡钻井、地热钻井、煤层气钻井的关键设备之一，可以在井眼环空与钻柱之间起到封隔密封作用，并提供安全有效的压力控制，同时具有将井眼返出流体导离井口的作用，因此要提高我国非常规天然气的开采效率，需要研制配套旋转控制头作为装备支撑。旋转控制头主要由旋转控制头壳体和旋转控制头胶芯两部分构成，在欠平衡钻井时很重要的一个工作就是换装旋转控制头胶芯。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：随着陆地石油天然气的大量开采，煤层气等非常规天然气的开发成为我国能源的开发重点，探明我国煤层气页岩气的储量巨大，但是针对我国煤层气“三低”储藏特点，现有石油钻井使用的钻井设备、井控装置的直接引用并不能提高开采效率，反而增加开采成本，因此针对我国非常规天然气的开采研制配套的低成本、小型化设备成为重点。目前国内煤层气开采欠平衡作业使用的旋转控制头主要分为两类：第一，进口国外小型化旋转控制头，价格昂贵；第二，石油开采常规设备直接引用，体积大，不能满足车载钻机钻台高度要求，不利于搬运，成本高浪费严重。现有技术旋转控制头的壳体分为壳体本体与旁通组件，需要通过载丝结构进行连接，壳体本体通过自由锻造成型重量大，机加工费用高，浪费严重；旋转总成采用四个轴承结构装配费时并且困难，同时使旋转控制头高度不能降到最低；在欠平衡钻井作业中需要附加冷却润滑泵站，通过润滑泵向旋转总成润滑部位供给润滑剂，采用乳化液进行持续的冷却润滑作用；在井口的安装与胶芯的更换、搬运过程中容易造成管线接头的折断，同时附加冷去润滑泵站需要占用井站位置，搬运也不方便。
技术实现思路
为了解决煤层气钻井井控设备与工况不配套，旋转控制头体积大，车载钻机钻台高度受限，胶芯不易更换，以及需要附加冷却润滑泵站的问题，本专利技术实施例提供了一种无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头，可完全满足煤层气的钻井工况，快速开采、快速方便拆卸、搬迁，生产成本低、生产周期短。所述技术方案如下：一种无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头，所述旋转控制头主要包括旋转总成、卡箍总成、壳体总成，所述壳体总成的中部内腔设置有所述旋转总成，所述旋转总成与所述壳体总成通过所述卡箍总成联接；所述旋转总成内设置有对轴承和动密封组件集中冷却、润滑结构；所述旋转总成至少包括：胶芯、胶芯连接盘、压盖密封圈、内六角堵头、防尘盖、孔挡圈、旋转总成密封、旋转壳体、出口油杯、出口防尘盖、出口孔挡圈、旋转总成上端盖、防尘罩、中心管、密封圈、旋转总成上端盖静密封圈、入口防尘盖、入口孔挡圈、入口油杯、轴承、带孔隔环、沉屑孔、隔环、车氏密封、防尘圈、动密封压盖。具体地，所述旋转壳体穿过所述旋转总成密封设置在所述壳体总成的壳体本体内，所述中心管上端安装有防尘盖，所述中心管的轴肩处安装有单轴承，所述轴承外侧上缘设置有锁紧螺钉，所述轴承、锁紧螺钉、中心管安装在所述旋转壳体内单向定位，所述旋转总成上端盖与所述旋转壳体联接定位轴承，所述旋转总成上端盖外侧设有旋转总成上端盖静密封圈，内侧设有密封圈。具体地，所述防尘罩与中心管联接，由带孔隔环、隔环、车氏密封组成的动密封组件安装在所述旋转壳体动密封槽内，通过动密封压盖固定，相接处设有压盖密封圈，所述动密封压盖内侧设有防尘圈。具体地，所述旋转壳体出口设置有出口油杯、出口防尘盖、出口孔挡圈，入口设置有入口油杯、入口防尘盖、入口孔挡圈；所述胶芯连接盘与所述中心管下端联接，所述胶芯连接盘上端设有胶芯连接盘静密封圈与所述中心管静密封，所述胶芯设置在所述胶芯连接盘下端。具体地，所述对轴承和动密封组件集中冷却、润滑结构，是在轴承位置处设有轴承腔唯一流道，所述流道下面设置有沉屑孔，所述带孔隔环位置处设有动密封进油流道。具体地，所述卡箍总成至少包括：手动卡箍、台肩螺母、卡箍左本体、卡箍右本体、吊环螺钉、活节螺栓、开口销、活节螺栓销轴、卡箍销轴；所述卡箍总成安装于所述壳体总成上端，通过所述旋转总成密封所述旋转总成与所述壳体总成的间隙。具体地，所述手动卡箍包括卡箍左本体和卡箍右本体，通过卡箍销轴联接，安装在所述壳体总成的卡箍铰链座上；所述吊环螺钉安装在所述卡箍左本体和卡箍右本体上，活节螺栓通过活节螺栓销轴安装在所述卡箍右本体上，用开口销固联，所述活节螺栓另一端设置在所述卡箍左本体凹槽内；所述手动卡箍的锥面卡装在所述旋转壳体上端锥面上，台阶面卡装在所述壳体本体的卡槽内。具体地，所述壳体总成至少包括：壳体本体、壳体上口、卡箍铰链座、卡箍支撑块、限位螺钉、吊耳、旁通口；所述壳体本体与旁通口为整体式结构,所述卡箍铰链座、卡箍支撑块、吊耳固接在所述壳体本体外壁，所述限位螺钉安装在所述卡箍支撑块上。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过单轴承旋转总成，可以减少多个轴承结构装配精度的困难，降低旋转控制头的高度；对轴承和动密封组件采用集中冷却、润滑结构，将动密封变为湿摩擦，延长动密封件使用寿命；可以直接从油杯处加入冷却、润滑油，对旋转总成提供进行持续的冷却润滑作用，不需要专门配套的冷却润滑泵站；卡箍总成的卡箍左右本体采用锥面与台阶面结合的结构，更方便手动卡箍锁紧定位装配；壳体总成采用壳体本体与旁通口整体式结构，无需转换法兰，可以根据客户需要标配合适的法兰，同时大幅度降低旋转控制头重量和降低制作成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的图1的剖视图；图3是本专利技术实施例提供的无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头的卡箍总成结构示意图的俯视图；图4是本专利技术实施例提供的图3的左视图；图5是本专利技术实施例提供的无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头的壳体总成结构示意图的后视图；图6是本专利技术实施例提供的图5的俯视图。图中各符号表示含义如下：1旋转总成；4胶芯，6胶芯连接盘，7六角螺母，8内六角圆柱头螺钉，9压盖密封圈，10十字沉头螺钉，11内六角堵头，12防尘盖，13孔挡圈，14旋转总成密封，16旋转壳体，17出口油杯，18出口防尘盖，19出口孔挡圈，20旋转总成上端盖，21六角头螺栓，22防尘罩，23内六角圆柱头螺钉，24中心管，25密封圈，26旋转总成上端盖静密封圈，27锁紧螺母，28入口防尘盖，29入口孔挡圈，30入口油杯，31轴承，32带孔隔环，33沉屑孔，34隔环，35车氏密封，36防尘圈，37动密封压盖；2卡箍总成；15手动卡箍，42台肩螺母，43卡箍左本体，44卡箍右本体，45吊环螺钉，46活节螺栓，47开口销，48活节螺栓销轴，49卡箍销轴；3壳体总成；5壳体本体，38螺母，39双头螺柱，40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头，其特征在于，所述旋转控制头主要包括旋转总成(1)、卡箍总成(2)、壳体总成(3)，所述壳体总成(3)的中部内腔设置有所述旋转总成(1)，所述旋转总成(1)与所述壳体总成(3)通过所述卡箍总成(2)联接；所述旋转总成(1)内设置有对轴承和动密封组件集中冷却、润滑结构；所述旋转总成(1)至少包括：胶芯(4)、胶芯连接盘(6)、压盖密封圈(9)、内六角堵头(11)、防尘盖(12)、孔挡圈(13)、旋转总成密封(14)、旋转壳体(16)、出口油杯(17)、出口防尘盖(18)、出口孔挡圈(19)、旋转总成上端盖(20)、防尘罩(22)、中心管(24)、密封圈(25)、旋转总成上端盖静密封圈(26)、入口防尘盖(28)、入口孔挡圈(29)、入口油杯(30)、轴承(31)、带孔隔环(32)、沉屑孔(33)、隔环(34)、车氏密封(35)、防尘圈(36)、动密封压盖(37)。

【技术特征摘要】
1.一种无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头，包括旋转总成(1)、卡箍总成(2)、壳体总成(3)，所述壳体总成(3)的中部内腔设置有所述旋转总成(1)，所述旋转总成(1)与所述壳体总成(3)通过所述卡箍总成(2)联接；所述旋转总成(1)内设置有对轴承和动密封组件集中冷却、润滑结构；其特征在于，所述旋转总成(1)至少包括：胶芯(4)、胶芯连接盘(6)、压盖密封圈(9)、内六角堵头(11)、防尘盖(12)、孔挡圈(13)、旋转总成密封(14)、旋转壳体(16)、出口油杯(17)、出口防尘盖(18)、出口孔挡圈(19)、旋转总成上端盖(20)、防尘罩(22)、中心管(24)、密封圈(25)、旋转总成上端盖静密封圈(26)、入口防尘盖(28)、入口孔挡圈(29)、入口油杯(30)、单轴承(31)、带孔隔环(32)、沉屑孔(33)、隔环(34)、车氏密封(35)、防尘圈(36)、动密封压盖(37)；所述旋转壳体(16)下部安装有内六角堵头(11)、防尘盖(12)、孔挡圈(13)；所述中心管(24)的轴肩处安装有单轴承(31)，所述单轴承(31)外侧上缘设置有锁紧螺钉(27)，所述单轴承(31)、锁紧螺钉(27)、中心管(24)安装在所述旋转壳体(16)内单向定位，所述旋转总成上端盖(20)与所述旋转壳体(16)联接用以定位单轴承(31)；所述防尘罩(22)与中心管(24)联接，由带孔隔环(32)、隔环(34)、车氏密封(35)组成的动密封组件安装在所述旋转壳体(16)动密封槽内，通过动密封压盖(37)固定，相接处设有压盖密封圈(9)，所述动密封压盖(37)内侧设有防尘圈(36)。2.根据权利要求1所述的无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头，其特征在于，所述旋转壳体(16)穿过所述旋转总成密封(14)设置在所述壳体总成(3)的壳体本体(5)内，所述旋转总成上端盖(20)外侧设有旋转总成上端盖静密封圈(26)，内侧设有密封圈(25)。3.根据权利要求1所述的无外挂冷却润滑泵站低压轻型旋转控制头，其特征在于，所述旋转壳体(16)出口设置有出口油杯(17)、出口防尘盖(18)、出口孔挡圈(19)，入口设置有入口油杯(30)、入口防尘盖(28)、入口孔挡圈(29)；所述胶芯连接盘(6)与所述中心管(24)下端联接...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁光杰，夏焱，申瑞臣，班凡生，庄晓谦，李景翠，董胜祥，路立君，付利，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11