一种采用新型动密封冲管总成及方法与流程

1.本发明涉及总成技术领域，具体涉及一种采用新型动密封冲管总成。


背景技术：

2.钻井作业过程中，钻井液需经过鹅颈管、冲管总成、主轴、井下钻柱内孔传输至井底携带岩屑返出井筒。冲管总成起到连接水龙带与顶驱主轴桥梁作用，既实现钻井液连续传输，也实现静止状态(鹅颈管)向旋转状态(主轴)的过渡目标，因此，冲管总成是一个主要的易损件，需要经常拆卸更换。为了保证高压钻井液有畅通的流道，冲管总成上、下分别需要紧固在鹅颈管和主轴的轴端；为了保证内部高压钻井液在旋转状态下不外泄，需要足够的压紧力把冲管总成压紧固定，形成严格密封状态。目前国内外冲管总成分为盘根密封和机械密封冲管总成两类。
3.冲管密封属于高压动密封结构，盘根密封冲管所有工作压力集中在密封圈上，极易密封失效，尤其是使用油基钻井液作业井段，因油基钻井液散热性差，温度高，粘度高等，对盘根密封腐蚀性强，极易变形导致刺漏。对于机械密封冲管，国内已有厂商生产，但成本过高，且存在拆卸安装过程复杂，需要较大操作空间，同时因弹簧补偿装置数量较少，平衡度不够导致频繁晃动，在钻井液粘度较小的情况下刺漏非常严重，严重制约作业时效。
4.专利文献cn106837218b中公开了种钻井顶部驱动装置液压推靠式橡胶密封冲管总成，其有上部总成和下部总成，所述上部总成与所述下部总成的外径均与顶部驱动装置安装处尺寸配套，液压推靠力与橡胶密封件配套使用，实现密封自修复目标，但是石油钻进时底部中心管旋转的同时进行排泥浆过程不免有震动，此总成不能做有效的自适应调整。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种结构简单，加工方便采用新型动密封冲管总成，以解决现有技术采用高压动密封结构导致极易密封失效的缺陷。
6.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一种采用新型动密封冲管总成，包括冲管，所述冲管上端限位安装有上紧帽，上紧帽与冲管外管壁之间设有第一密封组件；所述冲管下端外管壁周向限位套设有定阀板，定阀板上下冲管外管壁上可转动的安装有下盖板，且下盖板与冲管之间的腔体内设有可同步转动的第二密封组件，所述下盖板表面贯通安装有注入阀。
7.所述冲管中部截面为椭圆形，两端截面为圆形，所述定阀板套设于冲管的椭圆面上。
8.所述第一密封组件包括锁定环，所述锁定环通过花键固定于冲管上端口，且置于上紧帽与冲管之间的腔体，所述上紧帽内底壁与锁定环之间安装有密封座，且密封座与冲管、锁定环的接触面上设有六号密封圈，所述锁定环上端与冲管之间还安装可轴向限位锁定环的钢丝挡圈。
9.所述下盖板限位安装于第二密封组件上；所述第二密封组件包括两块动阀板，两块动阀板布置于定阀板上下两侧的管体上，且定阀板与两块阀板之间均设有耐磨合金涂层，下端动阀板底部弹性安装有下密封座，且下密封座与下盖板抵接。
10.上端所述动阀板顶面和下端动阀板底面均设有沉槽，且沉槽内布置有波形弹簧。
11.两块所述动阀板外侧边径向设置有限位槽，所述下盖板上端内壁安装有圆柱销，下端内壁安装有定位堵，且圆柱销、定位堵的一端对应置于限位槽内。
12.所述上紧帽、下盖板远离冲管的端部内壁上均设有内螺纹。
13.根据权利要上述采用新型动密封冲管总成，现提供一种较优的使用方法，其包括以下步骤：1）将鹅颈管和上紧帽螺纹配合连接，以使鹅颈管端口抵接第一密封组件；2）将中心管和下盖板螺纹配合连接，以使中心管端口抵接第二密封组件；3）通过注入阀向下盖板和冲管之间的腔体内注入润滑脂和密封脂；4）其中下盖板可连同第二密封组件同步绕着冲管转动，第二密封组件内部的波形弹簧可自适应调节上下动阀板的最佳贴合密封位置。
14.根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：本发明使用时，将鹅颈管和上紧帽固定连接，中心管与下盖板固定连接，工作时，下盖板跟随中心管一同转动，配合冲管底部的第二密封组实现旋转密封，实现转动的同时也可高效实现高强度密封，相对现有盘根密封将压力完全施加于密封圈上，可大大增强零部件的使用寿命，还可提高装置的密封效果，其结构简单，易于制造，制造成本低；其中第二密封组件中设置了两块动阀板，且动阀板对应端部布置了波形弹簧，密封组件中的弹性设置可实现动阀板的自适应的微调、缓冲，再次提高装置使用时的密封性能。
15.其中定阀板与冲管之间为椭圆密封配合结构，可实现在工作过程中震动带来的自适应滑动密封，及对该装置安装尺寸的包容性大，扩大安装尺寸范围。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明中上紧帽结构图；图3为本发明中下盖板结构图；图4为本发明中锁定环的结构图；图5为本发明中密封座结构图；其中： 1下盖板、2一号密封圈、3下密封座、4二号密封圈、5波形弹簧、6定位堵、7三号密封圈、8四号密封圈、9动阀板、10注入阀、11五号密封圈、12定阀板、13圆柱销、14冲管、15六号密封圈、16耐磨合金涂层、17密封座、18锁定环、19钢丝挡圈、20上紧帽。
实施方式
17.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
18.如图1至图5所示，本发明公开了一种采用新型动密封冲管总成，其包括冲管14，所
述冲管14上端限位安装有上紧帽20，上紧帽20与冲管14外管壁之间设有第一密封组件；所述冲管14下端外管壁周向限位套设有定阀板12，定阀板1与冲管14之间设有五号密封圈11，定阀板12上下冲管14外管壁上可转动的安装有下盖板1，且下盖板1与冲管14之间的腔体内设有可同步转动的第二密封组件，所述下盖板1表面贯通安装有注入阀10，注入阀10和下盖板1接触面上设置三号密封圈7。
19.其中冲管14中部截面为椭圆形，两端截面为圆形，所述定阀板12套设于冲管14的椭圆面上，定阀板12设置于椭圆段的冲管14上防止其发生转动，五号密封圈11提供椭圆圆周密封，利用结构组合自身的特性，实现限位，减少限位件的使用，和限位措施的实施（焊接、卡合固定），同时提供限位及滑动密封，设计巧妙，简单实用。
20.所述第一密封组件包括锁定环18，所述锁定环18通过花键固定于冲管14上端口，且置于上紧帽20与冲管14之间的腔体，所述上紧帽20内底壁与锁定环18之间安装有密封座17，且密封座17与冲管14、锁定环18的接触面上设有六号密封圈15，所述锁定环18上端与冲管14之间还安装可轴向限位锁定环18的钢丝挡圈19；为了增加密封效果，可在密封座17的内、外两个圈面上设置六号密封圈15；继续观察图1，此实施例给出了一个较优的第二密封组件的结构，其中下盖板1限位安装于第二密封组件上；所述第二密封组件包括两块动阀板9，两块动阀板9布置于定阀板12上下两侧的管体上，且定阀板12与两块阀板9之间均设有耐磨合金涂层16，耐磨合金涂层16使用碳化钨材质，下端动阀板9底部弹性安装有下密封座3，且下密封座3与下盖板1抵接，上下两个动阀板9和下盖板1接触面上均设有两组四号密封圈8，下密封座3和与中心管（装置下端连接的转动的管子）之间设置一号密封圈2，与下盖板1接触面布置有二号密封圈4，这些密封圈的大小型号根据配合使用的零部件的大小选用，防止泥浆从零件之间的间隙蹦出，使用时由5波形弹簧提供预紧力，件四号密封圈8提供圆周密封。
21.为了方便中心管和鹅颈管连接，在上紧帽20、下盖板1远离冲管14的端部内壁上均设有内螺纹。
22.具体的：上端动阀板9顶面和下端动阀板9底面均设有沉槽，且沉槽内布置有波形弹簧5，波形弹簧5的设置使得上下两块动阀板9与定阀板12之间的耐磨合金涂层16紧密接触；两块动阀板9外侧边径向设置有限位槽，所述下盖板1上端内壁安装有圆柱销13，下端内壁安装有定位堵6，且圆柱销13、定位堵6的一端对应置于限位槽内，圆柱销13、定位堵6和两块动阀板9实现同步转动。
23.本装置的具体使用及其工作原理：首先将鹅颈管和上紧帽20螺纹配合连接，以使鹅颈管端口抵接第一密封组件中的锁定环18，由一号密封圈2提供端面密封，再将中心管和下盖板1螺纹配合连接，以使中心管端口抵接第二密封组件的下密封座，由一号密封圈2提供端面密封3；使用时中心管是会转动的，此现象若需要实现好的密封效果，有一定的难度，最后通过注入阀10向下盖板1和冲管14之间的腔体内注入润滑脂和密封脂，使用时定阀板12、冲管14、锁定环18和上紧帽20以及鹅颈管形成一体，工作时鹅颈管保持静止，相关零件保持固定，中心管螺纹连接下盖板1并带动下盖板1转动，此时和下盖板1同步转动的两个动阀板9沿着定阀板12转动，实现动态密封，润滑脂和密封脂起到散热润滑以及提高扎装置密封性的作用。
24.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方
案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

技术特征：
1.一种采用新型动密封冲管总成，其特征在于，包括冲管（14），所述冲管（14）上端限位安装有上紧帽（20），上紧帽（20）与冲管（14）外管壁之间设有第一密封组件；所述冲管（14）下端外管壁周向限位套设有定阀板（12），定阀板（12）上下冲管（14）外管壁上可转动的安装有下盖板（1），且下盖板（1）与冲管（14）之间的腔体内设有可同步转动的第二密封组件，所述下盖板（1）表面贯通安装有注入阀（10）。2.根据权利要求1所述的一种采用新型动密封冲管总成，其特征在于，所述冲管（14）中部截面为椭圆形，两端截面为圆形，所述定阀板（12）套设于冲管（14）的椭圆面上。3.根据权利要求1所述的一种采用新型动密封冲管总成，其特征在于，所述第一密封组件包括锁定环（18），所述锁定环（18）通过花键固定于冲管（14）上端口，且置于上紧帽（20）与冲管（14）之间的腔体，所述上紧帽（20）内底壁与锁定环（18）之间安装有密封座（17），且密封座（17）与冲管（14）、锁定环（18）的接触面上设有六号密封圈（15），所述锁定环（18）上端与冲管（14）之间还安装可轴向限位锁定环（18）的钢丝挡圈（19）。4.根据权利要求2所述的一种采用新型动密封冲管总成，其特征在于，所述下盖板（1）限位安装于第二密封组件上；所述第二密封组件包括两块动阀板（9），两块动阀板（9）布置于定阀板（12）上下两侧的管体上，且定阀板（12）与两块阀板（9）之间均设有耐磨合金涂层（16），下端动阀板（9）底部弹性安装有下密封座（3），且下密封座（3）与下盖板（1）抵接。5.根据权利要求4所述的一种采用新型动密封冲管总成，其特征在于，上端所述动阀板（9）顶面和下端动阀板（9）底面均设有沉槽，且沉槽内布置有波形弹簧（5）。6.根据权利要求4所述的一种采用新型动密封冲管总成，其特征在于，两块所述动阀板（9）外侧边径向设置有限位槽，所述下盖板（1）上端内壁安装有圆柱销（13），下端内壁安装有定位堵（6），且圆柱销（13）、定位堵（6）的一端对应置于动阀板（9）外侧边径限位槽内。7.根据权利要求1所述的一种采用新型动密封冲管总成，其特征在于，所述上紧帽（20）、下盖板（1）远离冲管（14）的端部内壁上均设有内螺纹。8.一种根据权利要求1~7任一项所述采用新型动密封冲管总成的使用方法，其特征在于包括以下步骤：1）将鹅颈管和上紧帽（20）螺纹配合连接，以使鹅颈管端口抵接第一密封组件；2）将中心管和下盖板（1）螺纹配合连接，以使中心管端口抵接第二密封组件；3）通过注入阀（10）向下盖板（1）和冲管（14）之间的腔体内注入润滑脂和密封脂；4）其中下盖板（1）可连同第二密封组件同步绕着冲管（14）转动，第二密封组件内部的波形弹簧（5）可自适应调节上下动阀板（9）的最佳贴合密封位置。

技术总结
本发明公开了一种采用新型动密封冲管总成，属于转接件领域，其包括冲管，所述冲管上端限位安装有上紧帽，上紧帽与冲管外管壁之间设有第一密封组件；冲管下端外管壁周向限位套设有定阀板，定阀板上下冲管外管壁上可转动的安装有下盖板，且下盖板与冲管之间的腔体内设有可同步转动的第二密封组件，下盖板表面贯通安装有注入阀；本发明使用时，将鹅颈管和上紧帽固定连接，中心管与下盖板固定连接，工作时，下盖板跟随中心管一同转动，配合冲管底部的第二密封组实现旋转密封，实现转动的同时也可高效实现密封度，相对现有盘根密封将压力完全施加于密封圈上，可大大增强零部件的使用寿命，还可提高装置的密封效果，其结构简单，易于制造，制造成本低。制造成本低。制造成本低。


技术研发人员：崔长胜 许晓飞
受保护的技术使用者：天津华信能源装备有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/13