一种安全环保型电控旋转防喷器系统技术方案

本发明专利技术提供了一种安全环保型电控旋转防喷器系统，所述系统包括壳体总成、钻井液收集筒、上部旋转总成、下部旋转总成、电控锁紧单元和传感单元。下部旋转总成与上部旋转总成下端连接，上部旋转总成包括上部胶芯连接件、上部胶芯和上部旋转总成外壳，钻井液收集筒位于上部旋转总成外侧，下部旋转总成包括下部中心筒、下部胶芯连接件、下部胶芯和下部旋转总成外壳，下部旋转总成外壳与下部中心筒间设有下部旋转总成间隙腔，腔内设注脂孔道和轴承密封组件，壳体总成在下部旋转总成外侧，通过电控锁紧单元与下部旋转总成连接，电控锁紧单元设在壳体总成外侧，传感单元能够远程监测系统运行状态。本发明专利技术能够提升旋转防喷器的稳定性、安全性和环保性。安全性和环保性。安全性和环保性。

【技术实现步骤摘要】
一种安全环保型电控旋转防喷器系统


[0001]本专利技术涉及石油与天然气勘探开发
，具体的，涉及一种安全环保型电控旋转防喷器系统。

技术介绍

[0002]旋转防喷器作为欠平衡/控压钻井核心装备之一，在实施欠平衡/控压钻井作业时，用以封闭钻具与套管之间的环空，对技术顺利实施起到关键作用。现有旋转防喷器在实施过程中主要存在如下问题：
[0003]1、因旋转总成间隙腔的存在，且底部动密封组件在高速旋转条件下迅速磨损，一方面返出流体将进入旋转总成间隙腔中，对轴承进行侵蚀，使轴承提前损坏；另一方面为抵抗返出流体侵入旋转总成间隙腔，需不断通过专用注油设备向注脂孔注入润滑油，以平衡返出流体产生的上顶力，但在该过程中润滑油仍存在被污染的可能性，从而加大润滑油回收处理的难度，最终导致劳而无功的结果。
[0004]2、在旋转总成使用过程中，需将其锁紧于壳体总成之上，以防止其产生轴向与径向移动。而液控锁紧旋转总成的方式，需配备专用的冷却润滑装置，系统结构复杂，表现出响应速度慢、故障频率高、驱动液工作性能受环境因素影响等缺点。
[0005]3、旋转防喷器运行状态依赖于现场作业人员定期巡检，且因旋转防喷器安装位置较高，易造成旋转防喷器工作异常延迟发现的情况。
[0006]4、胶芯作为旋转防喷器重要密封件，尤其是下部胶芯，由于长期受到返出流体腐蚀以及钻杆摩擦力作用，易出现通孔变大或胶皮破裂，导致密封失效，需定期将旋转总成从壳体总成中取出进行更换。而完成上述作业，需人员攀爬至离地面10m高的井口为旋转总成吊挂吊索具，且可移动范围仅约3.6m2，作业安全风险较高。
[0007]为了解决上述技术问题，进一步消除返出流体进入旋转总成间隙腔造成的润滑脂污染与轴承侵蚀、实现对旋转防喷器的远程监测与控制、及时发现胶芯失效进而及时更换旋转总成、避免了工作人员反复爬井口、提升旋转防喷器工作的稳定性、安全性和环保性，提供一种安全环保型电控旋转防喷器系统具有重要的意义。
[0008]申请号为“CN201710072389.4”、名称为“欠平衡钻井环保密闭式旋转防喷器”的中国专利公开了一种在石油欠平衡钻井上使用的欠平衡钻井环保密闭式旋转防喷器，该旋转防喷器由旋转总成和壳体两部分组成，旋转总成通过密封圈安装在壳体上，整体构成了欠平衡钻井环保密闭式旋转防喷器，壳体的壳体本体上有两个间隔150度的凹槽，旋转总成外壳上同样有两个间隔150度的凸台，这样就保证了壳体和旋转总成间安装角度的唯一性，密封圈密封住旋转总成和壳体之间的密封面。该专利技术将钻杆从井内带出的泥浆密封在旋转防喷器的内部，从而避免了泥浆掉落在井口，有效的保护了井口周围的环境。但该旋转防喷器与本申请的结构不同。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种能够消除返出流体进入旋转总成间隙腔造成的润滑脂污染与轴承侵蚀、实现对旋转防喷器的远程监测与控制、提升旋转防喷器工作的稳定性、安全性和环保性的安全环保型电控旋转防喷器系统。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种安全环保型电控旋转防喷器系统，所述旋转防喷器系统可包括壳体总成、钻井液收集筒、上部旋转总成、下部旋转总成、电控锁紧单元和传感单元，其中，上部旋转总成包括从上到下依次设置的上部胶芯连接件和上部胶芯，以及位于上部胶芯连接件和上部胶芯外侧的上部旋转总成外壳；钻井液收集筒设置在上部旋转总成外侧，其下端通过连接钻井液收集筒连接短节与壳体总成连接；下部旋转总成与上部旋转总成下端连接，下部旋转总成包括下部中心筒、下部胶芯连接件、下部胶芯和下部旋转总成外壳，下部中心筒与上部旋转总成同轴设置，下部胶芯连接件和下部胶芯从上到下依次设置在下部中心筒下段外侧，下部旋转总成外壳设置在下部胶芯连接件和下部胶芯外侧，下部旋转总成外壳与下部中心筒之间设置有下部旋转总成间隙腔，下部旋转总成间隙腔内设有注脂孔道和至少一个轴承密封组件，关闭注脂孔后下部旋转总成间隙腔形成自润滑密闭腔室；壳体总成位于下部旋转总成外侧，通过电控锁紧单元与下部旋转总成连接；电控锁紧单元设置在壳体总成外侧；传感单元能够远程监测旋转防喷器系统的运行状态。
[0011]根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述电控锁紧单元可包括驱动电机、涡轮涡杆减速器、推杆、锁紧块连接件和锁紧块，其中，涡轮涡杆减速器一侧与推杆连接；推杆与锁紧块连接件连接，锁紧块连接件与锁紧块连接；驱动电机设置在涡轮涡杆减速器下端，驱动电机中设置有PLC电路板，PLC电路板发出指令控制驱动电机操作电控锁紧单元抱紧或松开壳体总成。
[0012]根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述PLC电路板上可设有无线传输模块，通过所述无线传输模块可实现远程电子设备操控电控锁紧单元。
[0013]根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述轴承密封组件可包括O形密封圈、U形密封圈、波形弹簧和迷宫密封组件，其中，迷宫密封组件包括沿旋转防喷器径向方向从内到外依次设置的内迷宫密封环和外迷宫密封环；波形弹簧与外迷宫密封环贴合；U形密封圈与波形弹簧贴合；O形密封圈与U形密封圈贴合。
[0014]根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述下部旋转总成间隙腔内还可设有底部动密封组件、上部动密封组件、至少一个径向轴承和至少一个推力轴承，其中，上部动密封组件设置在下部旋转总成间隙腔上端；底部动密封组件设置在下部胶芯连接件上方，且位于上部动密封组件下方；径向轴承和推力轴承设置在底部动密封组件与上部动密封组件之间。
[0015]根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述径向轴承可包括径向轴承内座圈、径向轴承外座圈和径向轴承滚动体，其中，径向轴承内座圈与内迷宫密封环连接；径向轴承外座圈与外迷宫密封环贴合；径向轴承滚动体设置在径向轴承内座圈和径向轴承外座圈之间。
[0016]根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述U形密封圈可与上部动密封
组件或底部动密封组件贴合，所述O形密封圈可与上部动密封组件或底部动密封组件嵌接。
[0017]根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述传感单元可包括温度传感器、压力传感器、转速传感器、扭矩传感器和位移传感器，其中，温度传感器和压力传感器均设置在壳体总成上；转速传感器包括霍尔传感器和感应块，霍尔传感器设置在钻井液收集筒上，感应块设置在上部旋转总成外壳外壁内，并随下部中心筒同步旋转；扭矩传感器和位移传感器均设置在电控锁紧单元上。
[0018]根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述温度传感器、压力传感器、转速传感器、扭矩传感器和位移传感器上均可设有无线传输模块，通过所述无线传输模块实现远程电子设备对旋转防喷器系统进行数据监测。
[0019]根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述旋转防喷器系统还可包括旋转总成牵引组件，所述旋转总成牵引组件与所述上部旋转总成嵌接，与所述电控锁紧单元配合完成更换旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全环保型电控旋转防喷器系统，其特征在于，所述旋转防喷器系统包括壳体总成、钻井液收集筒、上部旋转总成、下部旋转总成、电控锁紧单元和传感单元，其中，上部旋转总成包括从上到下依次设置的上部胶芯连接件和上部胶芯，以及位于上部胶芯连接件和上部胶芯外侧的上部旋转总成外壳；钻井液收集筒设置在上部旋转总成外侧，其下端通过连接钻井液收集筒连接短节与壳体总成连接；下部旋转总成与上部旋转总成下端连接，下部旋转总成包括下部中心筒、下部胶芯连接件、下部胶芯和下部旋转总成外壳，下部中心筒与上部旋转总成同轴设置，下部胶芯连接件和下部胶芯从上到下依次设置在下部中心筒下段外侧，下部旋转总成外壳设置在下部胶芯连接件和下部胶芯外侧，下部旋转总成外壳与下部中心筒之间设置有下部旋转总成间隙腔，下部旋转总成间隙腔内设有注脂孔道和至少一个轴承密封组件，关闭注脂孔后下部旋转总成间隙腔形成自润滑密闭腔室；壳体总成位于下部旋转总成外侧，通过电控锁紧单元与下部旋转总成连接；电控锁紧单元设置在壳体总成外侧；传感单元能够远程监测旋转防喷器系统的运行状态。2.根据权利要求1所述的安全环保型电控旋转防喷器系统，其特征在于，所述电控锁紧单元包括驱动电机、涡轮涡杆减速器、推杆、锁紧块连接件和锁紧块，其中，涡轮涡杆减速器一侧与推杆连接；推杆与锁紧块连接件连接，锁紧块连接件与锁紧块连接；驱动电机设置在涡轮涡杆减速器下端，驱动电机中设置有PLC电路板，PLC电路板发出指令控制驱动电机操作电控锁紧单元抱紧或松开壳体总成。3.根据权利要求2所述的安全环保型电控旋转防喷器系统，其特征在于，所述PLC电路板上设有无线传输模块，通过所述无线传输模块实现远程电子设备操控电控锁紧单元。4.根据权利要求1所述的安全环保型电控旋转防喷器系统，其特征在于，所述轴承密封组件包括O形密封圈、U形密封圈、波形弹簧和迷宫密封组件，其中，迷宫密封组件包括沿旋转防喷器径向方向从内到外依次设置的内迷宫密封环和外迷宫密封环；波形弹簧与外迷宫密封环贴合；U形密封圈与波形弹簧贴合；O形密封圈与U形密封圈贴合。5.根据权利要求4所述的安全环保型电控旋转防喷器系统，其特征在于，所述下部旋转总成间隙腔内还设有底部动密封组件、上部动密封组件、至少一个径向轴承和至少一个推力轴承，其中，上部动密封组件设置在下部旋转总成间隙腔上端；底部动密封组件设置在下部胶芯连接件上方，且位于上部动密封组件下方；径向轴承和推力轴承设置在底部动密封组件与上部动密封组件之间。6.根据权利要求5所述的安全环保型电控旋转防喷器系统，其特征在于，所述径向轴承包括径向轴承内座圈、径向轴承外座圈和径向轴承滚动体，其中，径向轴承内座圈与内迷宫密封环连接；
径向轴承外座圈与外迷宫密封环贴合；径向轴承滚动体设置在径向轴承内座圈和径向轴承外座圈之间。7.根据权利要求5或6所述的安全环保型电控旋转防喷器系统，其特征在于，所述U形密封圈与上部动密封组件或底部动密封组件贴合，所述O形密封圈与上部动密封组件或底部动密...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小玮，李赛，左星，唐国军，许期聪，雷雨，任伟，陈昭希，江迎军，蒋林，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：