[發(fā)明專利]流體聯(lián)接組件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880037546.0
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN110709635A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·A·彼得魯
• 申請（專利權(quán)）人: 杜博林公司
• 主分類號: F16L17/10
• 分類號: F16L17/10;F16L27/08;E21B17/05;E21B21/02
• 代理公司: 11283 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李健;溫春艷

一種流體聯(lián)接組件，包括位于旋轉(zhuǎn)和非旋轉(zhuǎn)部件之間的滑動密封界面，流體導(dǎo)管延伸穿過該滑動密封界面。在操作期間，通過所述流體導(dǎo)管提供流體流。水力旋流器裝置具有形成旋流室的主體，所述旋流室具有進(jìn)料開口、底部開口和頂點(diǎn)開口。沿著所述流體導(dǎo)管在所述流體導(dǎo)管的上游部分和下游部分之間設(shè)置有限流器。所述進(jìn)料開口流體連接到所述流體導(dǎo)管的上游部分，并且所述頂點(diǎn)開口流體連接到所述流體導(dǎo)管的下游部分。所述底部開口流體連接至通道，所述通道具有與所述滑動密封界面相鄰的出口。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2017年6月7日提交的美國臨時(shí)專利申請62/516，424的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及諸如旋轉(zhuǎn)接頭的流體聯(lián)接組件，并且將結(jié)合延長壽命的旋轉(zhuǎn)密封組件進(jìn)行具體描述，并且更具體地，結(jié)合用于高速地質(zhì)鉆探操作的流體聯(lián)接中使用的延長壽命的旋轉(zhuǎn)密封組件進(jìn)行具體描述。

背景技術(shù)

流體聯(lián)接組件用于工業(yè)應(yīng)用，例如需要將流體源的出口耦合到旋轉(zhuǎn)設(shè)備、金屬或塑料機(jī)械加工、工件夾持、印刷、塑料薄膜制造、造紙、半導(dǎo)體晶片制造的高速鉆孔作業(yè)以及其他需要將流體介質(zhì)從固定源(例如泵或容器)轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)元件中的工業(yè)過程。通常，這些應(yīng)用需要較高的介質(zhì)壓力和流速。

在此類應(yīng)用中使用的流體聯(lián)接組件輸送設(shè)備使用的流體介質(zhì)，以進(jìn)行鉆孔、冷卻、加熱或致動一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)元件。典型的流體介質(zhì)包括水基液體或漿液、或液壓油或冷卻油。使用流體聯(lián)接裝置的機(jī)器通常包括昂貴的和/或在維修期間難以修理或更換的部件。這些部件通常會遭受腐蝕性環(huán)境或損壞。

具體地，在石油和天然氣鉆井作業(yè)中，通常被稱為“旋轉(zhuǎn)密封組件”的流體聯(lián)接組件被用來在沖洗管和旋轉(zhuǎn)的密封殼體之間提供密封裝置。一種類型的鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)密封組件利用堆疊的旋轉(zhuǎn)密封件，這些旋轉(zhuǎn)密封件通常由增強(qiáng)的彈性體材料組成，其與沖洗管的外部圓柱形密封面形成動態(tài)密封裝置。在某些應(yīng)用中，工作流體是泥漿。在這樣的設(shè)計(jì)中，密封件及其殼體相對于固定的沖洗管旋轉(zhuǎn)，并且密封件順序地暴露于位于密封件一側(cè)上的高壓鉆井流體和位于密封件另一側(cè)上的大氣壓。這種壓差使最接近高壓的密封件緊緊地緊貼在沖洗管上，從而導(dǎo)致沖洗管和密封件嚴(yán)重磨損。進(jìn)入旋轉(zhuǎn)密封件之間的滑動界面的泥漿中的砂礫顆粒使磨損加劇。

旋轉(zhuǎn)密封件和沖洗管之間所需的相對較大的間隙會導(dǎo)致密封件最終失效。另外，由于密封件與沖洗管的堆疊關(guān)系，一旦第一個(gè)密封件失效，堆疊中的下一個(gè)密封件就會受到類似的力和磨損，依此類推，直到所有的密封件都被嚴(yán)酷的磨蝕工況消耗掉為止。這樣的旋轉(zhuǎn)密封構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上也很復(fù)雜，更換費(fèi)時(shí)且難以更換，并且當(dāng)以90RPM和最高2500PSI的速度運(yùn)行時(shí)，它們有限的使用壽命約為200小時(shí)或更短。當(dāng)此類密封組件在5000PSI和250RPM下運(yùn)行時(shí)，這種密封件只持續(xù)20到30個(gè)小時(shí)就需要更換。

另一種密封裝置是在沖洗管和旋轉(zhuǎn)密封組件之間使用復(fù)雜的U形杯環(huán)密封組件。但是，這種密封組件的壽命也有限，并且由于磨損而需要大量的更換成本，這導(dǎo)致鉆井旋轉(zhuǎn)密封組件的停機(jī)時(shí)間延長。

還已經(jīng)建議提供一種附接到旋轉(zhuǎn)聯(lián)接構(gòu)件的浮動密封構(gòu)件以及安裝到非旋轉(zhuǎn)聯(lián)接構(gòu)件的類似密封構(gòu)件，以提供用于鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)組件的密封組件。這種密封組件還包括第二密封構(gòu)件，該第二密封構(gòu)件由在沖洗管構(gòu)件的遠(yuǎn)端和浮動密封構(gòu)件之間的U形杯密封構(gòu)件構(gòu)成。然而，由于U形杯密封件暴露于高壓磨蝕性鉆井流體，這種接觸導(dǎo)致這種流體聯(lián)接組件的快速磨損和最終失效。

發(fā)明內(nèi)容