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「新型旋转控制头」设计,旋转补心带动钻柱一同旋转,重点增加扶正和防磨能力

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:方钻杆通过旋转控制头上的旋转补心,带动中心管及上、下部橡胶密封胶芯与钻柱一起旋转。橡胶密封胶芯依靠自身的弹性变形和井压助封来对钻柱实施密封。该旋转控制头设计有上、下部橡胶密封胶芯。该旋转控制头增加了扶正防磨能力。

「新型旋转控制头」设计,旋转补心带动钻柱一同旋转,重点增加扶正和防磨能力

在20世纪60年代我国就开始设计生产了低压旋转控制头,并应用于现场“边喷边钻”或气体钻井;后来,为满足现场施工要求,结构和功能不断有所改进,目前在用的主要产品有FX23/7B、FX28/7B和FX35/7B三种,通径分别为Φ228.6mm、Φ279.4mm、Φ346.1mm,动密封均为7MPa;还有动密封3.5Mpa和5.0Mpa的旋转控制头。最近四川石油管理局钻采工艺研究院机械设计开发中心研制出了动密封10.5Mpa的旋转控制头,型号为FX35-10.5/21-99。(图2-4-2)

图2-4-2 FX35-10.5/21-99旋转防喷器

1.FX35-10.5/21-99旋转控制头的研制吸收了20世纪70年代研制的几种旋转控制头结构优点及现场使用的成功经验,参考了美国Shaffer公司、William工具公司、RBOP国际油井工具公司研制旋转控制头,经现场实践修正后设计出这套旋转控制头,与国外的旋转控制头相比有所创新和发展,形成了适合我国实际情况的专利产品。该旋转控制头设计先进、结构合理,吸收了主动和被动旋转控制头上优点,操作安装方便,其实用性、可靠性、安全性能满足欠平衡钻井工艺技术的需要。

2.性能参数、结构原理(见图2-4-1和表2-4-2)

该旋转控制头主要由旋转总成和壳体两大部分组成。旋转总成包括旋转补心和上、下部橡胶密封胶芯、轴承等部分。旋转总成和壳体用卡箍连接。

钻杆通过旋转控制头上的旋转补心,带动中心管及上、下部橡胶密封胶芯与钻柱一起旋转。橡胶密封胶芯依靠自身的弹性变形和井压助封来对钻柱实施密封。必要时,可通过胶囊施加外力实现主动补偿密封。

3.特点

(1)使用双胶芯密封。该旋转控制头设计有上、下部橡胶密封胶芯。由于井压的助封作用,首先是下部胶芯形成较大的密封力,因而其先受到磨损。下部密封胶芯泄漏后,上部密封胶芯可继续保持密封。这样能有效的延长使用时间。胶芯结构设计时,考虑到国内主要使用的是四方钻杆,因而设计的胶芯即能密封六方钻杆,又能密封四方钻杆。

(2)液压胶囊补偿密封。在下部密封胶芯和上部密封胶芯都磨损泄漏的情况下,可通过向液压胶囊内注入液压油,使其强行向内挤压上部密封胶芯,迫使上部密封胶芯抱紧方钻杆,实施主动补偿密封,进一步延长旋转控制头胶芯的使用时间,能有效提高工作效率。(www.xing528.com)

(3)旋转总成与密封胶芯整体拆装。

(4)连续压力循环润滑油润滑轴承。旋转总成的侧面设计有润滑油注入与排出通道,能实现对轴承进行连续压力润滑。在使用中,轴承浸没在润滑油中,使其能够保证得到冷却和润滑,能有效地增加轴承的使用寿命。

(5)增加扶正防磨能力。该旋转控制头增加了扶正防磨能力。轴向力由推力滚子轴承承受。起扶正作用的除一圆锥滚子轴承外还增加了一个扶正套。扶正套与中心管之间装有一防磨套,该防磨套由减磨金属材料做成,与轴承一道接受润滑油冷却润滑。该扶正套能有效地改善轴承的受力状况而增加使用寿命。

(6)改进了盘根冷却系统。“V”形盘根与中心管之间也装有一衬套,作用与防磨套一样,使中心管避免磨损。

(7)卡箍连接方便可靠。旋转总成与壳体使用卡箍连接,规范符合APIStad9A卡箍标准。卡箍结构形式为:一边为销轴结构,一边用销轴加螺栓锁紧。卡箍上设计有吊环和拉手,壳体上设计有卡箍支架,卡箍安放其上,拆卸、安装即方便又轻松、省力。

型号表示方法:

表2-4-1 FX35-10、5/21-99

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