一種地層測試用高負載旋轉頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地層測試用高負載旋轉頭，包括用于連接地面控制裝置并固定的連接軸，連接軸連接有用于連接井下的測試管柱的下接頭，下接頭可隨測試管柱的轉動而轉動；連接軸的外側設置有環(huán)形凸起，環(huán)形凸起的外側套設有可隨下接頭的轉動而轉動的臺階型的旋轉外套，且環(huán)形凸起的頂面與旋轉外套的臺階面之間設置有套設在連接軸上并注入有高壓密封脂的滑動軸承，連接軸與下接頭均沿軸向開設有相連通的主孔，連接軸的側壁開設有與主孔連通的壓力傳導孔，壓力傳導孔與滑動軸承對應；其能在高壓力高鉆柱懸重負載的情況下順利轉動，且結構簡單，操作方便。
【專利說明】—種地層測試用高負載旋轉頭

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及油田地層測試【技術領域】，尤其涉及一種地層測試用高負載旋轉頭。

【背景技術】
[0002]在石油及天然氣開發(fā)過程中，為了對油藏做出準確評價，除采用地質綜合錄井、地球物理測井，巖心分析等常規(guī)方法外，目前還采用了更為先進的地層測試技術。地層測試技術是用鉆桿將地層測試器下入至待測層段，進行不穩(wěn)定試井，從而測得產層的產量、溫度和實測井底壓力一時間關系曲線，并取得流動狀態(tài)下的地層流體樣品，它不但具有快速、經濟的特點，而且這種技術可以從動態(tài)角度直接錄取油氣藏生產狀態(tài)下的參數。地層測試技術，是目前石油鉆采領域一項先進工藝，由于在進行地層測試的同時，還可進行酸化、壓裂、分級注水泥、射孔等其它多種綜合作業(yè)而不需要重新起下鉆，避免了更換井下幾千米管柱的繁重作業(yè)，可縮短作業(yè)時間，降低勞動強度，極大地提高經濟效益。因此，采用地層測試技術比常規(guī)方法取得的地質資料更準確，可為制定油田開發(fā)方案提供合理依據。
[0003]旋轉頭是地層測試器地面控制裝置的一個重要組成部分，在進行地層測試作業(yè)時，旋轉頭需要在井口流體高壓力及高鉆柱懸重負載的情況下旋轉，工作條件惡劣?，F有技術中的旋轉頭，一般采用傳統(tǒng)的滾動軸承旋轉，這使得結構復雜，尺寸龐大，帶壓旋轉時承重低，再加上密封不可靠，導致這種旋轉頭只適用于低壓、低產、淺井的地層測試，因而其使用范圍受到很大限制。
[0004]隨著地層測試新工藝對設備性能的要求逐漸提高，提供一種能完全適應各種井況進行地層測試的高負載旋轉頭，對地層測試新工藝的可靠實施及推廣尤為重要。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種地層測試用高負載旋轉頭，其能在高壓力高鉆柱懸重負載的情況下順利轉動，且結構簡單，操作方便。
[0006]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]—種地層測試用高負載旋轉頭，包括用于連接地面控制裝置并固定的連接軸，連接軸連接有用于連接井下的測試管柱的下接頭，所述下接頭可隨測試管柱的轉動而轉動；所述連接軸的外側設置有環(huán)形凸起，所述環(huán)形凸起的外側套設有可隨所述下接頭的轉動而轉動的臺階型的旋轉外套，且所述環(huán)形凸起的頂面與所述旋轉外套的臺階面之間設置有套設在所述連接軸上并注入有高壓密封脂的滑動軸承，所述連接軸與所述下接頭均沿軸向開設有相連通的主孔，所述連接軸的側壁開設有與所述主孔連通的壓力傳導孔，所述壓力傳導孔與所述滑動軸承對應。
[0008]其中，所述旋轉外套的大孔的下部與所述下接頭緊固連接，所述旋轉外套的頂部的小孔與所述連接軸配合；所述下接頭的頂端開設有環(huán)形槽，所述連接軸的底端伸入所述環(huán)形槽設置；所述環(huán)形凸起的底部與所述下接頭的頂部之間設置有滑動軸承。
[0009]其中，所述滑動軸承包括由上至下依次疊放的上層圓環(huán)、中層圓環(huán)、及下層圓環(huán)，位于所述環(huán)形凸起的頂面上的所述滑動軸承的所述上層圓環(huán)的上表面與所述臺階面配合，位于所述環(huán)形凸起的頂面上的所述滑動軸承的所述下層圓環(huán)的下表面與所述環(huán)形凸起的頂面相配合。
[0010]其中，所述旋轉外套設置有與每個所述滑動軸承分別連通的螺堵孔，每個所述螺堵孔中設置有螺堵。
[0011]其中，所述旋轉外套的小孔開設有外套密封槽，所述外套密封槽中設置有用于所述旋轉外套與所述連接軸密封連接的外套密封圈。
[0012]其中，所述環(huán)形凸起開設有連接軸密封槽，所述連接軸密封槽中設置有用于所述旋轉外套與所述環(huán)形凸起密封連接的連接軸密封圈。
[0013]其中，所述環(huán)形槽的側壁開設有下接頭密封槽，所述下接頭密封槽中設置有用于所述連接軸與所述下接頭密封連接的下接頭密封圈。
[0014]其中，所述連接軸的頂端外側設置有上密封槽，所述上密封槽中設置有用于所述連接軸與所述地面控制裝置密封連接的上密封圈。
[0015]其中，所述連接軸的上部設置有用于與所述地面控制裝置進行螺紋連接的外螺紋。
[0016]其中，所述下接頭的下部為倒錐形結構，且設置有用于與所述測試管柱螺紋連接的鉆桿螺紋。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:該地層測試用高負載旋轉頭，連接軸的頂端與地面控制裝置連接，下接頭的底端與井內的測試管柱連接，而連接軸的底端與下接頭的頂端可轉動連接，旋轉作業(yè)時，由于測試管柱連接的鉆機的轉盤的轉動將帶動測試管柱轉動，測試管柱的轉動帶動下接頭一起轉動，而連接軸與地面控制裝置不轉動，因而連接軸與下接頭形成相對運動，在此過程中，井下的高壓流體通過下接頭的主孔到連接軸的主孔，進入連接軸的主孔的高壓流體會沿著壓力傳導孔進入到滑動軸承的腔體，并將高壓壓力傳遞給高壓密封月旨，高壓密封脂再將流體的高壓壓力一部分傳遞給環(huán)形凸起的頂面，并向下擠壓環(huán)形凸起的頂面，因而這個向下的擠壓力就會導致連接軸整體受到向下的推力，該推力可以很好地用于平衡地面控制裝置的提升起吊設備對連接軸的向上的拉力，同樣地，高壓壓力的另一部分傳遞給旋轉外套的臺階面，并向上擠壓該臺階面，因而這個向上的擠壓力就會導致旋轉外套整體受到向上的推力，旋轉外套將帶動下接頭受到向上的拉力，該拉力可以很好地用于平衡井下測試管柱對下接頭的向下的重力，因而使得該旋轉頭旋轉時的高載高壓力負荷變?yōu)榈拓摵身樌\轉，因而其能在高壓力高鉆柱懸重負載的情況下順利轉動，且結構簡單，操作方便；并且，采用高壓密封脂來進行滑動軸承的潤滑，可以承受高壓力流體沖刷而不會流失，因而使得該旋轉頭具有更好的可靠性，使用更加安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的地層測試用高負載旋轉頭的結構示意圖。
[0019]圖2是圖1中的地層測試用高負載旋轉頭的連接軸頂端端面結構示意圖。
[0020]圖3是圖1中的地層測試用高負載旋轉頭在I處的局部放大示意圖。
[0021]圖中:1_上密封圈；2_連接軸；3_外套密封圈；4-螺堵；5_壓力傳導孔；6_旋轉外套；7_滑動軸承；8_連接軸密封圈；9_下接頭密封圈；10_下接頭；11_鉆桿螺紋。

【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0023]如圖1至3所示，一種地層測試用高負載旋轉頭，包括用于連接地面控制裝置并固定的連接軸2，連接軸連接有用于連接井下的測試管柱的下接頭，下接頭10可隨測試管柱的轉動而轉動；連接軸2的外側設置有環(huán)形凸起，環(huán)形凸起的外側套設有可隨下接頭10的轉動而轉動的臺階型的旋轉外套6，且環(huán)形凸起的頂面與旋轉外套6的臺階面之間設置有套設在連接軸2上并注入有高壓密封脂的滑動軸承7，連接軸2與下接頭10均沿軸向開設有相連通的主孔，連接軸2的側壁開設有與主孔連通的壓力傳導孔5，壓力傳導孔5與滑動軸承7對應。
[0024]該地層測試用高負載旋轉頭，連接軸2的頂端與地面控制裝置連接，下接頭10的底端與井內的測試管柱連接，而連接軸2的底端與下接頭10的頂端可轉動連接，旋轉作業(yè)時，由于測試管柱連接的鉆機的轉盤的轉動將帶動測試管柱轉動，測試管柱的轉動帶動下接頭10 —起轉動，而連接軸2與地面控制裝置不轉動，因而連接軸2與下接頭10形成相對運動，在此過程中，井下的高壓流體通過下接頭10的主孔到連接軸2的主孔，進入連接軸2的主孔的高壓流體會沿著壓力傳導孔5進入到滑動軸承7的腔體，并將高壓壓力傳遞給高壓密封脂，高壓密封脂再將流體的高壓壓力一部分傳遞給環(huán)形凸起的頂面，并向下擠壓環(huán)形凸起的頂面，因而這個向下的擠壓力就會導致連接軸整體受到向下的推力，該推力可以很好地用于平衡地面控制裝置的提升起吊設備對連接軸的向上的拉力，同樣地，高壓壓力的另一部分傳遞給旋轉外套6的臺階面，并向上擠壓該臺階面，因而這個向上的擠壓力就會導致旋轉外套整體受到向上的推力，旋轉外套將帶動下接頭受到向上的拉力，該拉力可以很好地用于平衡井下測試管柱對下接頭的向下的重力，因而使得該旋轉頭旋轉時的高載高壓力負荷變?yōu)榈拓摵身樌\轉，因而其能在高壓力高鉆柱懸重負載的情況下順利轉動，且結構簡單，操作方便；并且，采用高壓密封脂來進行滑動軸承的潤滑，可以承受高壓力流體沖刷而不會流失，因而使得該旋轉頭具有更好的可靠性，使用更加安全。
[0025]另外，下接頭10與連接軸2的主孔不僅方便高壓流體通過，還可以用于向井下運輸工具或者設備等，因而使用方便。通過下接頭的旋轉和上提下放來控制中途測試井下工具，實現工具坐封、打開、關閉、取樣等測試作業(yè)的需要。
[0026]優(yōu)選的，在本實施例中，旋轉外套6的大孔的下部與下接頭10緊固連接，旋轉外套6的頂部的小孔與連接軸2配合，利用大孔與下接頭10連接，以使下接頭10帶動旋轉外套6 一起轉動，而轉動過程中，旋轉外套6的小孔與連接軸2形成滑動配合，因而旋轉外套6相對連接軸2轉動，并能保證旋轉外套6、連接軸2、以及環(huán)形凸起之間的腔體為密封的，利于力平衡。進一步地，下接頭10的頂端開設有環(huán)形槽，連接軸2的底端伸入環(huán)形槽設置；因此，連接軸2與下接頭10之間的連接是軸孔配合連接，因而安裝容易保證兩者的主孔對齊，有利于高壓流體的上升；并且，環(huán)形槽的直徑大于下接頭的主孔的直徑，這樣，連接軸2的底端就可以穩(wěn)定地放置在環(huán)形槽與主孔的連接面上，進一步增強連接的穩(wěn)定性與可靠性；環(huán)形凸起的底部與下接頭10的頂部之間也設置有滑動軸承7，利用環(huán)形凸起的頂部與底部的兩個滑動軸承7使得旋轉外套6的旋轉保持平衡。
[0027]進一步優(yōu)選的，在本實施例中，滑動軸承7包括由上至下依次疊放的上層圓環(huán)、中層圓環(huán)、及下層圓環(huán)，位于環(huán)形凸起的頂面上的滑動軸承7的上層圓環(huán)的上表面與臺階面配合，位于環(huán)形凸起的頂面上的滑動軸承7的下層圓環(huán)的下表面與環(huán)形凸起的頂面相配合。且每層圓環(huán)均為軸承鋼制造而成，在旋轉外套6轉動的過程中，與其接觸面積較大的圓環(huán)將會跟隨旋轉外套6進行適當的轉動，以保證運動順暢。并且利用三片圓環(huán)的結構，其結構簡單，承重能力強大。
[0028]為了方便滑動軸承7注入高壓密封脂，旋轉外套6設置有與每個滑動軸承7分別連通的螺堵孔，每個螺堵孔中設置有螺堵4。使用時，首先用油槍從旋轉外套6的螺堵孔中注入高壓密封脂，使滑動軸承腔內充滿高壓密封脂，然后將螺堵4擰緊到實現密封狀態(tài)。
[0029]其中，旋轉外套6的小孔開設有外套密封槽，外套密封槽中設置有用于旋轉外套6與連接軸2密封連接的外套密封圈3。
[0030]其中，環(huán)形凸起開設有連接軸密封槽，連接軸密封槽中設置有用于旋轉外套6與環(huán)形凸起密封連接的連接軸密封圈8。
[0031]其中，環(huán)形槽的側壁開設有下接頭密封槽，下接頭密封槽中設置有用于連接軸2與下接頭10密封連接的下接頭密封圈9。
[0032]其中，連接軸2的頂端外側設置有上密封槽，上密封槽中設置有用于連接軸2與地面控制裝置密封連接的上密封圈I。
[0033]在各個連接部位，設置相應的密封圈，能夠增強內部的密封效果，進而有利于保證高壓流體在通過壓力傳導孔5進入到對應的滑動軸承7的腔時，能夠給予旋轉外套6和連接軸2提供足夠的平衡力，保證旋轉頭的結構穩(wěn)定。
[0034]其中，連接軸2的上部設置有用于與地面控制裝置進行螺紋連接的外螺紋。其中，下接頭10的下部為倒錐形結構，且設置有用于與測試管柱螺紋連接的鉆桿螺紋11。采用螺紋連接，實現方便裝卸的目的，提高現場作業(yè)的效率。
[0035]本發(fā)明的地層測試用高負載旋轉頭，解決帶壓旋轉時承重低，密封不可靠，不能用于高壓、高產、深井地層測試，使用范圍受限制的問題，取代現有的常規(guī)旋轉頭，其結構簡單，尺寸小，維護方便，使用壽命延長；可承擔井下全部鉆桿及中途測試井下工具的懸重，能進行超深、高壓力油氣井的測試作業(yè)。
[0036]以上結合具體實施例描述了本發(fā)明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領域的技術人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它【具體實施方式】，這些方式都將落入本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，包括用于連接地面控制裝置并固定的連接軸(2)，所述連接軸(2)連接有用于連接井下的測試管柱的下接頭(10)，所述下接頭(10)可隨測試管柱的轉動而轉動；所述連接軸(2)的外側設置有環(huán)形凸起，所述環(huán)形凸起的外側套設有可隨所述下接頭(10)的轉動而轉動的臺階型的旋轉外套￠)，且所述環(huán)形凸起的頂面與所述旋轉外套(6)的臺階面之間設置有套設在所述連接軸(2)上并注入有高壓密封脂的滑動軸承(7)，所述連接軸(2)與所述下接頭(10)均沿軸向開設有相連通的主孔，所述連接軸(2)的側壁開設有與所述主孔連通的壓力傳導孔(5)，所述壓力傳導孔(5)與所述滑動軸承(7)對應。
2.根據權利要求1所述的地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，所述旋轉外套(6)的大孔的下部與所述下接頭(10)緊固連接，所述旋轉外套(6)的頂部的小孔與所述連接軸(2)配合；所述下接頭(10)的頂端開設有環(huán)形槽，所述連接軸(2)的底端伸入所述環(huán)形槽設置；所述環(huán)形凸起的底部與所述下接頭(10)的頂部之間也設置有滑動軸承(7)。
3.根據權利要求2所述的地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，所述滑動軸承(7)包括由上至下依次疊放的上層圓環(huán)、中層圓環(huán)、及下層圓環(huán)，位于所述環(huán)形凸起的頂面上的所述滑動軸承(7)的所述上層圓環(huán)的上表面與所述臺階面配合，位于所述環(huán)形凸起的頂面上的所述滑動軸承(7)的所述下層圓環(huán)的下表面與所述環(huán)形凸起的頂面相配合。
4.根據權利要求2所述的地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，所述旋轉外套(6)設置有與每個所述滑動軸承(7)分別連通的螺堵孔，每個所述螺堵孔中設置有螺堵(4)。
5.根據權利要求1所述的地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，所述旋轉外套(6)的小孔開設有外套密封槽，所述外套密封槽中設置有用于所述旋轉外套(6)與所述連接軸(2)密封連接的外套密封圈(3)。
6.根據權利要求1所述的地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，所述環(huán)形凸起開設有連接軸密封槽，所述連接軸密封槽中設置有用于所述旋轉外套(6)與所述環(huán)形凸起密封連接的連接軸密封圈(8)。
7.根據權利要求2所述的地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，所述環(huán)形槽的側壁開設有下接頭密封槽，所述下接頭密封槽中設置有用于所述連接軸(2)與所述下接頭(10)密封連接的下接頭密封圈(9)。
8.根據權利要求1所述的地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，所述連接軸(2)的頂端外側設置有上密封槽，所述上密封槽中設置有用于所述連接軸(2)與所述地面控制裝置密封連接的上密封圈(I)。
9.根據權利要求1所述的地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，所述連接軸(2)的上部設置有用于與所述地面控制裝置進行螺紋連接的外螺紋。
10.根據權利要求1所述的地層測試用高負載旋轉頭，其特征在于，所述下接頭(10)的下部為倒錐形結構，且設置有用于與所述測試管柱螺紋連接的鉆桿螺紋(11)。
【文檔編號】E21B49/00GK104153771SQ201410413749
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權日:2014年8月21日
【發(fā)明者】張慶福, 郭麥熟, 牛洪媛, 杜蔚華 申請人:承德市開發(fā)區(qū)富泉石油機械有限公司