[发明专利]连续循环钻井系统动力钳轴承防护罩

说明书

技术领域

本发明涉及石油行业中的钻井装备领域，特别涉及连续循环钻井系统动力钳轴承的防护方法和装置。

背景技术

常规旋转钻井在接单根时，必须实施停/开泵操作，这种操作将不可避免地引起井底压力波动和岩屑沉降，极易在复杂地层导致井涌、井漏、气侵、井壁坍塌、卡钻和埋钻等事故。

为了解决上述问题，国外首先提出了连续循环钻井(Continuous Circulation System)的概念，并申请了相关专利(US6591916B1，US6315051B1，CA2550981A1)。之后国外研制出了连续循环系统样机，并成功实现了商业化应用(SPE102851，SPE102859，SPE90702)，成为一项先进的技术装备。国外连续循环系统主要由主机、分流装置、动力单元以及控制系统组成。主机是连续循环系统的核心，主要包括动力钳(Iron roughneck)、强行起下装置(Snubber)、三联防喷器组(BOP)和底部动力卡瓦(Power slip)等。

目前，中石油钻井院自主研制了国内第一台LXZ型连续循环钻井系统。该系统主机上的动力钳是关键部件之一，主要由卡紧机构总成、上卸扣机构总成、旋扣机构总成和底座总成四大部件组成。具有旋扣、紧扣及卸扣功能，同时还能在强行起下装置的驱动下能够上下移动。动力钳中的卡紧机构主要由卡紧升降盘、卡紧套筒、卡紧连杆和卡紧钳等组成，卡紧套筒与卡紧升降盘之间通过轴承连接，卡紧套筒可随卡紧升降盘上下运动，进而通过连杆驱动卡紧钳分离或合拢，而在旋扣时，卡紧套筒可在传动齿轮和旋转套筒带动下相对卡紧升降盘转动。旋转套筒与传动齿轮安装在动力钳底座的中心孔上，由底座上、下两个轴承支撑，二者通过螺钉连接为一体，可以相对底座转动。动力钳工作环境比较恶劣，如有固体异物(如岩屑等)、液态异物(如钻井液)等外部异物侵入轴承，轴承润滑剂流失，或外力作用而损坏轴承滚动体或保持架等易损件，会影响轴承的寿命，甚至直接影响动力钳的正常工作，所以动力钳内轴承须有密封防尘及防止钻井液侵入等防护装置，但动力钳内部空间有限，某些轴承无法用常规防护方式进行保护。

发明内容

本发明的目的是：提供一种连续循环钻井系统动力钳轴承防护装置，解决动力钳内部轴承防护问题，防止固体或液体异物侵入动力钳内部轴承，避免因外力作用而损坏轴承滚动体或保持架等易损件，同时减缓轴承润滑剂流失，起到提高轴承使用寿命的作用。

本发明采用的技术方案是：一种连续循环钻井系统动力钳轴承防护装置，其特征在于：包括卡紧套筒轴承a的防护装置、旋转套筒轴承b的防护装置、传动齿轮轴承c的防护装置和底座的防护装置四部分。

卡紧套筒轴承a的防护装置由上压盖和下压盖组成，卡紧套筒冷装入轴承a的内圈，轴承a的外圈压入卡紧升降盘的轴承座a上，轴承a的外圈连同卡紧升降盘通过滚珠座于轴承a的内圈和卡紧套筒上，上压盖的承压面压住卡紧升降盘的上端面，上压盖通过螺钉b固定在卡紧升降盘上，下压盖的承压面压住卡紧套筒内壁下端面，上压盖和下压盖利用螺钉c连接起来，将卡紧套筒及其轴承a与卡紧升降盘连为一体，不仅起到保护轴承a的作用，而且使卡紧套筒既可以随卡紧升降盘上下运动，也可以相对卡紧升降盘转动。下压盖是由三个120度夹角的圆弧块组成的圆环形，三块圆弧块沿圆周呈均匀分布安装。

旋转套筒轴承b是利用防护罩进行防护，旋转套筒轴承b的防护罩分为环形盖和圆管壁两部分，环形盖为一环形平板，其中心圆孔与旋转套筒的外壁圆柱面呈过盈配合，环形盖外圆边沿连接圆管壁，圆管壁圆柱面母线与环形盖平面垂直，圆管壁底端设有内倒角，防护罩套在旋转套筒外壁圆柱面，通过环形盖中心圆孔与旋转套筒外壁圆柱面过盈配合将防护罩和旋转套筒连接为一体，同时利用旋转套筒的台肩对环形盖下端面进行轴向定位，旋转套筒的轴承座b上设有与防护罩的圆管壁底端内倒角配合的外倒角结构，防护罩安装固定后，防护罩内倒角位于轴承座b外倒角正上方，二者之间保留适当的轴向间隙，因此防护罩可随旋转套筒一同相对轴承座b转动，同时形成一个轴承保护腔室，防护罩不与轴承座b接触，且无需密封圈。

传动齿轮轴承c的防护装置是由环形防护盖实施防护。防护盖上设置有与传动齿轮轴承座c的外端面螺纹孔相对应的螺钉孔，利用螺钉d将防护盖固定在轴承座c外端面，并在防护盖和轴承座c的外端面之间加装有密封垫；另外，防护盖上与传动齿轮相对的端面加工有密封槽，并安放了密封圈，用于防止异物从防护盖与传动齿轮之间的空隙侵入轴承c。

底座的防护装置是在底座底部设置有钻井液泄流孔，钻井液泄流孔上固定有丝堵，用于排出流入底座内腔的钻井液。