一种高温高压旋转动密封机构

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，具体涉及一种高温高压旋转动密封机构。

背景技术

不同深度赋存岩层原位岩石力学行为规律是深地钻探、深部资源开发利用、地球应用科学的先导性科学与重要理论基础，其核心与关键是如何获取深部环境条件下的“原位岩芯”，并在原位保真状态下进行实时加载测试与分析。深部岩石的物理力学以及化学生物等特性与其所处原位环境条件密切相关，而现有取芯设备钻取深部岩芯时会导致岩芯应力状态破坏或应力释放现象，强烈的机械扰动破坏了岩芯地应力信息和孔隙压力信息的真实性。同时，现有取芯设备不能保压、保温，使原位岩芯所包含的气液相信息以及微生物信息失真，不能完全科学获取原位岩芯成分信息和赋存状态信息，极大增加了深地科学研究的不确定性。

因此，为了全面获取深部岩层原位赋存环境特征，钻探取芯时应尽可能实现保温保压的原位保真状态，同时需要匹配高精度、全程保真的测试技术体系来验证其有效性。为达成此目的，驱动取芯器在地下深部旋转运行的过程中，必须保持高温、高压条件下的舱体密闭，同时防止内部流体泄漏，然而现有密封构件无法满足高温、高压的工作条件，必须采用动密封结构和技术。

目前主要出现的问题难点在于：

1)高转速旋转轴与密封件有效接触问题；

2)单级旋转动密封安全可靠性问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种能在高温高压条件下进行稳定工作的旋转动密封机构。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种高温高压旋转动密封机构，其包括舱座，舱座的上端设置有舱头，舱座上设置有贯穿的轴腔，舱座上设置有脉冲消散池，轴腔与脉冲消散池连通；轴腔内设置有提芯轴，且提芯轴伸入脉冲消散池内；脉冲消散池上开设有第一供液口，轴腔的中部开设有第二供液口，提芯轴的上端通过隔套与轴腔的内壁连接，且隔套的下端放置在轴腔内设置有轴台上；隔套的上端与提芯轴之间设置有空隙，空隙内设置有若干层第一密封圈，每个第一密封圈之间均设置有隔离圈，隔离圈与第一密封圈之间的间隙填充泥浆介质密封件；隔套的上端通过舱盖封装，舱盖设置在舱头上端设置有盖座上，舱盖套在提芯轴上。

本发明的有益效果为：本方案用于含轴高温、高压容器或结构的旋转运动密封提芯机构中，尤其适合于泥浆、原油等含有颗粒状介质的恶劣工况中，确保提芯机构的密封性。提芯轴、隔套、隔离圈和第一密封圈之间形成嵌套结构，能适应多种密封结构形式，密封效果好，能实现150MPa高压的纯旋转动作的密封。第一供液口和第二供液口分别向轴腔内输送高压泥浆、原油等介质，通过驱动提芯轴旋转和伸缩，各个位置的均能确保有效密封，密封量不受机构的变形影响，更安全，可靠性更高。

附图说明

图1为高温高压旋转动密封机构的结构图。

其中，1、舱盖，2、溢流阀接口，3、防尘圈，4、隔套，5、轴腔，6、第二供液口，7、第一供液口，8、舱座，9、脉冲消散池，10、第二密封圈，11、铜套，12、舱头，13、第一密封圈，14、隔离圈，15、提芯轴，16、第三密封圈，17、凸出部。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，本方案的高温高压旋转动密封机构包括舱座8，舱座8的上端设置有舱头12，舱座8上设置有贯穿的轴腔5，舱座8上设置有脉冲消散池9，轴腔5与脉冲消散池9连通；轴腔5内设置有提芯轴15，且提芯轴15伸入脉冲消散池9内，提芯轴15与轴腔5活动连接。

脉冲消散池9上开设有第一供液口7，轴腔5的中部开设有第二供液口6，提芯轴15的上端通过隔套4与轴腔5的内壁连接，且隔套4的下端放置在轴腔5内设置有轴台上。

隔套4的上端与提芯轴15之间设置有空隙，空隙内设置有若干层第一密封圈13，每个第一密封圈13之间均设置有隔离圈14，隔离圈14与第一密封圈13之间的间隙填充泥浆介质密封件，第一密封圈13和隔离圈14均套在提芯轴15上。

隔套4的上端通过舱盖1封装，舱盖1设置在舱头12上端设置有盖座上，舱盖1套在提芯轴15上，舱盖1与提芯轴15活动连接，舱盖1通过螺钉固定在舱头12的安装平台上。

提芯轴15在进行高速旋转动作和伸缩动作时，第一密封圈13能确保轴腔5内的有效密封，使得轴腔5内的压力保持在合适的范围内，避免压力泄漏，以及防止轴腔5内的介质泄漏。

本方案的提芯轴15的下端通过铜套11与轴腔5的内壁连接，铜套11的下端设置有挂环，轴腔5的内壁上设置有凸台，挂环扣在凸台的下端，铜套11与凸台配合。提芯轴15进行提芯过程中，铜套11挂在凸台上，不会轴向移动，铜套11为提芯轴15的端部提供支撑，确保脉冲消散池9的密闭性，铜套11通过凸台进行限位。

轴腔5的下端设置有凸出部17，凸出部17伸入脉冲消散池9内，凸出部17的外壁与脉冲消散池9的上端之间设置有第二密封圈10，确保舱座8与舱头12之间的密封性，第二密封圈10用于对舱座8和舱头12进行密封。

本方案的隔套4与轴腔5的内壁之间设置有防尘圈3，防尘圈3套在隔套4上，避免外部介质通过隔套4与轴腔5之间的间隙进入轴腔5内，确保隔套4与轴腔5之间的密封性。

轴腔5的上端开设有与连接溢流阀的溢流阀接口2，控制轴腔5内的压力，确保压力稳定，可通过溢流阀控制轴腔5内的压力，确保轴腔5内供压的稳定性，起到稳压、系统卸荷和安全保护作用。舱盖1的下端与盖座之间设置有第三密封圈16；确保舱盖1与盖座之间的密封性。

隔套4的内壁与提芯轴15之间设置有三层密封圈，密封圈之间通过两块隔离圈14隔开，密封圈放置在隔套4内设置的环台上。

本方案用于含轴高温、高压容器或结构的旋转运动密封提芯机构中，尤其适合于泥浆、原油等含有颗粒状介质的恶劣工况中，确保提芯机构的密封性。

提芯轴15、隔套4、隔离圈14和第一密封圈13之间形成嵌套结构，能适应多种密封结构形式，密封效果好，能实现150MPa高压的纯旋转动作的密封。第一供液口7和第二供液口6分别向轴腔5内输送高压泥浆、原油等介质，通过驱动提芯轴15旋转和伸缩，各个位置的均能确保有效密封，密封量不受机构的变形影响，更安全，可靠性更高。