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石墨盘根装置密封结构及存在问题
    随着钻井技术的发展,出现了顶部驱动钻井装置、盘式刹车、电动与全液压钻机技术,这些技术的发展逐步提高了钻机的自动化与智能化控制水平,对水龙头的技术水平也提出了新的要求。泥浆密封件是水龙头的关键部件,其性能的好坏影响到钻井速度。目前使用的石墨盘根密封装置已有30多a的历史,由于结构和原理上的缺陷,不能满足高压喷射钻井和快速钻井的工艺要求。新型的石墨盘根密封装置已由美国国民公司研制成功,有待推广。
    图Ia为机械密封石墨盘根装置,在更换石墨盘根时必须拆下鹅颈管和上盖,拆卸复杂且费时,大大影响了钻进时间。该结构只在70年代以前使用过。图16为浮动冲管式石墨盘根装置,用螺纹通过上、下石墨盘根盒与鹅颈管和中心管联接,在更换石墨盘根时只要将上、下石墨盘根盒旋开即可。可见,浮动冲管式石墨盘根装置局部实现了模块化,能够适应快速钻井的发展方向,因此,该装置得到了广泛应用。图2a为图la V型机械密封结构原理,它依靠石墨盘根盒盖上的螺钉压力来压紧10个V型石墨盘根,同时依靠下面弹簧的弹力来补偿石墨盘根的磨损。这种石墨盘根装置的摩擦力很大,造成能量损失较大,冲管寿命也很短。最大的缺点是密封性能差,经常漏泥浆,常因检修水龙头而被迫停钻。
    图26为图16Y型液压自封式密封结构原理,采用浮动冲管、Y型液封石墨盘根和快卸结构。当将上、下石墨盘根盒向中间旋出时,能够连同冲管一起取出,很容易更换石墨盘根或冲管,不需拆卸鹅颈管和水龙头接头。冲管用螺母压在上盖支架法兰下面的鹅颈管上,固定不转,而石墨盘根盒则随中心管一起旋转。耐油橡胶(或聚胺醋橡胶)制成的3-4个Y型密封圈用45号钢制成的隔环分开,这种密封圈具有液压自封作用,即在泥浆液压作用下其唇部始终压紧冲管外壁,在密封圈不断被磨损的情况一F,其唇部仍能靠液压涨开,保证密封。由于石墨盘根盒、冲管、螺纹等的同心性和圆柱度精度较高,所以可保证磨损量低和耐高压。www.hbxsmf.net
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