石油天然氣鉆井沖管總成的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油天然氣鉆井高壓泥漿通道中的動(dòng)密封裝置，具體是一種石油鉆井水龍頭或頂驅(qū)中應(yīng)用的沖管總成。
【背景技術(shù)】
[0002]沖管裝置是石油天然氣鉆井水龍頭或頂驅(qū)的重要部件之一，用于連接鵝頸管和相對(duì)于鵝頸管旋轉(zhuǎn)的中心管，將鉆井栗輸出的高壓泥漿輸送至井下鉆頭。一種安裝方便快捷、維護(hù)時(shí)間少、密封更換方便快捷、工作壓力高、工作壽命長(zhǎng)的沖管裝置是保證石油天然氣鉆井作業(yè)工作效率和作業(yè)安全的重要因素。
[0003]現(xiàn)有的沖管裝置有兩類，分別是傳統(tǒng)的沖管盤根裝置和機(jī)械密封沖管裝置。傳統(tǒng)的沖管盤根裝置由于采用錘擊由壬方式、裝置重量大、作業(yè)高度高、安裝空間小等原因，存在安裝和密封更換困難、維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，而且壽命也較短等問題；現(xiàn)有的機(jī)械密封沖管裝置由于對(duì)鵝頸管和中心管間的機(jī)械界面要求非常高、安裝調(diào)試較為復(fù)雜、更換密封前需要高壓水槍清洗密封界面，存在安裝調(diào)試過程和密封更換耗時(shí)較長(zhǎng)等問題。
[0004]CN2837498Y公開了一種沖管總成，其中在動(dòng)環(huán)上設(shè)置了彈簧座，并通過銷子使彈簧座與動(dòng)環(huán)一起旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)的問題在于，銷子即在槽中滑動(dòng)以調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向位置，同時(shí)還向動(dòng)環(huán)提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力將導(dǎo)致銷嚴(yán)重地?cái)D壓槽壁，從而導(dǎo)致動(dòng)環(huán)無法順利地相對(duì)于彈簧座軸向移動(dòng)。
[0005]因此，目前需要一種能夠克服上述技術(shù)問題的沖管裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中沖管裝置存在的至少一部分缺點(diǎn)和不足，提供一種使靜環(huán)相對(duì)于動(dòng)環(huán)具有較好跟隨性的沖管總成，并且該目的是通過提供一種新型的沖管總成實(shí)現(xiàn)的。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種沖管總成，包括:動(dòng)環(huán)；靜環(huán)；連接到動(dòng)環(huán)的下由壬；上由壬；和彈性浮動(dòng)裝置，所述靜環(huán)通過該彈性浮動(dòng)裝置連接到所述上由壬。彈性浮動(dòng)裝置包括:浮動(dòng)構(gòu)件，所述浮動(dòng)構(gòu)件連接到所述靜環(huán)；固定構(gòu)件，所述固定構(gòu)件連接到所述上由壬并且引導(dǎo)所述浮動(dòng)構(gòu)件；和彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件安裝在所述浮動(dòng)構(gòu)件與所述固定構(gòu)件之間，使得浮動(dòng)構(gòu)件能夠相對(duì)于固定構(gòu)件軸向地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。沖管總成還包括沖管，所述沖管通過波形卡簧懸掛地安裝在所述上由壬和所述彈性浮動(dòng)裝置的固定構(gòu)件內(nèi)。
[0008]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，所述浮動(dòng)構(gòu)件包括浮動(dòng)環(huán)和安裝到浮動(dòng)環(huán)的外周面的下法蘭，所述靜環(huán)安裝到所述浮動(dòng)環(huán)，所述下法蘭支撐所述彈性構(gòu)件的第一端；并且所述固定構(gòu)件包括引導(dǎo)部和上法蘭，所述引導(dǎo)部被配置成用于引導(dǎo)所述浮動(dòng)環(huán)的運(yùn)動(dòng)，所述上法蘭支撐所述彈性構(gòu)件的與第一端相對(duì)的第二端。
[0009]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述引導(dǎo)部和所述浮動(dòng)環(huán)中的一個(gè)包括引導(dǎo)槽，所述引導(dǎo)部和所述浮動(dòng)環(huán)中的另一個(gè)包括引導(dǎo)突起，所述引導(dǎo)突起能夠在所述引導(dǎo)槽中軸向地滑動(dòng)。
[0010]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述彈性構(gòu)件包括彈簧和設(shè)置在彈簧內(nèi)部的柱狀引導(dǎo)構(gòu)件，柱狀引導(dǎo)構(gòu)件的一端固定到所述下法蘭和上法蘭中的一個(gè)，所述柱狀引導(dǎo)構(gòu)件的另一端被配置成能夠相對(duì)于所述下法蘭和上法蘭中的另一個(gè)軸向地運(yùn)動(dòng)。
[0011]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述沖管的外周面通過密封件分別密封接合所述上由壬的內(nèi)周面和所述浮動(dòng)環(huán)的內(nèi)周面。
[0012]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述上法蘭的內(nèi)周面上端形成定位臺(tái)階，所述波形卡簧的下端抵接到所述定位臺(tái)階，并且所述波形卡簧的上端抵接所述上由壬的下端。
[0013]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述引導(dǎo)突起的頂部與所述引導(dǎo)槽的底部之間存在第一預(yù)定間隙；和/或所述浮動(dòng)環(huán)的外周面與所述下法蘭的內(nèi)周面之間存在第二預(yù)定間隙；和/或所述柱狀引導(dǎo)構(gòu)件與形成在所述下法蘭和上法蘭中的所述另一個(gè)中的引導(dǎo)部之間存在第三預(yù)定間隙。
[0014]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述靜環(huán)和動(dòng)環(huán)中的任一者包括位于徑向內(nèi)側(cè)的陶瓷環(huán)和結(jié)合到所述陶瓷環(huán)的徑向外周面的金屬環(huán)。
[0015]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述靜環(huán)的金屬環(huán)和所述動(dòng)環(huán)的金屬環(huán)分別以不可旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述彈性浮動(dòng)裝置和所述下由壬。
[0016]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，所述靜環(huán)的陶瓷環(huán)和所述動(dòng)環(huán)的陶瓷環(huán)上均設(shè)有環(huán)形密封槽，并且相應(yīng)的O形密封圈分別安裝在所述環(huán)形密封槽中提供靜環(huán)與浮動(dòng)環(huán)之間的密封以及動(dòng)環(huán)與下由壬之間的密封。
[0017]通過采用本發(fā)明提供的沖管總成，能夠獲得以下有益的技術(shù)效果:
[0018]一、通過懸掛地安裝的沖管、沖管和上由壬間的彈性密封和預(yù)設(shè)的間隙、沖管和浮動(dòng)環(huán)間的彈性密封和預(yù)設(shè)間隙、浮動(dòng)環(huán)和上法蘭間的預(yù)設(shè)間隙、下法蘭和浮動(dòng)環(huán)之間的預(yù)設(shè)間隙等，提供了浮動(dòng)環(huán)較大的軸向移動(dòng)及軸線附近擺動(dòng)的自由度，最終保證了更好的靜環(huán)相對(duì)于動(dòng)環(huán)的跟隨性；
[0019]二、通過O形圈槽設(shè)置在陶瓷環(huán)上能夠更好地保證O形圈密封性能，并且更加方便維護(hù)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的沖管總成，能夠承受52.5MPa的泥漿壓力、能夠適用于頂驅(qū)和水龍頭設(shè)備的安裝界面、安裝調(diào)試方便快捷、密封更換方便快捷、維護(hù)時(shí)間少、工作壽命長(zhǎng)、可靠性高，從而提高石油天然氣鉆井作業(yè)的安全和效率。
【附圖說明】
[0021]現(xiàn)在將通過舉例的方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，其中:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的沖管總成的透視示意圖；
[0023]圖2是圖1所示的沖管總成的剖視示意圖。
[0024]在上述附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于指示相同或相似的部件。
[0025]附圖標(biāo)記列表:
[0026]1-上由壬 2-固定構(gòu)件3-浮動(dòng)環(huán)
[0027]4-下法蘭 5-靜環(huán)6-動(dòng)環(huán)
[0028]7-下由壬 8-開口銷9-絲杠
[0029]10-六角螺母11-平墊12-彈簧
[0030]13-六角螺栓14-彈墊15-沖管
[0031]16-波形卡簧17-銷18-卡簧
[0032]19-銷20-0形圈密封21-0形圈密封
[0033]22-密封件23-密封件24-0形圈密封
【具體實(shí)施方式】
[0034]接下來將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的沖管總成做出詳細(xì)地說明。
[0035]如圖1和圖2所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的沖管總成包括:動(dòng)環(huán)瀞環(huán)；連接到動(dòng)環(huán)的下由壬；上由壬；和彈性浮動(dòng)裝置，所述靜環(huán)通過該彈性浮動(dòng)裝置連接到所述上由壬，其中，所述彈性浮動(dòng)裝置包括:浮動(dòng)構(gòu)件，所述浮動(dòng)構(gòu)件連接到所述靜環(huán)；固定構(gòu)件，所述固定構(gòu)件連接到所述上由壬并且引導(dǎo)所述浮動(dòng)構(gòu)件；和彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件安裝在所述浮動(dòng)構(gòu)件與所述固定構(gòu)件之間，使得浮動(dòng)構(gòu)件能夠相對(duì)于固定構(gòu)件軸向地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0036]具體地，浮動(dòng)構(gòu)件包括浮動(dòng)環(huán)3和固定到浮動(dòng)環(huán)3外周的下法蘭4，靜環(huán)5固定到浮動(dòng)環(huán)3，并且下法蘭4支撐所述彈性構(gòu)件9、12的第一端。固定構(gòu)件2包括引導(dǎo)部和上法蘭。如圖2所示，固定構(gòu)件2的上法蘭固定到彈簧12和柱狀引導(dǎo)部件9的上端。從上法蘭的下端設(shè)置筒狀的引導(dǎo)部，該引導(dǎo)部可與上法蘭形成一體的構(gòu)造。從圖2中可以看出，引導(dǎo)部的內(nèi)側(cè)設(shè)有引導(dǎo)槽，用于與安裝在浮動(dòng)環(huán)3上端的凸出的銷17配合，使得銷17能夠在固定構(gòu)件2的引導(dǎo)部的引導(dǎo)槽中沿圖中的垂直方向(上-下方向，或沖管總成的軸向方向)滑動(dòng)。在一個(gè)可替換的實(shí)施例中，銷17也可以是形成在浮動(dòng)環(huán)上端的突出部。
[0037]在圖1和2所示的示例性實(shí)施例中，彈性浮動(dòng)裝置的彈性構(gòu)件包括彈簧12和設(shè)置在彈簧12內(nèi)部的柱狀引導(dǎo)構(gòu)件9，柱狀引導(dǎo)構(gòu)件9的一端固定到所述下法蘭和上法蘭中的一個(gè)(圖中所示為上法蘭)，所述柱狀引導(dǎo)構(gòu)件9的另一端以能夠相對(duì)滑動(dòng)的方式連接到所述下法蘭和上法蘭中的另一個(gè)(圖中所示為下法蘭4)。通過這種方式，柱狀引導(dǎo)構(gòu)件9能夠在彈簧12伸長(zhǎng)或壓縮的過程中引導(dǎo)和基本保持彈簧12的位置，并且下法蘭和上法蘭可相對(duì)于彼此軸向地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。需要說明的是，在未示出的實(shí)施例中，也可以構(gòu)造成柱狀引導(dǎo)構(gòu)件9的上端相對(duì)于固定構(gòu)件2的上法蘭可相對(duì)滑動(dòng)，而下端相對(duì)于下法蘭4固定。相應(yīng)的適應(yīng)性改造對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
[0038]具體地并且示例性地，銷17、卡簧18、下法蘭4、和銷19分別安裝在浮動(dòng)環(huán)3上，其中，卡簧18與浮動(dòng)環(huán)3外周的臺(tái)階部配合，用于固定下法蘭4在軸向上的位置。固定構(gòu)件2的上法蘭的內(nèi)壁加工有豎直方向的矩形槽，用于安裝柱狀引導(dǎo)構(gòu)件9，并且所述柱狀引導(dǎo)構(gòu)件例如可以是絲杠。銷17插入固定構(gòu)件2的上法蘭的豎直方向的槽內(nèi)，并且在柱狀引導(dǎo)構(gòu)件9上裝上彈簧12后穿過下法蘭4中開設(shè)的螺栓孔，并分別裝上平墊14、六角螺母10和開口銷8。銷17用來防止浮動(dòng)環(huán)3和上由壬I之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但允許浮動(dòng)環(huán)3相對(duì)上由壬I之間的軸向浮動(dòng)。六角螺母10用于安裝時(shí)預(yù)壓緊彈簧12，開口銷8安裝在柱狀引導(dǎo)構(gòu)件9的端部以用于防止六角螺母10和平墊11松動(dòng)掉落。通過上述方式，可完成彈性浮動(dòng)裝置的組裝。
[0039]在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，如圖2所示，沖管總成還包括沖管15，沖管15密封地安裝到所述上由壬7和/或所述彈性浮動(dòng)裝置的固定構(gòu)件2，并且彈性浮動(dòng)裝置的浮動(dòng)環(huán)3密封地接合到所述沖管的外周表面。
[0040]具體而言，密封件22安裝在浮動(dòng)環(huán)3內(nèi)周的密封槽內(nèi)，密封件23安裝在上由壬I內(nèi)周的密封槽內(nèi)，通過沖管15形成上由壬I與浮動(dòng)環(huán)3之間的密封。在沖管15的外周面上形成環(huán)形凹槽，波形卡簧16安裝在該環(huán)形凹槽中，并且在上法蘭的內(nèi)周面上形成環(huán)形臺(tái)階部，從而可以使波形卡簧16的下端抵接所述環(huán)形臺(tái)階部。上由壬I可隨后套在沖管15外圍，并且上由壬I的下端抵接波形卡簧16的上端。通過這種方式，沖管15通過波形卡簧16懸掛地安裝在上由壬I和固定構(gòu)件2之間。固定構(gòu)件2和上由壬I之間例如可在固定構(gòu)件2的上法蘭處用六角螺栓13和彈墊14連接起來，如圖1所示。
[0041]上文所述的“懸掛地安裝”指的是，通過波形卡簧16，沖管15可以在安裝位置上略微地軸向浮動(dòng)。此外，由于沖管15的上端和下端分別通過通常具有一定柔性或彈性的密封件