[發明專利]無外掛冷卻潤滑泵站低壓輕型旋轉控制頭

有效

• 申請號: 201310022855.X
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103939046B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 袁光杰;夏焱;申瑞臣;班凡生;莊曉謙;李景翠;董勝祥;路立君;付利
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B33/03
• 分類號: E21B33/03;E21B7/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 江崇玉

技術領域

本發明涉及石油天然氣以及非常規天然氣欠平衡鉆井使用的井控裝置領域，特別涉及一種無外掛冷卻潤滑泵站低壓輕型旋轉控制頭。

背景技術

目前世界提高煤層氣產量的開采措施主要依靠欠平衡壓力鉆井作業，欠平衡壓力鉆井是指在鉆井過程中鉆井液柱作用在井底的壓力低于底層孔隙壓力，這樣能及早發現油氣藏。

旋轉控制頭是欠平衡鉆井、地熱鉆井、煤層氣鉆井的關鍵設備之一，可以在井眼環空與鉆柱之間起到封隔密封作用，并提供安全有效的壓力控制，同時具有將井眼返出流體導離井口的作用，因此要提高我國非常規天然氣的開采效率，需要研制配套旋轉控制頭作為裝備支撐。旋轉控制頭主要由旋轉控制頭殼體和旋轉控制頭膠芯兩部分構成，在欠平衡鉆井時很重要的一個工作就是換裝旋轉控制頭膠芯。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

隨著陸地石油天然氣的大量開采，煤層氣等非常規天然氣的開發成為我國能源的開發重點，探明我國煤層氣頁巖氣的儲量巨大，但是針對我國煤層氣“三低”儲藏特點，現有石油鉆井使用的鉆井設備、井控裝置的直接引用并不能提高開采效率，反而增加開采成本，因此針對我國非常規天然氣的開采研制配套的低成本、小型化設備成為重點。

目前國內煤層氣開采欠平衡作業使用的旋轉控制頭主要分為兩類：第一，進口國外小型化旋轉控制頭，價格昂貴；第二，石油開采常規設備直接引用，體積大，不能滿足車載鉆機鉆臺高度要求，不利于搬運，成本高浪費嚴重。

現有技術旋轉控制頭的殼體分為殼體本體與旁通組件，需要通過載絲結構進行連接，殼體本體通過自由鍛造成型重量大，機加工費用高，浪費嚴重；旋轉總成采用四個軸承結構裝配費時并且困難，同時使旋轉控制頭高度不能降到最低；在欠平衡鉆井作業中需要附加冷卻潤滑泵站，通過潤滑泵向旋轉總成潤滑部位供給潤滑劑，采用乳化液進行持續的冷卻潤滑作用；在井口的安裝與膠芯的更換、搬運過程中容易造成管線接頭的折斷，同時附加冷去潤滑泵站需要占用井站位置，搬運也不方便。

發明內容

為了解決煤層氣鉆井井控設備與工況不配套，旋轉控制頭體積大，車載鉆機鉆臺高度受限，膠芯不易更換，以及需要附加冷卻潤滑泵站的問題，本發明實施例提供了一種無外掛冷卻潤滑泵站低壓輕型旋轉控制頭，可完全滿足煤層氣的鉆井工況，快速開采、快速方便拆卸、搬遷，生產成本低、生產周期短。所述技術方案如下：

一種無外掛冷卻潤滑泵站低壓輕型旋轉控制頭，所述旋轉控制頭主要包括旋轉總成、卡箍總成、殼體總成，所述殼體總成的中部內腔設置有所述旋轉總成，所述旋轉總成與所述殼體總成通過所述卡箍總成聯接；所述旋轉總成內設置有對軸承和動密封組件集中冷卻、潤滑結構；所述旋轉總成至少包括：膠芯、膠芯連接盤、壓蓋密封圈、內六角堵頭、防塵蓋、孔擋圈、旋轉總成密封、旋轉殼體、出口油杯、出口防塵蓋、出口孔擋圈、旋轉總成上端蓋、防塵罩、中心管、密封圈、旋轉總成上端蓋靜密封圈、入口防塵蓋、入口孔擋圈、入口油杯、軸承、帶孔隔環、沉屑孔、隔環、車氏密封、防塵圈、動密封壓蓋。

具體地，所述旋轉殼體穿過所述旋轉總成密封設置在所述殼體總成的殼體本體內，所述中心管上端安裝有防塵蓋，所述中心管的軸肩處安裝有單軸承，所述軸承外側上緣設置有鎖緊螺釘，所述軸承、鎖緊螺釘、中心管安裝在所述旋轉殼體內單向定位，所述旋轉總成上端蓋與所述旋轉殼體聯接定位軸承，所述旋轉總成上端蓋外側設有旋轉總成上端蓋靜密封圈，內側設有密封圈。

具體地，所述防塵罩與中心管聯接，由帶孔隔環、隔環、車氏密封組成的動密封組件安裝在所述旋轉殼體動密封槽內，通過動密封壓蓋固定，相接處設有壓蓋密封圈，所述動密封壓蓋內側設有防塵圈。

具體地，所述旋轉殼體出口設置有出口油杯、出口防塵蓋、出口孔擋圈，入口設置有入口油杯、入口防塵蓋、入口孔擋圈；所述膠芯連接盤與所述中心管下端聯接，所述膠芯連接盤上端設有膠芯連接盤靜密封圈與所述中心管靜密封，所述膠芯設置在所述膠芯連接盤下端。

具體地，所述對軸承和動密封組件集中冷卻、潤滑結構，是在軸承位置處設有軸承腔唯一流道，所述流道下面設置有沉屑孔，所述帶孔隔環位置處設有動密封進油流道。

具體地，所述卡箍總成至少包括：手動卡箍、臺肩螺母、卡箍左本體、卡箍右本體、吊環螺釘、活節螺栓、開口銷、活節螺栓銷軸、卡箍銷軸；所述卡箍總成安裝于所述殼體總成上端，通過所述旋轉總成密封所述旋轉總成與所述殼體總成的間隙。