專利名稱：主動密封旋轉防噴器膠心的制作方法
技術領域：
一種主動密封旋轉防噴器膠心，用于實施欠平衡鉆井的主動密封旋轉防噴器，屬于旋轉防噴器的密封部件的制造技術領域。
背景技術：
旋轉防噴器是欠平衡鉆井作業必配的裝備之一，用來密封井筒與鉆具之間的環空壓力，現有的旋轉防噴器按照膠心密封環空的原理，可以分為主動密封旋轉防噴器和被動密封旋轉防噴器，主動密封旋轉防噴器是通過液壓系統提供的液壓油來促使膠心抱緊鉆具，密封環空；被動密封旋轉防噴器是通過密封膠筒與鉆具之間的過盈配合來達到密封環空的目的，專利號為99117376. 7、 99241649.3、 03207139. 6以及國外威廉姆斯公
司生產的旋轉防噴器密封技術都是屬于被動密封旋轉防噴器，其缺點是被動密封旋轉防噴器膠心是依靠與鉆具的過盈配合來密封環空，在使用過程中，鉆具對膠心的磨損較大，特別是當鉆具接頭通過膠心時，由于鉆具接頭的直徑比鉆具本體的直徑大，所以當鉆具接頭強制通過時，對膠心的損壞尤為嚴重，因此膠心使用壽命較短，需要進行頻繁更換，從而影響了正常的鉆井進程。
專利03209361. 6以及美國專利5662171所述的屬于主動密封旋轉防噴器，其膠心結構與環形防噴器相似，它可在液壓油的推動下向上移動，由于上部空間變小，所以膠心內徑收縮進而抱緊鉆具，其抱緊力的大小可通過液壓系統來調節，這樣在鉆井作業中就可以根據井壓來選擇抱緊力大小，因此它解決了膠心使用壽命較短的難題，但膠芯抱緊鉆具的方式，其本身消耗能量較大，獲得一定的抱緊力需要較大的油壓，較大的油壓會嚴重影響動密封的使用壽命，為了降低油壓對動密封的損害，該防噴器腔室內增加了降壓節流裝置，使液壓油在與動密封接觸時壓力降低，使得防噴器結構復雜，安裝和拆卸膠心極為不便，尤其在鉆井現場更為如此，并且在更換膠心時容易造成油路污染。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的問題，采用多級膠筒結構，利用外部施加的液壓力，設計了一種鉆進時主動密封，起鉆時放松液壓力，減少與鉆具接觸的主動密封旋轉防噴器膠心。
本發明是這樣實現的本發明由膠心總成構成，其特征是膠心總成包括密封膠筒、傳力膠筒、液壓膠筒和支撐架，密封膠筒設置在最內層，液壓膠筒在最外層，傳力膠筒設置在密封膠筒與液壓膠筒之間；
在所述密封膠筒的內表面上有抗磨顆粒；
所述密封膠筒的內徑大于鉆具的外徑，密封膠筒的外徑小于傳力膠筒的內徑；
所述液壓膠筒的外圓表面設置有向內的凹槽，在凹槽上下端面之間設置有支撐架，凹槽與液壓油輸入口是相通的；
當鉆進需要密封環空時，由外部提供液壓油，液壓力作用在液壓膠筒的外圓表面上，使液壓膠筒發生縮徑變形，由于支撐架的作用使液壓膠筒的上下斷面不發生合攏，液壓膠筒的縮徑變形就向內傳遞，導致傳力膠筒的縮徑變形，進而使密閉膠筒發生縮徑，最后達到抱緊鉆具，密封環空的目的；在鉆進和起鉆的過程中，可通過調整液壓油的壓力，調整密封膠筒與鉆具的抱緊力，實現即能夠密封環空，又最大限度減小磨損的目的。
本發明的優點和有益效果是本發明由于采用了主動密封形式，所以在使用過程中，可以根據井筒壓力來調節液壓油壓力進而調節密封膠筒與鉆具的抱緊力，從而可在保證密封井筒壓力的情況下最大限度減少對鉆具的抱緊力，這樣就減小了磨損，延長了使用壽命；另外密封膠筒采用了獨立的結構，與總成的其他部件無連接，所以更換簡單方便。
圖1為主動密封旋轉防噴器膠心總成的剖視圖。具體實施方法
下面結合附圖給出
具體實施例方式本發明由膠心總成構成，膠心總
成設置在旋轉防噴器殼體5內，包括密封膠筒l、傳力膠筒2、液壓膠筒3
和支撐架4，在膠心總成的最內層是密封膠筒l，用來密封環空；在密封膠筒1的內表面添加有抗磨顆粒，進行了抗磨處理，使其更加耐磨；密封膠筒l的內徑大于鉆具的外徑，所以能保證鉆具起下鉆時無摩擦的自由通過;密封膠筒1的外徑小于傳力膠筒2的內徑，以便密封膠筒1的拆裝；傳力膠筒2置于密封膠筒1與液壓膠筒3之間，其作用是把液壓膠筒3的力傳遞給密封膠筒1;液壓膠筒3置于傳力膠筒2的外面，液壓膠筒3的外圓表面設置有向內的凹槽，凹槽與液壓油輸入口是相通的；支撐架4設置于液壓膠筒3外圓向內的凹槽的上下端面之間，在液壓膠筒3受到油壓作用發生變形時用于支撐液壓膠筒3的上下端面；
當鉆進需要密封環空時，由外部設備提供的液壓油進入液壓膠筒3外圓表面設置的凹槽內，直接將液壓力作用在液壓膠筒3的外圓上，由于橡膠為彈性材料，可承受大于自身幾倍甚至十幾倍的變形，所以就會發生縮徑變形，當液壓膠筒3發生縮徑變形時，設置在液壓膠筒3外圓表面凹槽上下端面之間的支撐架4保證了液壓膠筒3的上下端面不會發生合攏；液壓膠筒3的縮徑變形就會導致傳力膠筒2的縮徑變形，進而使密封膠筒1
發生縮徑，達到抱緊鉆具，密封環空的目的；在鉆井過程中，可根據井筒壓力來調整液壓油的壓力，進而調整密封膠筒1與鉆具的抱緊力，達到即能夠有效密封環空，又能最大限度減小密封膠筒1對鉆具的抱緊力，從而達到減小磨損，延長膠心使用壽命的目的；當密封膠筒1磨損嚴重需要更換時，由于密封膠筒1和傳力膠筒2相互獨立、無任何連接，所以只需把被磨損的密封膠筒1提出，在換上新的密封膠筒1就可以繼續鉆井工作。
權利要求
1. 一種主動密封旋轉防噴器膠心，由膠心總成構成，其特征是所述膠心總成包括密封膠筒、傳力膠筒、液壓膠筒和支撐架，密封膠筒設置在最內層，液壓膠筒在最外層，傳力膠筒設置在密封膠筒與液壓膠筒之間。
2. 根據權利要求1所述的主動密封旋轉防噴器膠心，其特征是在所 述密封膠筒的內表面上有抗磨顆粒。
3. 根據權利要求1所述的主動密封旋轉防噴器膠心，其特征是所述 密封膠筒的內徑大于鉆具的外徑，密封膠筒的外徑小于傳力膠筒的內徑。
4. 根據權利要求1所述的主動密封旋轉防噴器膠心，其特征是所述 液壓膠筒的外圓表面設置有向內的凹槽，在凹槽上下端面之間設置有支撐 架，凹槽與液壓油輸入口是相通的。
全文摘要
一種主動密封旋轉防噴器膠心，屬于旋轉防噴器的密封部件的制造技術領域，包括密封膠筒、傳力膠筒、液壓膠筒和支撐架，傳力膠筒設置在密封膠筒與液壓膠筒之間，密封膠筒的內徑大于鉆具的外徑，解決了鉆具接頭通過膠心時對膠心的損壞，設計了一種在鉆進時實現主動密封，在起鉆時可以放松液壓力，減少密封膠筒與鉆具接觸的主動密封旋轉防噴器膠心，具有根據井筒壓力調節密封膠筒對鉆具的抱緊力的特點，密封膠筒為獨立結構，與總成的其他部件無連接，更換簡單方便。
文檔編號E21B33/03GK101476451SQ20091005807
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者勇 劉, 劉小瑋, 張保貴, 軻 柏, 羨維偉 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司鉆采工藝技術研究院