新型冲管盘根液压密封结构与工作原理

　　国内目前使用的水龙头大多采用液压自封式密封结构，在泥浆压力作用下Y型密封圈唇部始终压紧冲管外壁，基本可以满足中深井工作要求。

　　传统旋转钻井水龙头盘根密封结构与泥浆接触的第1级密封圈一侧承受全部泥浆压力，而背部则为大气压力，其他密封圈处于闲置状态，直到上一级密封圈失效，下一级密封圈就如同第1级密封圈一样作用。密封盘根与下密封盒一起随中心管旋转，冲管工作时不旋转，但允许略有轴向窜动，冲管磨损均匀。

　　冲管盘根密封系统即新型液压密封结构，其设计压力达到52.5 MPa，工作寿命为传统水龙头盘根密封的5倍。

　　冲管盘根与旋转中心管刚性连接，盘根上盘根盒与鹅颈管刚性连接;盘根下盘根为静密封，卡环保持冲管与调整环的相对一径向位置，冲管与盘根下盘根盒的径向间隙通常在0. 5~0. 6 mm之间，以保持冲管相对于中心管完全静止;盘根上盘根为动密封，盘根上盘根盒和隔环的间隙通常在0.3~0.4 mm之间，最好为0.3 mm，以允许一定的径向偏差。与传统水龙头相比，冲管随中心管旋转，动密封的盘根盒不转，冲管磨损比较均匀，避免了盘根转动惯量大可能引起的附加振动。

　　冲管盘根密封系统工作原理

　　水龙头冲管盘根密封系统通过给密封圈低压力侧提供增压润滑油来降低有效压差，提高密封寿命。高压润滑油压力是按泥浆比例预先确定的，其值在泥浆压力与大气压之间，通常设定每个密封圈都承受相同的压差。润滑油的压力一般都低于泥浆压力，防止润滑油压力过度而泄露。

　　由于泥浆液中含有固体颗粒，因此，与泥浆接触的第1个密封圈的背压实际上高于泥浆压力。密封圈设计为“漂浮”在油上，很像汽车车轮在湿路上打滑;少量的润滑油从密封圈渗出来，保证钻井泥浆液不和密封面接触;冲管盘根实际上是通过润滑油的“适量泄露”来延长寿命的。

　　高压润滑油是由一套液压装置提供的。润滑油压力源来自泥浆压力，通过液压缸分配各级润滑油压力。每个与密封圈背部腔室相连的管道都配有止回阀，防止密封盘根的泥浆压力倒流回液压缸。

　　密封圈采用流体动压圈密封结构(弹性橡胶流体动压径向密封圈)，流体动压圈密封结构有流体动压润滑和阻止磨粒侵入作用两个主要特点。利用流体动压效应，在动密封面之间形成一层能避免两个相对运动表面直接接触的动压油膜，从而降低密封圈运行时的磨损和摩擦热。