一種膠芯及包含該膠芯的鉆井系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于欠平衡壓力鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種膠芯及包含該膠芯的鉆井系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]欠平衡鉆井又叫負(fù)壓鉆井，是指在鉆井時(shí)井底壓力小于地層壓力，地底的流體有控制地進(jìn)入井筒并且循環(huán)到地面上的鉆井技術(shù)，欠平衡鉆井是20世紀(jì)90年代在國(guó)際上成熟并迅速發(fā)展的一項(xiàng)鉆井的新技術(shù)。
[0003]實(shí)施欠平衡鉆井所需的核心設(shè)備主要是旋轉(zhuǎn)控制頭或旋轉(zhuǎn)防噴器，其作用是對(duì)油氣井實(shí)施壓力控制，對(duì)事故進(jìn)行預(yù)防、監(jiān)測(cè)、控制，確保鉆井人員、鉆井設(shè)備及油氣井的安全。膠芯是旋轉(zhuǎn)控制頭的核心密封元件，可以有效防止井內(nèi)涌出的高壓油氣流泄漏。目前，鉆桿和膠芯之間的主要運(yùn)動(dòng)形式為相對(duì)滑動(dòng)，依靠鉆桿和膠芯的過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)密封，導(dǎo)致膠芯磨損嚴(yán)重，更換頻繁，可靠性低，鉆井效率低，增加成本，尤其是鉆桿接頭通過(guò)膠芯時(shí)，會(huì)對(duì)膠芯造成撕裂或嚴(yán)重的磨損。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)提出一種可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)新穎、成本低、有效提高施工安全性和工作效率的膠芯及包含該膠芯的鉆井系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]—種膠芯，包括本體，所述本體的外側(cè)設(shè)置有外錐面，其內(nèi)側(cè)設(shè)置有主密封面，所述主密封面的上方設(shè)置有上內(nèi)錐面，其下方依次設(shè)置有下內(nèi)錐面和輔助面，所述輔助面與主密封面平行，所述本體內(nèi)部設(shè)置有空腔，所述本體與空腔之間設(shè)置有通孔。
[0007]進(jìn)一步，所述上內(nèi)錐面與主密封面的夾角、下內(nèi)錐面與輔助面的夾角均設(shè)置為130-140。。
[0008]進(jìn)一步，所述空腔與主密封面對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述空腔靠近外錐面的一側(cè)與所述外錐面平行，所述空腔靠近主密封面的一側(cè)與所述主密封面平行。
[0009]另，本實(shí)用新型還提供一種鉆井系統(tǒng)，包括鉆桿和旋轉(zhuǎn)控制頭，所述旋轉(zhuǎn)控制頭上設(shè)置有上述的膠芯，且所述膠芯成對(duì)設(shè)置。
[0010]進(jìn)一步，所述膠芯上設(shè)置有位移傳感器。
[0011 ]進(jìn)一步，所述膠芯的內(nèi)徑大于鉆桿上鉆桿接頭的外徑。
[0012]進(jìn)一步，所述膠芯的內(nèi)徑與鉆桿接頭的外徑差為3_6mm。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]1、本實(shí)用新型在膠芯本體內(nèi)設(shè)置空腔，在使用過(guò)程中，可以向空腔內(nèi)注入液壓油，促使所述膠芯膨脹達(dá)到密封狀態(tài)，具有結(jié)構(gòu)新穎、成本低的特點(diǎn)。
[0015]2、本實(shí)用新型中膠芯的內(nèi)徑大于鉆桿上鉆桿接頭的外徑，有效減少了膠芯與鉆桿接頭間的摩擦力，避免對(duì)膠芯造成嚴(yán)重磨損，具有可靠性高、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
[0016]3、本實(shí)用新型對(duì)上內(nèi)錐面與主密封面的夾角、下內(nèi)錐面與輔助面的夾角進(jìn)行優(yōu)選，有助于提高膠芯的密封精度。
[0017]4、本實(shí)用新型的膠芯成對(duì)設(shè)置，通過(guò)兩者的交替間歇工作，防止井噴事件的發(fā)生，減少膠芯更換次數(shù)，有效提高施工安全性和工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的膠芯剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型的膠芯整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型的膠芯與鉆桿工作原理示意圖。
[0021 ]附圖中:本體1、上內(nèi)錐面2、外錐面3、主密封面4、空腔5、通孔6、鉆桿7、鉆桿接頭8、位移傳感器一 9、位移傳感器二 10、上膠芯11、下膠芯12、輔助面13、下內(nèi)錐面14、旋轉(zhuǎn)控制頭15ο
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其它類(lèi)同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0023]下面結(jié)合附圖和較佳的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]實(shí)施例一:
[0025]如圖1、2所示，一種膠芯，包括本體I，所述本體I的外側(cè)設(shè)置有外錐面3，其內(nèi)側(cè)設(shè)置有主密封面4，所述主密封面4的上方設(shè)置有上內(nèi)錐面2，其下方依次設(shè)置有下內(nèi)錐面14和輔助面13，所述輔助面13與主密封面4平行，所述本體I內(nèi)部設(shè)置有空腔5，所述本體I與空腔5之間設(shè)置有通孔6，在使用過(guò)程中，通過(guò)所述通孔6向空腔5內(nèi)注入液壓油，促使所述膠芯膨脹以達(dá)到密封狀態(tài)，所述液壓油經(jīng)通孔6回流后，促使所述膠芯恢復(fù)至自然狀態(tài)，具有結(jié)構(gòu)新穎、成本低的特點(diǎn)。
[0026]所述上內(nèi)錐面2與主密封面4的夾角、下內(nèi)錐面14和輔助面13的夾角均設(shè)置為130-140°，作為優(yōu)選，所述夾角設(shè)置為135°，在所述膠芯與鉆桿配合使用過(guò)程中，有助于提高膠芯的密封精度和應(yīng)力分布均勻度，所述空腔5與主密封面4對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述空腔5靠近外錐面3的一側(cè)與所述外錐面3平行，所述空腔5靠近主密封面4的一側(cè)與所述主密封面4平行，有助于均衡所述主密封面4對(duì)鉆桿的密封壓力，提高安全系數(shù)。
[0027]實(shí)施例二:
[0028]如圖1、3所示，一種鉆井系統(tǒng)，包括鉆桿7和旋轉(zhuǎn)控制頭15，所述旋轉(zhuǎn)控制頭15上設(shè)置有膠芯，且所述膠芯成對(duì)設(shè)置，所述膠芯包括上膠芯11、下膠芯12，通過(guò)所述上膠芯11、下膠芯12的交替間歇工作，防止井噴事件的發(fā)生，減少膠芯更換次數(shù)，有效提高施工安全性和工作效率。
[0029]所述上膠芯11、下膠芯12上均設(shè)置有位移傳感器一 9、位移傳感器二 10，所述位移傳感器一 9、位移傳感器二 10均與控制器連接，所述鉆桿7上設(shè)置有鉆桿接頭8，所述膠芯的內(nèi)徑大于鉆桿接頭8的外徑，且所述兩者差為3-6mm，有效減少了膠芯與鉆桿接頭8間的摩擦力，避免對(duì)膠芯造成嚴(yán)重磨損，具有可靠性高、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
[0030]本實(shí)施例中，選用5寸鉆桿7，鉆桿接頭8的外徑為161.9mm，則所述膠芯的內(nèi)徑可以設(shè)置為164.9mm、166mm、167mm、167.9mm 中的任一值。
[0031]工作時(shí)，當(dāng)位于所述上膠芯11處的位移傳感器一9或位移傳感器二 10，感應(yīng)監(jiān)測(cè)到鉆桿接頭8時(shí)，傳遞信號(hào)給控制器，所述控制器引導(dǎo)所述上膠芯11內(nèi)的液壓油回流，促使所述上膠芯11恢復(fù)自然狀態(tài)，所述鉆桿接頭8順利通過(guò)上膠芯11。
[0032]在此過(guò)程中，位于所述下膠芯12處的位移傳感器一9和位移傳感器二 10，未感應(yīng)監(jiān)測(cè)到鉆桿接頭8，傳遞信號(hào)給控制器，所述控制器引導(dǎo)所述液壓油注入下膠芯12的空腔5內(nèi)，促使所述下膠芯12膨脹，進(jìn)而與所述鉆桿7緊密接觸，起到密封作用。
[0033]所述上膠芯11、下膠芯12交替重復(fù)以上工作，從而實(shí)現(xiàn)鉆桿接頭8順利通過(guò)，有效防止鉆桿接頭8對(duì)膠芯的撕裂與撞擊，降低對(duì)膠芯的破壞程度，在此過(guò)程中，所述上膠芯11、下膠芯12中必有一者處于與鉆桿7緊密接觸狀態(tài)，所述上膠芯11、下膠芯12交替工作，有效減少了膠芯的更換次數(shù)，提高工作效率。
[0034]以上已將本實(shí)用新型做一詳細(xì)說(shuō)明，以上所述，僅為本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能限定本實(shí)用新型實(shí)施范圍，即凡依本申請(qǐng)范圍所作均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新型涵蓋范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種膠芯，包括本體，所述本體的外側(cè)設(shè)置有外錐面，其內(nèi)側(cè)設(shè)置有主密封面，其特征在于:所述主密封面的上方設(shè)置有上內(nèi)錐面，其下方依次設(shè)置有下內(nèi)錐面和輔助面，所述輔助面與主密封面平行，所述本體內(nèi)部設(shè)置有空腔，所述本體與空腔之間設(shè)置有通孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠芯，其特征在于:所述上內(nèi)錐面與主密封面的夾角、下內(nèi)錐面與輔助面的夾角均設(shè)置為130-140°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠芯，其特征在于:所述空腔與主密封面對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述空腔靠近外錐面的一側(cè)與所述外錐面平行，所述空腔靠近主密封面的一側(cè)與所述主密封面平行。4.一種鉆井系統(tǒng)，包括鉆桿和旋轉(zhuǎn)控制頭，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)控制頭上設(shè)置有如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的膠芯，且所述膠芯成對(duì)設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉆井系統(tǒng)，其特征在于:所述膠芯上設(shè)置有位移傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鉆井系統(tǒng)，其特征在于:所述膠芯的內(nèi)徑大于鉆桿上鉆桿接頭的外徑。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鉆井系統(tǒng)，其特征在于:所述膠芯的內(nèi)徑與鉆桿接頭的外徑差為3_6mm。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種膠芯及包含該膠芯的鉆井系統(tǒng)，所述膠芯包括本體，所述本體的外側(cè)設(shè)置有外錐面，其內(nèi)側(cè)設(shè)置有主密封面，所述主密封面的上方設(shè)置有上內(nèi)錐面，其下方依次設(shè)置有下內(nèi)錐面和輔助面，所述輔助面與主密封面平行，所述本體內(nèi)部設(shè)置有空腔，所述本體與空腔之間設(shè)置有通孔，本實(shí)用新型具有可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)新穎、成本低、有效提高施工安全性和工作效率的特點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】E21B33/06
【公開(kāi)號(hào)】CN205243470
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521048642
【發(fā)明人】陳建民, 王少磊, 姚金江, 王佳佳, 賀正興, 吳建, 欒道坤, 許瑞, 成梁
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年12月16日