專利名稱：彈簧預加載的軸承組件以及包括其的鉆井設備的制作方法
彈簧預加載的軸承組件以及包括其的鉆井設備 公開領域 本文的公開內容大致上涉及有關鉆井的設備、系統(tǒng)以及裝置，并且更具體地，涉及 方定轉控制頭(rotating control head)、方定轉防噴器(rotatingblowout preventor)以及類 似物。 背景 油井、氣井、水井、地熱井以及類似物一般使用連接到中空鉆柱(drillstring)的 鉆頭鉆成，而該中空鉆柱被插入到用水泥接合在井鉆孔中的井筒中。鉆頭被連接到井筒、井 頭，或連接到關聯(lián)的防噴器設備，用于從表面密封井鉆孔的內部，并在鉆探時促進鉆探流體 被迫循環(huán)穿過井，或將鉆探流體從井分流開去。鉆探流體包括但不限于水、蒸汽、鉆探泥漿、 空氣以及其它流體(即液體、氣體等)。 在向前循環(huán)的鉆探技術(forward circulation drilling technique)中，鉆探流 體被向下泵送穿過中空鉆柱的鉆孔，離開中空鉆柱的底部，并隨后向上穿過由鉆柱和井筒 或井鉆孔的內部界定的環(huán)形區(qū)域，并隨后通過井頭上方的側出口穿出。在逆向循環(huán)中，泵推 進鉆探流體穿過端口，沿著鉆柱和井筒或井鉆孔之間的環(huán)形區(qū)域向下，然后向上穿過中空 鉆柱的鉆孔并穿出井。 鉆頭一般包括固定的主體，該固定的主體經常被稱為輥筒(bowl)，該輥筒承載 可旋轉的心軸，而該可旋轉的心軸通常被稱為軸承組件，該軸承組件通過傳動鉆柱裝置 (kelly即paratus)或頂部驅動單元(top drive unit)來旋轉。經常被稱為密封包裝機 (stripper packer)或密封橡膠組件(stripperrubber assembly)的一個或多個密封件或 包裝元件由心軸來承載，以便密封傳動鉆柱的周邊或驅動管道或鉆探管道的部分，無論哪 一個都可以穿過心軸和密封橡膠組件，并且因此限制或分流井中的核心壓力，以防止鉆探 流體從旋轉的心軸和鉆柱之間逃離。 由于現(xiàn)代井鉆得比以前更深，或者進入某些地質構造中，鉆頭可能會遇到高溫和 壓力。這些嚴酷的鉆探條件對鉆塔工作人員造成關于被蒸汽、熱水以及熱的、腐蝕性井流體 意外灼傷、燙傷或沾染的增加的風險。當使用重工具將密封橡膠組件連接到鉆頭時，對于鉆 塔工人存在有嚴重傷害的危險。因此，應快速地形成此種連接并達到緊密的流體密封。
通過軸承組件來促進旋轉控制頭、旋轉防噴器或其它類型的旋轉控制裝置的相應 的旋轉部件的旋轉，鉆柱通過該軸承組件相對于固定的輥筒或外罩旋轉，而軸承組件被密 封在固定的輥筒或外罩中。旋轉控制頭、旋轉防噴器以及其它類型的旋轉控制裝置在本文 中一般稱為鉆井頭。 一般地，橡膠0形環(huán)形密封件或類似的密封件被布置在密封橡膠組件 和軸承組件之間，以改進密封橡膠組件和軸承組件之間的流體緊密連接。通過連接到軸承 組件并壓縮地嚙合在鉆柱周圍的一種或多種密封橡膠組件來達到壓力控制。至少一個密封 橡膠組件和鉆柱一起旋轉。密封橡膠組件的主體(即密封橡膠主體) 一般有向下的錐度， 并且包括橡膠或其它有彈力的襯底，以便井下壓力(downhole pressure)向上推在密封橡 膠主體上，貼靠著鉆柱壓密封橡膠主體，以達到流體緊密密封。密封橡膠組件還經常包括金 屬插入物，該金屬插入物對螺栓或其它連接裝置提供支撐，并且該金屬插入物也提供一種
3支撐結構，以最小化由井下壓力作用在密封橡膠主體上而引起的橡膠的變形。 密封橡膠組件被連接到鉆頭設備或適合于鉆頭設備，以建立并保持圍繞鉆柱(即
井下管狀)的壓力控制密封。本領域技術人員應理解，可使用多種方法將密封橡膠組件連
接到關聯(lián)的鉆頭裝備。上述連接方法包括從頂部進行螺栓連接、從底部進行螺栓連接、經由
密封橡膠組件的頂部上和設備的底部的配合的帶螺紋的部分、夾具以及其它方法將密封橡
膠組件直接擰緊到設備上。 應理解，根據鉆頭所使用的具體設備，在一個井，密封橡膠組件可能被連接到專用 于該并的設備，而在另一個井，密封橡膠組件則被連接到不同的設備。例如，在一個并，密封 橡膠組件可以被連接到軸承組件，而在另一個井，密封橡膠組件可以被連接到內部套筒或 鉆頭的配件。因此，密封橡膠組件并非必須被限制為連接到旋轉控制頭、旋轉防噴器或類似 物的具體部件。 通常，使用重的扳手和大錘(sledge hammer)來緊固連接用的螺栓或螺絲。使用 重工具緊固螺栓，例如，可能會對螺紋或螺栓頭變得滑絲的點引起過度緊固。過度緊固的結 果包括頭部滑絲或者螺紋滑絲，在頭部滑絲的情況下，螺栓或螺絲不能被移除，在螺紋滑絲 的情況下，螺栓或螺絲沒有夾持力，并且連接失效。這兩種結果都是不理想的。更糟的是， 振動和其它鉆探應力可能引起螺栓或螺絲本身工作時變松并掉出。如果一個或多個掉在井 下，結果將可能是災難性的。鉆頭可能被毀掉。整個鉆柱可能不得不被剝離出去，并且相當 大的部分需要被替換，包括鉆頭。如果井鉆孔已經有外殼，則外殼可能被損壞并且不得不修 理。 鉆頭組件需要周期性地拆裝，以更換密封橡膠組件或其它零件、潤滑運動的元件 以及實施其它推薦的維護。在一些情況中，滑絲的或過度緊固的螺栓或螺絲使得將密封橡 膠組件從鉆頭組件分離以實施推薦的維護或零件更換即使不是不可能的也是非常困難的。
—種在油田業(yè)中被廣泛地應用的現(xiàn)有技術的旋轉控制頭的構造為授予John R. Williams的美國專利No. 5， 662， 181 (即Williams的181專利)的主題。Williams的 181專利涉及用于油井和氣井的鉆頭和防噴器，并且更加具體地，涉及安裝在井頭上或安裝 在螺栓連接到井頭的主防噴器上的旋轉防噴器，以便壓力密封井筒的內部，并在鉆探操作 過程中允許鉆探流體穿過井的強迫循環(huán)。Williams的181專利的旋轉防噴器包括設計成接 收防噴器軸承組件的外罩以及液壓缸操作的夾持機構，以便將軸承組件可移除地固定在外 罩中，并提供通向軸承組件以及設置在軸承組件中的雙密封橡膠組件的部件的準備好的通 道。常規(guī)的鉆柱被插入或"剌入"穿過防噴器軸承組件，包括可旋轉地安裝在防噴器軸承組 件中的兩個基部密封橡膠組件，以便密封鉆柱。該裝置被設計成使得冷卻的水和/或防凍 劑可以通過防噴器軸承組件中的頂部壓力密封包裝盒循環(huán)，并且潤滑劑被引導進入頂部壓 力密封包裝盒，以便潤滑頂部壓力密封件和底部壓力密封件，以及堆疊的軸向軸承和止推 軸承。 Williams的181專利的旋轉防噴器的主要特征包括冷卻水和/或防凍劑進入頂 部密封盒的循環(huán)，以及使用液壓地操作的夾具將防噴器軸承組件固定在固定的外罩中，以 便冷卻壓力密封件，并提供分別通向間隔開的旋轉的密封橡膠組件以及內部軸承組件元件 的通道。夾具可以被用于促進旋轉防噴器的快速組裝和拆卸。另一主要特征是將防噴器 軸承組件中的雙密封橡膠組件安裝在固定的外罩上，以在鉆探或其它井操作的過程中促進密封橡膠組件在傳動鉆柱上或鉆柱上的優(yōu)良的密封。另一重要特征為相應的密封裝置和 軸承的潤滑，以及通過在壓力下將潤滑劑引入軸承組件頂部壓力密封包裝盒來抵消關鍵軸 桿壓力密封件上的井壓力。 依據Williams的181專利的旋轉防噴器的對象包括安置在固定的外罩中的外罩 襯墊上的防噴器軸承組件、安裝在固定的外罩上并與安裝的構造中的軸承組件嚙合的液壓 地操作的夾持機構，其中外罩被連接到井筒、井頭或主防噴器，垂直的內部套筒可旋轉地安 裝在軸承組件中，并且接收一對壓力密封密封橡膠組件以及冷卻流體和與頂部壓力密封件 聯(lián)通的潤滑入口端口 ，以便通過頂部密封件循環(huán)冷卻水和/或防凍劑，并推動潤滑劑進入 堆疊的軸桿軸承以及密封件，以便在密封件和下部密封上分別地施加內部壓力。
現(xiàn)有技術的旋轉控制頭、旋轉防噴器和/或類似物(包括依據Williams的181專 利的旋轉防噴器和/或旋轉控制頭)的具體缺點包括但不限于a)依靠或使用至少部分地 以及共同地圍繞外罩和軸承組件的彎曲的夾持段；b)依靠或使用可樞軸轉動地彼此連接 以便允許與軸承組件嚙合以及從軸承組件分離的夾持段；c)依靠或使用液壓夾具；d)依靠 或使用螺栓型機械連接以支持液壓夾具，以便確保安全操作；e)位于不同界面的使環(huán)境沾 染隔開的不良密封；f)麻煩的以及效率低的密封橡膠組件連接；g)在內部套筒和/或輥筒 的關鍵熱敏感位置處缺少或不充分的冷卻；h)缺少實時的和/或遠程的監(jiān)控數(shù)據獲取功能 (例如經由無線/衛(wèi)星上載數(shù)據；i)固定的(例如，非自調節(jié))套筒組件軸承預加載；以及 j)麻煩的/低效的潤滑分布和冷卻。
因此，能克服上文提到的以及和現(xiàn)有技術的油田鉆探設備(例如旋轉控制頭、旋 轉防噴器和/或類似物)相關的其它已知但未公開的缺點的旋轉控制頭、旋轉防噴器和/ 或類似物將是有優(yōu)勢的、理想的和有用的。
發(fā)明概述 本發(fā)明的實施方式克服了現(xiàn)有技術的旋轉控制頭、旋轉防噴器和/或類似物的一 種或多種缺點。這些缺點的例子包括但不限于a)依靠或使用至少部分地以及共同地圍繞 外罩和軸承組件的彎曲的夾持段；b)依靠或使用可樞軸轉動地彼此連接以便允許與軸承 組件嚙合以及從軸承組件分離的夾持段；c)依靠或使用液壓夾具；d)依靠或使用螺栓型機 械連接以支持液壓夾具，以便確保安全操作；e)位于不同界面的使環(huán)境沾染隔開的不良密 封；f)麻煩的以及效率低的密封橡膠組件連接；g)在內部套筒和/或輥筒的關鍵熱敏感位 置處缺少或不充分的冷卻；h)缺少實時的和/或遠程的監(jiān)控數(shù)據獲取功能(例如經由無線 /衛(wèi)星上載數(shù)據；i)固定的(例如，非自調節(jié))套筒組件軸承預加載；以及j)麻煩的/低效 的潤滑分布和冷卻。通過這種方式，本發(fā)明的實施方式提供了旋轉控制頭、防噴器或其它類 型的油田設備的一個或多個方面的一種優(yōu)勢的、理想的以及有用的實施形式。
在本發(fā)明的一個實施方式中，用于鉆井頭的軸承組件包括外部套筒、內部套筒、軸 承單元、預加載力施加構件(preload force exerting member)以及密封橡膠連接結構 (stripper rubber attachment structure)。夕卜部套筒具有中心鉆孑L。內部套筒至少部分 地布置在外部套筒的中心鉆孔內。軸承單元被耦合在套筒之間，以便提供套筒的共心對準， 并允許套筒之間的旋轉。軸承單元中的第一個軸承單元被設置成用于承載徑向地施加在套 筒之間的載荷，并且軸承單元中的第二個軸承單元被設置成用于承載縱向地施加在套筒之 間的載荷。預加載力施加構件布置在套筒之間。預加載力施加構件將力保持在承載縱向載
5荷的軸承單元(longitudinal load carrying bearingunit)以及所述套筒上，從而預加載 承載縱向載荷的軸承單元。密封橡膠連接結構與內部套筒的下端部部分形成整體。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，用于鉆井頭的軸承組件包括外部套筒、內部套筒、 軸承組件、碟型墊圈(belleville washer)以及密封橡膠連接結構。外部套筒具有中心鉆 孔，以及在外部套筒中心鉆孔內從該中心鉆孔的表面延伸的肩部。內部套筒具有從其外部 表面延伸的肩部。內部套筒被至少部分地布置在外部套筒中心鉆孔內。軸承單元耦合在套 筒之間，以便提供套筒的共心對準，并允許套筒之間的旋轉。軸承單元中的第一個軸承單 元被設置成用于承載徑向地施加在套筒之間的載荷，而軸承單元中的第二個軸承單元被設 置成用于承載縱向地施加在套筒之間的載荷。承載縱向載荷的軸承單元被布置在肩部之 間。碟形墊圈被布置在肩部之間，并且保持承載縱向載荷的軸承單元以及所述套筒上的力， 從而預加載承載縱向載荷的軸承單元。密封橡膠連接結構與內部套筒的下端部部分形成整 體。 在本發(fā)明的另一個實施方式中，鉆井頭包括外罩以及軸承組件。該外罩具有界定 中心鉆孔的側壁結構。該軸承組件包括外部套筒、內部套筒、軸承單元以及預加載力施加構 件。外部套筒具有中心鉆孔，并且內部套筒被可移除地安置在外罩中心鉆孔內。軸承單元 被耦合在套筒之間，以便提供套筒的共心對準，并允許其間的旋轉。軸承單元中的第一個軸 承單元被構造成承載徑向地施加在套筒之間的載荷，并且軸承單元中的第二個軸承單元被
構造成用于承載縱向地施加在套筒之間的載荷。預加載力施加構件將力保持在承載縱向載 荷的軸承單元以及所述套筒上，從而預加載承載縱向載荷的軸承單元。 本發(fā)明的這些以及其它目的、實施方式、優(yōu)勢和/或區(qū)別將在進一步地回顧接下 來的說明書、相關的附圖以及附加的權利要求之后變得易于明白。此外，應理解，本發(fā)明的 發(fā)明方面可以被應用于旋轉控制頭、旋轉防噴器以及類似物。因此，關于描述本發(fā)明的具體 方面的構造和實施，術語旋轉控制頭以及旋轉防噴器可以可互換地被使用，因為兩者都是 提供將得益于從本發(fā)明的功能的油井鉆探設備。
附圖簡述

圖1為依據本發(fā)明的第一實施方式的旋轉控制頭的透視圖，其中，該旋轉控制頭 包括依據本發(fā)明的滑塊式軸承組件保持裝置(ram-stylebearing assembly retaining apparatus) s 圖2為沿著圖1中的線2-2取得的橫截面視圖，其示出了與軸承組件嚙合的滑塊 式軸承組件保持裝置； 圖3為沿著圖1中的線3-3取得的橫截面視圖，其示出了分離的滑塊式軸承組件
保持裝置以及相對于旋轉控制頭的輥筒處于移除的位置中的軸承組件。 圖4為依據本發(fā)明的第二實施方式的旋轉控制頭的透視圖，其中，旋轉控制頭包
括依據本發(fā)明的滑塊式軸承組件保持裝置。 圖5為沿著圖4中的線5-5取得的橫截面視圖，其示出了與軸承組件嚙合的滑塊 式軸承組件保持裝置。 圖6為圖5的旋轉控制頭的軸承組件的透視圖。 圖7為沿著圖6中的線7-7取得的橫截面視圖，其示出了軸承組件的密封件潤滑 布置。
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圖8為沿著圖6中的線8-8取得的橫截面視圖，其示出了軸承組件的軸承潤滑布置。 圖9為從圖8取得的詳細視圖，其示出了有關覆蓋物板(cover plate)和頂部驅 動裝置(top drive)的彈簧加載的密封單元的具體方面。 圖10為部分地展開的視圖，其示出了從頂部驅動裝置分離開的彈簧加載的密封 件。 圖11為流程圖，其示出了依據本發(fā)明的一個實施方式的旋轉控制頭系統(tǒng)，其包括 強制流密封件潤滑裝置(forced-flow seal lubrication即paratus)以及強制流軸承密封 裝置(forced-flow bearing lubrication即pa:ratus)。 圖12為依據本發(fā)明的第三實施方式的旋轉控制頭的透視圖，其中，旋轉控制頭為
帶有滑塊式軸承組件保持裝置的高壓力旋轉控制頭。 圖13為沿著圖12中的線13-13取得的橫截面視圖。 圖14為透視圖，其示出了上部密封橡膠裝置的實施方式，該上部密封橡 膠裝置在其罐主體和其罐主體的蓋子之間使用卡口型互相連接(bayonet style interco皿ectiorO 。 圖15為沿著圖14中的線15-15取得的橫截面視圖。 圖16為圖14中示出的上部密封橡膠裝置的展開的透視圖。 圖17為依據本發(fā)明的實施方式的數(shù)據獲取裝置的圖解視圖。 圖18為透視圖，其示出了依據本發(fā)明的一個實施方式的傳動鉆柱驅動裝置。 附圖詳述 圖1-3示出了依據本發(fā)明的第一實施方式的旋轉控制頭1的各個方面。旋轉控制 頭1通常被稱為低壓力旋轉控制頭。如圖1-3中所示，可以見到，依據本發(fā)明的滑塊式保持 裝置和現(xiàn)有技術的軸承組件保持裝置之間基本的區(qū)別在于滑塊式保持裝置利用多個角向 地間隔開的滑塊組件10，以保持軸承組件12處于相對于設備外罩14 (即在現(xiàn)有技術中通常 被稱為輥筒)的固定位置。軸承組件12的內部套筒15被構造成具有連接到其端部部分的 密封橡膠組件。如示出的那樣，提供了角向地間隔開大約180度的兩個滑塊組件，以便保持 軸承組件12相對于設備外罩14處于固定位置。然而，依據本發(fā)明的滑塊型保持裝置不被 限制到兩個滑塊組件。清楚地，可以實施依據本發(fā)明的具有多于兩個的滑塊組件的滑塊型 保持裝置，或者可以想象得到，也可以只實施只有一個滑塊組件的滑塊型保持裝置。
每個滑塊組件10被固定地安裝在設備外罩14的相應的接收器16上，并且如圖2 和圖3中所示，每個滑塊組件10包括滑塊18，該滑塊18可滑動地布置在相應的接收器16 的鉆孔20內。每個滑塊組件10包括被耦合在滑塊組件10的安裝板23和滑塊18之間的 選擇性的位移裝置22。安裝板23被固定地連接到相應的接收器16。選擇性的位移裝置22 的操作允許滑塊18在鉆孔20內的位置選擇性地變化。以此種方式，該選擇性的位移裝置 22允許滑塊18選擇性地在嚙合位置E(圖2)和分離位置D(圖3)之間移動。
如示出的那樣，每個選擇性的位移裝置22包括手動操作的曲軸24、驅動輪軸 (axle) 26以及互鎖構件28。驅動輪軸26以有效地阻止驅動輪軸26相對于安裝板23的縱 向位移的方式被可旋轉地安裝在相應的安裝板23上。手動操作的曲軸24固定地連接到驅 動輪軸26的第一端部26a，以便曲軸24的旋轉引起驅動輪軸26的旋轉。驅動輪軸26的第二端部26b與互鎖構件28螺紋嚙合。互鎖構件28以限制而不阻止其相對于滑塊18的 旋轉和平移的方式保持在滑塊18的中心鉆孔30內部。因此，驅動輪軸26的旋轉引起滑塊 18的對應的平移，從而允許滑塊18在嚙合位置E和分離位置D之間的選擇性平移。
參照圖3，設備外罩14包括構造成接收軸承組件12的中心鉆孔32。軸承組件12 的外部套筒33包括界定帶角度的滑塊嚙合面36的圓周的凹槽34。每個滑塊18包括帶角 度的套筒嚙合面38。設備外罩中心鉆孔32的內部表面40和外部套筒33的外部表面42分 別為有錐度的(例如2度的錐度)，以便在軸承組件12被安置在設備外罩中心鉆孔32中 時，在外部套筒33和設備外罩14之間提供有錐度的界面。多個密封件接收溝槽44被設置 在外部套筒33的外部表面42中，以便允許密封件(例如0形密封件)在外部套筒33和設 備外罩14之間提供相應的抗流體密封。在一個實施方式中，設備外罩中心鉆孔32的有錐 度的內部表面40由可更換的耐磨套管(wear sleeve)承載?？筛鼡Q的耐磨套管可以被移 除，并且，可以根據需要更換，以便處理磨損和例行維護。 在操作中，軸承組件12被降低進入設備外罩14的設備外罩中心鉆孔32，同時滑塊 18處于它們相應的分離位置D。通過相應的曲軸24在第一旋轉方向的旋轉，每個滑塊18 從其分離位置D移動到其嚙合位置E。在其嚙合位置E時，每個滑塊18的帶角度的套筒嚙 合面38與外部套筒33的帶角度的滑塊嚙合面36嚙合。通過每個滑塊18的帶角度的套筒 嚙合面38與外部套筒33的帶角度的滑塊嚙合面36的此種嚙合，外部套筒33的外部表面 42被偏置成貼靠著設備外罩中心鉆孔32的內部表面40。曲軸24在第二旋轉方向的旋轉 引起滑塊18從它們相應的嚙合位置E移動到它們相應的分離位置D，從而允許軸承組件12 從設備外罩中心鉆孔32的內部移除。 圖1-3中示出的滑塊式保持裝置的各個方面可以被改變而不背離于依據本發(fā)明 的滑塊式保持裝置的基本意圖和功能。此種改變的一個例子是，對于手動操作的曲軸24， 可以用電子的、氣動的或液壓的馬達裝置代替，以便允許實現(xiàn)驅動輪軸26的馬達驅動的旋 轉。此種改變的另一個例子是，對于手動操作的曲軸24，可以用非手動裝置代替。此種改變 的一個例子是，對于手動操作的曲軸24，驅動輪軸26和互鎖構件28可以由線性運動裝置比 如液壓滑塊裝置或氣動滑塊裝置代替。此種改變的另一個例子是，提供離散的鎖定裝置，以 便將相應的滑塊18固定在其嚙合位置，以限制滑塊18朝著其分離位置的非預期運動的可 能性。此種改變的另一個例子是，對于帶角度的滑塊嚙合面36和帶角度的套筒嚙合面38， 可以用沒有錐度的面(例如彎曲的面)代替，該沒有錐度的面在這樣的面產生彼此嚙合時 提供相同的偏置功能。而且，可選列入的裝置中此種改變的另一個例子比如，例如為導向器 致動的閥回路(Pilot actuated valvecircuit)，該閥回路防止滑塊18從嚙合位置朝向分 離位置運動(例如，通過防止對滑塊缸或泵釋放和/或施加壓力)。 如可以見到的那樣，依據本發(fā)明的一個實施方式的滑塊式保持裝置提供了優(yōu)于夾 具式保持裝置的大量的優(yōu)勢，以便將軸承組件保持在油田設備的外罩內。這些優(yōu)勢的例子 包括但不限于裝置提供了容易的嚙合和分離、裝置被自支撐在油田設備的外罩上，以及裝 置關于外罩和/或匹配的密封件將軸承組件強制地偏置進入安置的位置。
圖4-12示出了依據本發(fā)明的第二實施方式的旋轉控制頭100的不同的方面。旋 轉控制頭100的構造和可操作性與圖1-3中示出的旋轉控制頭1的構造和可操作性大致上 相同。因此，有關涉及旋轉控制頭100的構造和可操作性的詳細內容，讀者可以參照涉及圖l-3的相關的公開內容。 旋轉控制頭100通常被稱為低壓力旋轉控制頭。如示出的那樣，旋轉控制頭100 包括多個角向地間隔開的滑塊組件110，以便將軸承組件112保持在相對于和圖1-3中所 示實質上相同的設備外罩114(即，在現(xiàn)有技術中通常被稱為輥筒)的固定位置。軸承組件 112被可移除地安裝在設備外罩114的鉆孔115內。 如圖4中示出的那樣，可以以允許井壓力被監(jiān)測的方式將壓力計量器116安裝在 設備外罩114上。本文中公開的壓力計量器116可以為帶有輸出接口的具有傳感器的電子 計量器，以便允許井壓力的遠程電子監(jiān)測、記錄和/或分析。 在現(xiàn)在參照圖4-8時，第一潤滑劑分布歧管120和第二潤滑劑分布歧管122可以 被安裝在軸承組件112的覆蓋物板124上。潤滑劑分布歧管120U22與軸承組件112的 外部套筒126的頂部部分嚙合。第一潤滑劑分布歧管120與第二潤滑劑分布歧管122角 向地間隔開(例如間隔開180度)。第一潤滑劑分布歧管120包括第一密封件潤滑劑耦合 器120a、第一密封件潤滑劑通道120b、第一軸承潤滑劑耦合器120c，以及第一軸承潤滑劑 通道120d。第二潤滑劑分布歧管122包括第二密封件潤滑劑耦合器122a、第二密封件潤滑 劑通道122b、第二軸承潤滑劑耦合器122c，以及第二軸承潤滑劑通道122d。第一密封件潤 滑劑耦合器120a與第一密封件潤滑劑通道120b聯(lián)通，以便允許密封件潤滑劑在第一密封 件潤滑劑耦合器120a與第一密封件潤滑劑通道120b之間流動，并且第一軸承潤滑劑耦合 器120c與第一軸承潤滑劑通道120d聯(lián)通，以便允許軸承潤滑劑在第一軸承潤滑劑耦合器 120c與第一軸承潤滑劑通道120d之間流動。第二密封件潤滑劑耦合器122a與第二密封 件潤滑劑通道122b聯(lián)通，以便允許密封件潤滑劑在第二密封件潤滑劑耦合器122a與第二 密封件潤滑劑通道122b之間流動，并且第二軸承潤滑劑耦合器122c與第二軸承潤滑劑通 道122d聯(lián)通，以便允許軸承潤滑劑在第二軸承潤滑劑耦合器122c與第二軸承潤滑劑通道 122d之間流動。優(yōu)選地，但并非必然地，潤滑劑耦合器120a、122a、120c以及122c為快速分 離型耦合器，密封件潤滑劑耦合器120a、 120c為第一構造(例如尺寸)，并且軸承潤滑劑耦 合器122a、122c為不同于第一構造的第二構造。 如圖7中所示，第一潤滑劑分布歧管120的第一密封件潤滑劑通道120b與外部套 筒126內的第一密封件潤滑劑通道128聯(lián)通，并且第二潤滑劑分布歧管122的第二密封件 潤滑劑通道122b與外部套筒126內的第一密封件潤滑劑通道130聯(lián)通。類似地，如圖8中 所示，第一潤滑劑分布歧管120的第一軸承潤滑劑通道120d與外部套筒126內的第一軸承 潤滑劑通道132聯(lián)通，并且第二潤滑劑分布歧管122的第二軸承潤滑劑通道122d與外部套 筒126內的第二軸承潤滑劑通道134聯(lián)通。 第一密封件潤滑劑通道128和第一軸承潤滑劑通道132從外部套筒126的上端部 部分136經過外部套筒126的主要部分140延伸到外部套筒126的下端部部分138 (圖6)。 該主要部分140為與外部套筒126的圓周的滑塊接收凹槽134相交的凸出的主體。當安裝 在設備外罩114內時，除了流動通過其中的潤滑劑流外，主要部分140通過與滑塊組件的滑 塊接觸而抵抗外部套筒126的旋轉。 經由第一潤滑劑歧管120提供到第一密封件潤滑劑通道128的潤滑劑起到潤滑軸 承組件112的一個或多個下部密封件142的作用，而經由第二潤滑劑歧管122提供到第二 密封件潤滑劑通道132的潤滑劑起到潤滑軸承組件112的一個或多個上部密封件144的作
9用。密封件142、144駐留在相應的密封型腔(seal pocket) 143、 147內，并且直接地貼靠著 密封位于軸承組件112的內部套筒148的外部表面147內的匹配的且單式的密封表面，這 與現(xiàn)有技術的密封嚙合連接到內部套筒148的可更換的耐磨套管的方法形成對比。密封件 與內部套筒148的直接接觸改進了密封以及熱傳遞。有優(yōu)勢地，密封件142、144可以被垂 直地調節(jié)，以允許內部套筒148和密封件142U44外部套筒126頂部之間的密封界面可以 被調整，以應對內部套筒密封表面上的磨損。為了確保潤滑劑的充足的輸送，垂直地間隔開 的輸油端口 151可以被暴露在密封型腔143、 147內，和/或具有徑向地延伸的流體聯(lián)通通 道的間隔件153可以被設置在間隔開的空間內，間隔件可以被設置在密封型腔143U47內 (例如設置在鄰近的密封件之間)。軸承組件112的內部套筒148被設置成具有連接到其 端部部分的密封橡膠149組件。 經由第一潤滑劑歧管120提供到第一軸承潤滑劑通道132的潤滑劑起到潤滑可旋 轉地布置在軸承組件112的內部套筒148和外部套筒126之間的多個軸承單元146的作用。 軸承單元146提供內部套筒148相對于外部套筒126的旋轉。由于延伸到外部套筒126的 底部部分的第一軸承潤滑劑通道132，潤滑劑首先被提供到最接近外部套筒126的下端部 部分138的軸承單元146，并且最后被提供到最接近外部套筒126的上端部部分136的軸承 單元146。以此種方式，暴露于來自井(即下部軸承單元)的更大量的熱量的軸承單元146 將首先接收來自潤滑劑供給裝置的潤滑劑，從而幫助提取來自這些軸承單元的熱量。第二 軸承潤滑劑耦合器122c和第二軸承潤滑劑通道122d起到允許軸承潤滑劑被循環(huán)返回到潤 滑劑供給裝置的作用(例如，用于冷卻和/或過濾)。因此，軸承潤滑劑回路延伸穿過第一 潤滑劑分布歧管120，穿過第一軸承潤滑劑通道130，經由內部套筒148和外部套筒126之 間的空間穿過軸承單元146，穿過第二軸承潤滑劑通道134，以及穿過第二潤滑劑分布歧管 122。 參照圖5-8，其示出了軸承組件112的各種有優(yōu)勢的、理想的以及有用的方面。如 圖5和圖6中所示，密封件150 (例如0形環(huán)密封件)被設置在外部套筒126的密封件溝槽 152內，以便提供外部套筒126和設備外罩114的匹配部分之間的密封界面。如圖5中所 示，在內部套筒112的內部表面156上設置了冷卻肋154。優(yōu)選地，但并非必然地，成組的冷 卻肋154與相應的軸承以及位于內部套筒112的外部表面158的密封界面對齊，從而改進 這些界面處的冷卻。如圖5、7、8中所示，墊圈型彈簧160(例如碟型墊圈)被嚙合在垂直地 間隔開的軸承146之間，以便主動地保持這些軸承的預加載。如圖5-8中最佳地示出的那 樣，外部套筒126的外部表面162是有錐度的(例如2度到4度拔模斜度)。有錐度的外部 表面162與設備外罩114的匹配的有錐度的表面164嚙合(圖5)，從而在外部套筒126和 設備外罩114之間提供自對準以及緊密的界面配合。 現(xiàn)在參照圖6、8、9和10，軸承組件112包括設置在覆蓋物板168和頂部驅動裝置 169之間的彈簧加載的密封單元166。覆蓋物板168被固定地連接到外部套筒126，并且頂 部驅動裝置169被固定地連接到內部套筒148。在一個實施方式中，如示出的那樣，彈簧加 載的密封單元166被安裝在頂部驅動裝置169的圓周的通道167(即溝槽)內，并且被固定 地連接到帶有多個帶螺紋的緊固件170的頂部驅動裝置169。如在圖9中最佳地示出的那 樣，彈簧加載的密封單元166包括具有與覆蓋物板168的密封界面表面174嚙合的密封唇 緣172的密封件主體171。如示出的那樣，密封界面表面174為覆蓋物板168的整體部件的硬化的密封件主體的表面。可選擇地，密封界面表面174可以為覆蓋物板160的非硬化表面，或覆蓋物板160內的硬化的插入件的表面。優(yōu)選地，但并非必然地，頂部驅動裝置169包括起到保護密封唇緣172的作用的密封保護罩(seal shroud) 177。 如圖9中最佳地示出的那樣，內部密封構件176 (例如0形環(huán))被嚙合在彈簧加載的密封單元166的內部表面178和頂部驅動裝置169之間。外部密封構件180 (例如0形環(huán))被嚙合在彈簧加載的密封單元166的外部表面182和頂部驅動裝置169之間。以此種方式，抗流體密封和/或抗沾染物密封被提供在彈簧加載的密封單元166和覆蓋物板168之間，以及提供在彈簧加載的密封單元166和頂部驅動裝置169之間。
如圖9和圖10中最佳地示出的那樣，密封件主體171通過多個壓縮彈簧184安裝在頂部驅動裝置169上。彈簧184中的每一個具有延伸穿過其中的帶螺紋的緊固件170中的一個。以此種方式，頂部驅動裝置169為密封件承載結構的一個例子。本文中公開了，彈簧加載的密封單元166可以由合適地起到密封件承載結構作用的任何數(shù)量的不同類型和構造的鉆井頭部件承載。與頂部驅動裝置、內部套筒或類似物組合的輔助結構部件是密封件承載結構的另一個例子。 在操作中，彈簧184在密封件主體171上施加預加載力，此時，密封件主體171的密封唇緣172與覆蓋物板168產生接觸。在一個實施方式中，密封件主體171由一種材料制成，通過該種材料，整個密封件主體171提供有限的彈力(即柔性)，以便經由漂浮在彈簧184上的密封件主體提供密封，這與密封唇緣172在與由彈簧184施加的預加載力關聯(lián)的力下偏轉形成對比。因此，密封件主體171的剛度特性使得在密封唇緣72上施加力將會引起密封唇緣的可忽略的變形以及整個密封件主體171相對于通道167的位移。
如圖6-8所示，本文公開了，依據本發(fā)明的內部套筒可以包括一種或多種與外部套筒主體嚙合的輔助的離散部件。這些輔助的離散部件的例子包括但不限于覆蓋物板(例如覆蓋物板168)、間隔件(例如間隔件173)以及類似物。 圖11為流程圖，其示出了依據本發(fā)明的一個實施方式的旋轉控制頭系統(tǒng)200。旋轉控制頭系統(tǒng)200包括帶有整合的強制流密封件潤滑裝置210以及整合的強制流軸承潤滑裝置215的旋轉控制頭205。強制流密封件潤滑裝置210促進將密封件潤滑劑輸送到旋轉控制頭205的軸承組件220的各種密封件。強制流軸承潤滑裝置215促進軸承潤滑劑穿過旋轉控制頭205的軸承組件220的各種軸承的循環(huán)，以及循環(huán)的軸承潤滑劑的冷卻。
強制流密封件潤滑裝置210包括密封件潤滑劑泵212、密封件潤滑劑儲存器213以及密封件潤滑部件214。密封件潤滑劑泵212從密封件潤滑劑儲存器214提取潤滑劑，并通過密封件潤滑部件214對軸承組件220的一個或多個密封件提供此提取的潤滑劑。在一個實施方式中，旋轉控制頭205被具體表達為圖4中示出的旋轉控制頭100。在此一實施方式中，密封件潤滑部件214包括旋轉控制頭100的各種部件，這些部件包括第一密封件潤滑劑耦合器120a、第二密封件潤滑劑耦合器122a、第一密封件潤滑劑通道120b、第二密封件潤滑劑通道122b、第一密封件潤滑劑通道128以及第二密封件潤滑劑通道130。因此，在此種實施方式中，密封件潤滑劑穿過相應的密封件潤滑劑耦合器(120a， 122a)，穿過相應的密封件潤滑劑通道(120b，122b)而通向相應的密封件，并穿過相應的密封件潤滑劑通道(128，130)而通向一種或多種密封件。 強制流軸承潤滑裝置215包括軸承潤滑劑泵225、潤滑劑儲存器226、軸承潤滑部件230、軸承潤滑劑熱量交換器235、冷卻劑泵240，以及冷卻劑輻射器245。軸承潤滑劑流動回路由軸承潤滑劑界定，該軸承潤滑劑從潤滑劑儲存器226經由駐留在潤滑劑儲存器226內的軸承潤滑劑泵225，穿過軸承潤滑部件230，穿過軸承潤滑劑熱量交換器235的潤滑核心部分227，并返回進入軸承潤滑劑儲存器226。冷卻劑流動回路由流動的冷卻劑界定，該冷卻劑從冷卻劑泵240流動，穿過軸承潤滑劑熱量交換器235的冷卻劑核心部分229，到達冷卻劑輻射器245。軸承潤滑劑熱量交換器235的潤滑核心部分和冷卻劑核心部分(227，229)允許潤滑劑和冷卻劑的獨立流動，并且允許熱量從冷卻劑傳遞到冷卻劑。因此，軸承潤滑劑熱量交換器235優(yōu)選地是液體到液體的熱量交換器，但是不是必須的。冷卻劑輻射器245優(yōu)選地是液體到空氣型的，但不是必須的。 軸承潤滑劑泵225對軸承潤滑部件230提供軸承潤滑劑，同時該軸承潤滑劑穿過軸承潤滑劑熱量交換器235的潤滑核心部分227而返回到潤滑劑泵225。冷卻劑泵240通過冷卻劑核心部分229對冷卻劑輻射器245提供冷卻劑。在一個實施方式中，旋轉控制頭205被具體表達為圖4中的旋轉控制頭100。在此實施方式中，軸承潤滑部件230包括旋轉控制頭100的各種部件，這些部件包括第一軸承潤滑劑耦合器120c、第二軸承潤滑劑耦合器122c、第一軸承潤滑劑通道120d、第二軸承潤滑劑通道122d、第一軸承潤滑劑通道132以及第二軸承潤滑劑通道134。因此，在此種實施方式中，軸承潤滑劑穿過相應的軸承潤滑劑耦合器(120c、122c)，穿過相應的軸承潤滑劑通道(120d，122d)而通向相應的軸承，并穿過相應的軸承潤滑劑通道(132,134)而通向一個或多個軸承。 本文中公開了 ，密封件潤滑劑212、密封件潤滑劑儲存器213、軸承潤滑劑泵225、冷卻劑泵240和冷卻劑儲存器245可以被安裝在旋轉控制頭100的設備主體114上。在此實施方式中，細長軟管或管道在軸承潤滑劑熱量交換器235和冷卻劑輻射器245之間延伸?？蛇x擇地，冷卻劑泵240、冷卻劑泵225和/或熱量交換器235可以被定位成遠離旋轉控制頭100。 現(xiàn)在轉到對于依據本發(fā)明的實施方式的高壓力旋轉控制頭的簡要討論，此種高壓力旋轉控制頭300被示出于圖12和圖13中。高壓力旋轉控制頭300包括上部密封橡膠裝置302，以安裝上部密封橡膠裝置302來代替頂部驅動裝置169的方式，將上部密封橡膠裝置302安裝在圖4至圖12的低壓力旋轉控制頭100上。上部密封橡膠裝置302的罐主體304承載彈簧加載的密封單元166。彈簧加載的密封單元166以與其在低壓力旋轉控制頭100中在頂部驅動裝置169和覆蓋物板168之間相同的方式被嚙合在罐主體304和覆蓋物板168之間。罐主體304以罐主體304關于外部套筒126的旋轉實質上被阻止并且因此使用過程中的垂直位移實質上被阻止的方式連接到外部套筒126。 上部密封橡膠裝置302的頂部驅動裝置覆蓋物306 (即也被本文稱為罐主體蓋子)被構造成具有可操作地以及固定地與其連接的密封橡膠組件307。以此種方式，高壓力旋轉控制頭300被構造成具有與其連接的間隔開的密封橡膠組件(即密封橡膠組件145、307)。此種間隔開的密封橡膠組件中的第一個(即密封橡膠組件145)被固定地連接到內部套筒148的端部部分，并且此種間隔開的密封橡膠組件中的第二個(即密封橡膠組件1307)被固定地連接到頂部驅動裝置覆蓋物306。 頂部驅動裝置覆蓋物306可以通過任何數(shù)量的不同類型的互相連接方法與罐主體304嚙合。機械緊固件比如螺絲、銷以及類似物為此種可能的互相連接方法的例子。此種互相連接的目的是為了將頂部驅動裝置覆蓋物306以及罐主體304以阻止頂部驅動裝置覆蓋物306以及罐主體304之間的相對旋轉和垂直分離的方式彼此固定。
卡口式互相連接為用于將頂部驅動裝置覆蓋物和罐主體互相連接的優(yōu)選的實施方式。圖14-16示出了上部密封橡膠裝置350的一種實施方式，其包括罐主體354、罐主體蓋子356(即頂部驅動裝置覆蓋物)以及傳動鉆柱驅動裝置357。上部密封橡膠裝置350包括罐主體覆蓋物356和罐主體354之間的卡口式互相連接。圖14-16中示出的上部密封橡膠裝置350以及圖12和圖13中示出的上部密封橡膠裝置302關于給定的高壓旋轉控制頭是可互換的。 仍然參照圖14-16，罐主體蓋子356包括一種或多種卡口互相連接結構358，并且罐主體354包括一種或多種匹配的卡口式互相連接結構360。每個卡口連接器結構358、360包括具有閉合的端部部分364和開放的端部部分366的嚙合溝槽362。嚙合溝槽362的細長的邊緣部分368由至少部分地沿著嚙合溝槽362延伸的細長的凸起的肋構件370界定。至少和罐主體蓋子卡口連接器結構358中的一個一樣長的間隔372被設置在鄰近的罐主體卡口連接器結構360之間，并且至少和罐主體卡口連接器結構360中的一個一樣長的間隔372被設置在鄰近的罐主體蓋子卡口連接器結構358之間。優(yōu)選地但非必須地，所有的罐主體蓋子卡口連接器結構358具有實質上相同的長度，并且所有的罐主體卡口連接器結構360具有實質上相同的長度。 因此，每個罐主體卡口連接器結構360的嚙合溝槽362和每個罐主體蓋子卡口連接器結構358的肋構件370被共同地構造成當罐主體354和罐主體蓋子為匹配構造以使每個罐主體蓋子卡口連接器結構358的肋構件370與相應的一個罐主體卡口連接器結構360的嚙合溝槽362對準時，允許每個罐主體卡口連接器結構358的肋構件370通過罐主體354和罐主體蓋子356之間的相對旋轉而被可滑動地接收在相應的一個罐主體卡口連接器結構360的嚙合溝槽362內。類似地，罐主體蓋子卡口連接器結構358中的每個的嚙合溝槽362和罐主體卡口連接器結構360中的每個的肋構件370被共同地構造成當罐主體354和罐主體蓋子356處于匹配的定向時，允許每個罐主體卡口連接器結構360的肋構件370通過罐主體354和罐主體蓋子356之間的相對旋轉而被可滑動地接收在相應的一個罐主體蓋子卡口連接器358的嚙合溝槽362內。 卡口互相連接結構通過以下方式來嚙合將頂部驅動裝置覆蓋物306垂直地降低進入罐主體304上的位置，并因此使肋構件370和間隔372對準，隨后，相對于罐主體304將頂部驅動裝置覆蓋物306旋轉一圈的一部分，以便將頂部驅動裝置覆蓋物306固定到罐主體304。優(yōu)選地，頂部驅動裝置覆蓋物306相對于罐主體304的鎖定旋轉的方向與傳動鉆柱旋轉方向的方向相同，從而在旋轉控制頭和主要驅動裝置的操作過程中，確保頂部驅動裝置覆蓋物306保持在相對于罐主體304的互相連接的定向?？蛇x擇地， 一種或多種鎖定裝置可以被嚙合在罐主體356和罐主體蓋子358之間，以便保持罐主體356和罐主體蓋子358處于互相鎖定的構造。 現(xiàn)在轉到數(shù)據獲取，本文公開了，數(shù)據獲取裝置的相應的部分可以被集成進入依據本發(fā)明的一個實施方式的旋轉控制頭。此數(shù)據獲取在評估旋轉控制頭的操作中是有價值的。更具體地，此種數(shù)據獲取裝置能促進涉及旋轉頭操作的數(shù)據的監(jiān)測、捕獲、分析和/或傳遞。旋轉頭操作的例子包括但不限于井壓力、使用時間、見到的最大壓力、安裝的鉆柱管道的數(shù)量、對于給定的參考時間的停機時間(downtime)的數(shù)量、軸承組件旋轉的數(shù)量、經歷的關鍵條件的數(shù)量以及類似事物。獲取的數(shù)據優(yōu)選地從數(shù)據獲取裝置經由無線方式發(fā)送到數(shù)據管理系統(tǒng)(例如具有網絡存取的計算機)。 如圖17中所示，在一個實施方式中，依據本發(fā)明的數(shù)據獲取裝置400包括感測器裝置405 (例如傳感器、探針、熱耦合裝置等等)、發(fā)射器410、接收器415以及數(shù)據獲取系統(tǒng)420。通過感測器裝置405，數(shù)據獲取裝置400被耦合到旋轉控制頭(例如本文公開的旋轉控制頭100)。旋轉控制頭的操作信息由感測器裝置405收集，并且經由發(fā)射器410和接收器415傳遞到數(shù)據獲取系統(tǒng)420。發(fā)射器410和接收器415可以為適合于構造成通過有線、無線或計算機網絡，經由衛(wèi)星等發(fā)射信號的任何類型的單元。數(shù)據獲取系統(tǒng)420被構造成用于儲存、監(jiān)測和/或分析從感測器裝置405接收的信息。因此，可以在遠離旋轉控制頭的遠程位置儲存、監(jiān)測和/或分析此信息。 現(xiàn)在轉到和依據本發(fā)明的旋轉控制頭一起使用的相關設備的討論，傳動鉆柱驅動裝置為促進對一段鉆柱管道施加旋轉扭矩的油田設備。圖18示出了依據本發(fā)明的實施方式的傳動鉆柱驅動裝置500的一個實施方式。傳動鉆柱驅動裝置500包括鉸接的拼合襯套505、頂部環(huán)510以及連接銷515。拼合襯套505各包括間隔開的鉸接構件520。間隔開的鉸接構件520被構造成以及定向成與連接銷512對準并與連接銷512互鎖。以此種方式，鉸接構件520可以容易地以及快速地與關聯(lián)的鉆柱管道嚙合以及從關聯(lián)的鉆柱管道移除。
在前文的詳細描述中，附圖作為參照并形成詳細描述的一部分，并且其通過說明本發(fā)明可以被實踐的特定的實施方式而被展示。這些實施方式及其某些變化形式被足夠詳細地描述以使本領域技術人員能實踐本發(fā)明。應理解，可以使用其他合適的實施方式，并且可以做出邏輯的、機械的、化學的和電氣的改變，而不背離于本發(fā)明公開內容的精神或范圍。為了避免不必要的細節(jié)，該描述忽略了本領域技術人員熟知的某些信息。因此，前文的詳細描述不應被理解為被限制到本文闡述的具體形式，恰恰相反，應理解為，前文的詳細描述覆蓋了這些變化形式、改動以及等價事物，正如可以合理地被包括在附加的權利要求的精神和范圍中的那樣。
1權利要求
一種用于鉆井頭的軸承組件，該軸承組件包括外部套筒，其具有中心鉆孔；內部套筒，其至少部分地布置在所述外部套筒的所述中心鉆孔內；軸承單元，其耦合在所述套筒之間，以便提供所述套筒的共心對準，并允許所述套筒之間的旋轉，其中，所述軸承單元中的第一個軸承單元被構造成承載徑向地施加在所述套筒之間的載荷，并且所述軸承單元中的第二個軸承單元被構造成承載縱向地施加在所述套筒之間的載荷；預加載力施加構件，其布置在所述套筒之間，其中，所述預加載力施加構件將力保持在所述承載縱向載荷的軸承單元以及所述套筒上，從而預加載所述承載縱向載荷的軸承單元；以及密封橡膠連接結構，其與所述內部套筒的下端部部分形成整體。
2. 如權利要求1所述的軸承組件，其中所述承載縱向載荷的軸承單元包括間隔開的座圈，在所述座圈之間布置有多個滾子構件；且所述力將所述座圈推動成貼靠著所述滾子構件。
3. 如權利要求1所述的軸承組件，其中在外部套筒中心鉆孔的內部，所述外部套筒具有從其表面延伸的肩部；所述內部套筒具有從其外部表面延伸的肩部；所述承載縱向載荷的軸承單元被布置在所述肩部之間；所述承載縱向載荷的軸承單元與所述肩部中的第一個肩部嚙合；且所述預加載力施加構件被布置在所述承載縱向載荷的軸承單元和所述肩部中的第二個肩部之間。
4. 如權利要求1所述的軸承組件，其中，所述預加載力施加構件為力施加墊圈和彈簧中的一個。
5. 如權利要求1所述的軸承組件，其中，所述預加載力施加構件為碟型墊圈。
6. 如權利要求5所述的軸承組件，其中所述承載縱向載荷的軸承單元包括間隔開的座圈，在所述座圈之間布置有多個滾子構件；所述力將所述座圈推動成貼靠著所述滾子構件。
7. 如權利要求6所述的軸承組件，其中所述承載縱向載荷的軸承單元與所述肩部中的第一個肩部嚙合；且所述預加載力施加構件被布置在所述承載縱向載荷的軸承單元和所述肩部中的第二個肩部之間。
全文摘要
一種鉆頭，其包括外罩和軸承組件。外罩具有界定中心鉆孔的側壁結構。軸承組件包括外部套筒、內部套筒、軸承單元以及預加載力施加構件。外部套筒具有中心鉆孔，并且內部套筒被可移除地安置在外罩中心鉆孔內。軸承單元被耦合在套筒之間，以便提供套筒的共心對準，并允許其間的旋轉。軸承單元中的第一個軸承單元被構造成承載徑向地施加在套筒之間的載荷，而軸承單元中的第二個軸承單元被構造成承載縱向地施加在套筒之間的載荷。預加載力施加構件將力保持在承載縱向載荷的軸承單元以及所述套筒上，從而預加載承載縱向載荷的軸承單元。
文檔編號E21B3/04GK101796258SQ200880104751
公開日2010年8月4日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權日2007年8月27日
發(fā)明者約翰·R·威廉斯 申請人:特麗薩·J·威廉斯