一種旋轉控制頭承壓軸承的制作方法

本發明涉及油氣田開采領域，特別涉及連續循環鉆井用的一種旋轉控制頭承壓軸承。

背景技術：

隨著石油勘探開發的不斷進展，窄密度窗口井、海洋深水鉆井、大位移井、水平井、欠平衡井、高溫高壓井以及天然氣水合物開采等高難度施工井逐漸增多，連續循環鉆井裝置的需求也越來越大，但旋轉控制頭軸承承壓能力暫時還達不到要求。

連續循環鉆井就是在接單根及起下鉆過程中，始終保持循環介質在鉆具水眼與井筒環空內循環。為此，在鉆井過程中增強了對當量循環介質密度的控制,提高在狹窄壓力窗口下的有效鉆井能力,是近年發展起來的一項鉆井新技術。連續循環鉆井技術，與常規鉆井方法相比,連續循環鉆井具有顯著的技術優勢,在窄密度窗口井、海洋深水鉆井、大位移井、水平井、欠平衡井、高溫高壓井以及天然氣水合物開采等方面均有重要應用價值。

連續循環鉆井裝置，是由密閉半封閥板防噴箱、密閉全封閥板防噴箱、密閉承壓裝置、密閉卡瓦機構及旋轉控制頭組成。

在連續循環鉆井接單根卸扣作業過程中，泵入的高壓循環介質進入密閉半封閥板防噴箱與旋轉控制頭間的空間內后，再入注到鉆具水眼內經井筒環空循環到地面，由于密閉半封閥板防噴箱與旋轉控制頭間的空間很大，泵入到該空間的循環介質(特別是泥漿)壓 力產生的上頂力，就需要由旋轉控制頭內的承壓軸承來承擔。由于旋轉控制頭空間的限制，可選擇最合適的國標推力球軸承、推力圓柱滾子軸承及推力圓錐滾子軸承，其保持架內的鋼球、圓柱滾柱及圓錐滾柱無論在數量上還是在尺寸上都受到限制，所能承受的最大額定靜載荷遠遠小于泵入的高壓泥漿所產生的上頂力，造成軸承損壞使得旋轉控制頭無法使用。例如圖1、圖2所示原有的國標推力軸承，由于沒有滾動體的滾動軌道及薄弱的保持架，在井口偏斜、鉆具不同軸的高扭矩旋轉下，一旦速度過快或泥漿進入軸承內，就會損壞保持架致使軸承損壞，造成軸承損壞使得旋轉控制頭無法使用。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種滿足連續循環鉆井技術及欠平衡鉆井技術需求的高承載力旋轉控制頭承壓軸承。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種旋轉控制頭承壓軸承，其特征是：包括上承壓板、帶導向的圓錐滾柱、下軌道承壓板、外保持架、內保持架，所述帶導向的圓錐滾柱為一圓錐體，錐體兩端分別為相同直徑、相同長度與所述圓錐體同心的圓柱體。

所述圓錐體大端的平面與傘形斜面內角呈a角度，與傘形外斜面軸向呈c角度。

所述下軌道承壓板為環形法蘭體，上部開有一環形圓錐槽，錐槽的長斜面與上部平面呈c角度；錐槽的另一斜面與長斜面呈a角度；錐槽的a角度與c角度分別于帶導向的圓錐滾柱上的a角度與c角度相等。

帶導向的圓錐滾柱排列布滿在下軌道承壓板的錐形槽內，帶導向的圓錐滾柱的下錐形斜棱與下軌道承壓板上錐槽的長斜面相吻合；帶導向的圓錐滾柱的傘形斜面頂在下軌道承壓板的另一斜面上；帶導向的圓錐滾柱的下錐形斜棱躺在下軌道承壓板上錐槽的長斜面上；帶導向的圓錐滾柱的上錐形斜棱承水平狀，與下軌道承壓板的下部平面相平行。

所述上承壓板為環形法蘭，內外邊緣均為圓弧。

所述外保持架是一薄壁圓筒形；圓筒外壁為圓柱面、圓筒內壁為圓錐面，筒壁均勻分布著與排列布滿在下軌道承壓板上的帶導向的圓錐滾柱相同數量的斜圓孔，斜圓孔的中心線與帶導向的圓錐滾柱的軸心線相一致。

所述內保持架是一開口的薄壁圓筒形，圓筒外壁為圓錐面、圓筒內壁為圓柱面，所述開口的寬度b收縮并攏后，帶導向的圓錐滾柱的個數排列均勻布滿。

筒壁均勻分布著與排列布滿在下軌道承壓板上的帶導向的圓錐滾柱相同數量的斜圓孔，斜圓孔的中心線與帶導向的圓錐滾柱的軸心線相一致。

本發明的有益效果是：

1、滿足連續循環鉆井在窄密度窗口井、海洋深水鉆井、大位移井、水平井、欠平衡井、高溫高壓井以及天然氣水合物開采等鉆井技術；

2、解決連續循環鉆井及欠平衡鉆井裝置及配套的工藝技術，能滿足目前常用的連續循環鉆井及欠平衡鉆井技術的需要；

3、形成現場技術服務能力，有效防止井下事故的發生。

附圖說明

圖1是現有技術的推力球軸承示意圖；

圖2是現有技術的推力圓柱滾子軸承示意圖；

圖3是發明的旋轉控制頭承壓軸承結構示意圖；

圖4是圖3A-A向剖視圖；

圖5是上承壓板示意圖；

圖6是圖5上承壓板俯視圖；

圖7是圖3中圓錐滾柱示意圖；

圖8是圖3中圓錐滾柱側視圖；

圖9是圖3中下軌道承壓板示意圖；

圖10是圖9的I處放大視圖；

圖11是圖3中外保持架示意圖；

圖12是圖11的I處放大視圖；

圖13是圖3中內保持架示意圖；

圖14是圖13的I處放大視圖。

其中：

1、上承壓板 2、圓錐滾柱 3、下軌道承壓板

4、外保持架 5、內保持架

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明：

如圖3所示，該旋轉控制頭承壓軸承包括：上承壓板1、帶導向的圓錐滾柱2、下軌道承壓板3、外保持架4、內保持架5。

如圖4至14所示，上承壓板1為環形法蘭，內外邊緣都為圓弧r。帶導向的圓錐滾柱2，本體為一圓錐體，兩端為相同直徑、 相同長度的圓柱體；圓錐體大端為傘形，其斜面與圓錐體承a角度，與軸向呈c角度，圓錐體的錐度為2*c角度。下軌道承壓板3，為環形法蘭體，內外邊緣都為圓弧r；下部為平面，上部開有一環形圓錐槽，錐槽的長斜面與上部平面承c角度；錐槽的另一斜面與長斜面承a角度；錐槽的a角度與c角度分別于帶導向的圓錐滾柱2上的a角度與c角度相等，當帶導向的圓錐滾柱2排列布滿在下軌道承壓板3的錐形槽內后，帶導向的圓錐滾柱2的下錐形斜棱與下軌道承壓板3上錐槽的長斜面相吻合，帶導向的圓錐滾柱2的傘形斜面頂在下軌道承壓板3的另一斜面上，保證了帶導向的圓錐滾柱2在下軌道承壓板3上的定位，同時，帶導向的圓錐滾柱2的下錐形斜棱躺在下軌道承壓板3上錐槽的長斜面上，帶導向的圓錐滾柱2的上錐形斜棱承水平狀，與下軌道承壓板3的下部平面相平行，保證了上承壓板1與排列布滿在下軌道承壓板3上的帶導向的圓錐滾柱2斜面上斜棱完全接觸。外保持架4是一薄壁圓筒形；圓筒外壁為圓柱面、圓筒內壁為圓錐面，筒壁均勻分布著與排列布滿在下軌道承壓板3上的帶導向的圓錐滾柱2相同數量的斜圓孔，斜圓孔的中心線與帶導向的圓錐滾柱2的軸心線相一致。內保持架5是一開口的薄壁圓筒形；開口的寬度b收縮并攏后，能排列均勻安裝完帶導向的圓錐滾柱2為最佳；圓筒外壁為圓錐面、圓筒內壁為圓柱面，筒壁均勻分布著與排列布滿在下軌道承壓板3上的帶導向的圓錐滾柱2相同數量的斜圓孔，斜圓孔的中心線與帶導向的圓錐滾柱2的軸心線相一致。