專利名稱：帶壓起下管串的卡瓦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種帶壓起下管串的卡瓦裝置，用于石油天然氣鉆井和修井 工程的不壓井帶壓起下管串，屬于石油天然氣鉆采設(shè)備的制造技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景在現(xiàn)有技術(shù)中，在鉆井過程中和修井作業(yè)時，為了不讓井內(nèi) 的流體在作業(yè)的過程中噴出來，都需要先進(jìn)行壓井作業(yè)，然后才能進(jìn)行起下 管串作業(yè)，目前采用的壓井起下井內(nèi)管串作業(yè)技術(shù)的優(yōu)點是可以保證起下 管串作業(yè)過程的安全，缺點是由于井筒液柱壓力高于地層孔隙壓力，因此， 井筒中的液體會進(jìn)入地層，并對油氣儲層造成嚴(yán)重的污染；現(xiàn)有技術(shù)中，國 外也有用于不壓井起下管串的裝置，其卡瓦裝置的四塊卡瓦主要是采用液壓 油缸的推動，沿直立斜面或錐面上下運動，實現(xiàn)卡瓦的打開和卡緊，其缺點 是由于四塊卡瓦是沿直立斜面或錐面上下運動，如果井口不偏斜的情況， 四塊卡瓦牙可以有效的卡緊管柱，順利的完成起下管串的作業(yè)，如果井口稍 微偏斜，游動卡瓦和固定卡瓦的四塊卡瓦牙將會產(chǎn)生錯位，不能對中，不在 同一平面內(nèi)，有的卡瓦牙將不能進(jìn)入卡瓦牙座內(nèi)，則不能卡緊管串，由此不 但不能完成不壓井起下鉆作業(yè)，還可能誘發(fā)井噴失控事故。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，設(shè)計了一種在一個渦 輪上由偏心機(jī)構(gòu)驅(qū)使卡瓦牙和卡瓦牙座沿著相互垂直的四個滑槽做整體徑 向運動，并在固定卡瓦和游動卡瓦中設(shè)置有自動對中機(jī)構(gòu)的帶壓起下管串的 卡瓦裝置。
本實用新型包括固定卡瓦機(jī)構(gòu)和游動卡瓦機(jī)構(gòu)，固定卡瓦和游動卡瓦機(jī) 構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，固定卡瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)的防上頂力卡瓦與承受向下載 荷的卡瓦設(shè)置在同一殼體內(nèi)，在固定卡瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)中都設(shè)置有自動對 中機(jī)構(gòu)，固定卡瓦的自動對中機(jī)構(gòu)安裝在固定卡瓦機(jī)構(gòu)的下端，自動對中機(jī)
構(gòu)包括上部接頭，過渡接頭和安裝固定架構(gòu)成，在上部接頭與過渡接頭之間
有縱向間隙，在過渡接頭與安裝固定架之間有橫向間隙；
游動卡瓦機(jī)構(gòu)的自動對中機(jī)構(gòu)設(shè)置在游動卡瓦殼體的兩個連接孔中，游 動卡瓦殼體由兩個連接孔設(shè)置在兩根主液壓缸的上端，在游動卡瓦殼體中的 殼體防磨襯套和活塞桿防磨襯套之間留有調(diào)整間隙；
本實用新型的安裝將固定卡瓦對中機(jī)構(gòu)的過渡接頭與安裝固定架的滑 槽對中，然后用固定蓋板使過渡接頭與安裝固定架連接，對中機(jī)構(gòu)的上部接 頭與固定卡瓦殼體的下端連接，游動卡瓦殼體上的兩個連接孔與主液壓缸的 上端連接；主液壓缸固定于設(shè)備的固定架上，固定架安裝在鉆臺的臺面；
固定卡瓦的對中起下管串時，如果卡瓦中心與井口不對中，管串的偏 斜力使固定卡瓦對中機(jī)構(gòu)的上部接頭在過渡接頭中做縱向的位移調(diào)整，或者 在安裝固定架中做橫向的調(diào)整，達(dá)到對中井口的目的；
游動卡瓦的對中如果卡瓦中心與井口不在同一垂直線上，在管串的偏 斜力作用下，游動卡瓦殼體可以在殼體防磨襯套和活塞桿防磨襯套之間的間 隙實現(xiàn)位移，達(dá)到游動卡瓦自動對中目的；
卡瓦的卡緊和松開動作卡緊時，油馬達(dá)通過蝸桿帶動渦輪逆時針轉(zhuǎn)動， 連接銷在偏心槽的引導(dǎo)下，使連桿逐漸將卡瓦牙座和卡瓦牙推向中心，卡緊 管串；松開時，切換油馬達(dá)進(jìn)油方向，使蝸桿帶動渦輪順時針轉(zhuǎn)動，連接銷 在偏心槽的引導(dǎo)下，使連桿逐漸將卡瓦牙座和卡瓦牙推離中心，松開管串。
本實用新型的優(yōu)點是四塊卡瓦牙座和卡瓦牙是在整體加工的相互垂直 的四個滑槽內(nèi)移動，卡瓦牙和卡瓦牙座的動作是靠一個帶有四個偏心槽的渦 輪驅(qū)動，解決了卡瓦的對稱、對中和卡瓦開關(guān)的同步問題；在井口微偏斜的 情況下，在偏斜力的作用下，固定卡瓦和游動卡瓦能夠自動對中。


圖1為本實用新型固定卡瓦對中機(jī)構(gòu)正面放大剖視安裝結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實用新型圖1的俯視局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本實用新型游動卡瓦機(jī)構(gòu)俯視裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實用新型圖3中卡瓦牙15和卡瓦牙座10放大組裝示意圖。
圖5為游動卡瓦對中機(jī)構(gòu)與活塞桿的放大連接剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本實用新型在設(shè)備上的安裝位置示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖給出本實用新型的實施例，本實用新型包 括固定卡瓦機(jī)構(gòu)和游動卡瓦機(jī)構(gòu)，固定卡瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相 同，固定卡瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)的防上頂力卡瓦與承受向下載荷的卡瓦設(shè)置在 同一殼體內(nèi)，在固定卡瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)中都設(shè)置有自動對中機(jī)構(gòu)；固定卡 瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)包括卡瓦殼體、滑槽體9、卡瓦座IO、蝸輪ll、蝸桿B、 油馬達(dá)14、卡瓦牙15、連桿16和連接銷17，在滑槽體9上有四個相互垂直 的滑槽，在蝸輪11上設(shè)置有四個偏心槽18，卡瓦牙15通過燕尾槽與卡瓦座 10連接，卡瓦座10由連桿16通過連接銷17與具有偏心槽18的渦輪11連 接，連接銷17設(shè)置在偏心槽18中，連接銷17可在偏心槽18中滑動；
固定卡瓦機(jī)構(gòu)的自動對中機(jī)構(gòu)安裝在固定卡瓦殼體的下端，固定卡瓦的 自動對中機(jī)構(gòu)由上部接頭l、上部接頭蓋板2、過渡接頭3、過渡接頭蓋板5 和安裝固定架6組成，上部接頭1的上端與固定卡瓦殼體的下端連接，上部 接頭1的下端通過上部接頭蓋板2與過渡接頭3的上端連接，上部接頭1與 過渡接頭3之間設(shè)計有縱向間隙7，過渡接頭3的下端與安裝固定架6由過 渡接頭蓋板5連接，過渡接頭3與安裝固定架6之間設(shè)置有橫向間隙4;上 部接頭1在管串偏斜力的作用下，可在過渡接頭3上端的調(diào)整間隙7中做縱
向移動；過渡接頭3在管串偏斜力作用下，可在安裝固定架6上端的橫向間 隙4中做橫向移動；
游動卡瓦機(jī)構(gòu)的自動對中機(jī)構(gòu)設(shè)置在游動卡瓦殼體8的連接孔12中， 包括活塞桿防磨襯套20和殼體防磨襯套22,游動卡瓦殼體8的連接孔12 設(shè)置在兩根主液壓缸23上端的活塞桿19的上端，在活塞桿19外圓上套有 活塞桿防磨襯套20，游動卡瓦殼體8的連接孔12中裝有殼體防磨襯套22， 在活塞桿防磨襯套20和殼體防磨襯套22之間留有間隙21，在井口不對中的 情況下，在偏移力的作用下可以實現(xiàn)游動卡瓦的自動對中；
本實用新型的安裝先使固定卡瓦對中機(jī)構(gòu)的過渡接頭3的下端與安裝 固定架6的滑槽對中，然后用過渡接頭蓋板5將過渡接頭3的下端與安裝固 定架6連接，過渡接頭3的上端由上部接頭蓋板2與上部接頭1的下端連接， 固定卡瓦對中機(jī)構(gòu)的上部接頭1與固定卡瓦殼體的下端連接；游動卡瓦外殼 8由連接孔12與主液壓缸23的活塞桿上端連接；主液壓缸23安裝在設(shè)備的 固定架上，固定架固定于鉆臺面；
固定卡瓦自動對中的實現(xiàn)起下管串時，如果卡瓦中心與井口中心線不 在同一垂直線上，在管串的偏斜力作用下，如果是縱向不對中，上部接頭l 在過渡接頭3中的縱向間隙7中做縱向的位移調(diào)整，如果是橫向不對中，過 渡接頭3在安裝固定架6中的橫向間隙4中做橫向的位移調(diào)整，達(dá)到固定卡 瓦對中井口的目的；
游動卡瓦自動對中的實現(xiàn)如果卡瓦中心與井口中心線不在同一垂直線 上，在管串的偏斜力作用下，游動卡瓦8的殼體防磨襯套22相對于活塞桿 襯套20在調(diào)整間隙21中產(chǎn)生位移，達(dá)到游動卡瓦自動對中目的；
卡瓦卡緊動作實現(xiàn)啟動油馬達(dá)14，由蝸桿13帶動渦輪11逆時針轉(zhuǎn)動，
連接銷17在偏心槽18中滑動，在偏心槽18的引導(dǎo)下，連接銷17使連桿16 逐漸將卡瓦牙座10和卡瓦牙15推向中心，卡緊管串；
卡瓦松開動作實現(xiàn)切換油馬達(dá)14進(jìn)油方向，由蝸桿13帶動渦輪11 順時針轉(zhuǎn)動，連接銷17在偏心槽18中滑動，在偏心槽18的引導(dǎo)下，連接 銷17使連桿16逐漸將卡瓦牙座10和卡瓦牙15推離中心，松開管串；
由于滑槽體9的相互垂直的四個滑槽是由一圓柱整體加工而成，保證了 卡瓦牙15的對稱和對中，四個偏心槽18在同一渦輪11上，保證了卡瓦開 關(guān)的同步；
起升管串游動卡瓦在下死點卡緊管串，松開固定卡瓦，在主液缸23 的作用下，游動卡瓦升到上死點，卡緊固定卡瓦，松開游動卡瓦，在主液缸 23的作用下，游動卡瓦下降到下死點，卡緊游動卡瓦，松開固定卡瓦，如此 反復(fù)，將管串起出井內(nèi)；
下入管串游動卡瓦升至上死點卡緊管串，松開固定卡瓦，在主液缸23 的作用下，游動卡瓦下降到下死點，卡緊固定卡瓦，松開游動卡瓦，在主液 缸23的作用下，游動卡瓦上升到上死點，卡緊游動卡瓦，松開固定卡瓦， 如此反復(fù)，將管串下入井內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種帶壓起下管串的卡瓦裝置，包括固定卡瓦機(jī)構(gòu)和游動卡瓦機(jī)構(gòu)，其特征在于a、所述固定卡瓦機(jī)構(gòu)和游動卡瓦機(jī)構(gòu)包括滑槽體、卡瓦座、蝸輪、蝸桿、油馬達(dá)、卡瓦牙、連桿和連接銷，在蝸輪上設(shè)置有四個偏心槽，卡瓦牙由燕尾槽與卡瓦座連接，卡瓦座通過連桿、連桿銷與具有偏心槽的蝸輪連接，連接銷設(shè)置在偏心槽中；b、所述固定卡瓦機(jī)構(gòu)的自動對中機(jī)構(gòu)由上部接頭、上部接頭蓋板、過渡接頭、過渡接頭蓋板和安裝固定架組成，固定卡瓦機(jī)構(gòu)的自動對中機(jī)構(gòu)設(shè)置在固定卡瓦機(jī)構(gòu)的下端，在上部接頭與過渡接頭之間有縱向間隙，在過渡接頭與安裝固定架之間有橫向間隙；c、所述游動卡瓦機(jī)構(gòu)的自動對中機(jī)構(gòu)包括活塞桿防磨襯套和殼體防磨襯套，游動卡瓦機(jī)構(gòu)的自動對中機(jī)構(gòu)設(shè)置在游動卡瓦殼體的連接孔中，在活塞桿防磨襯套和殼體防磨襯套之間留有間隙。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶壓起下管串的卡瓦裝置，其特征在于所述 固定卡瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)的防上頂力卡瓦與承受向下載荷的卡瓦設(shè)置在同一 體內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶壓起下管串的卡瓦裝置，其特征在于所述 固定卡瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)設(shè)置的滑槽體有四個相互垂直的滑槽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶壓起下管串的卡瓦裝置，其特征在于所述 上部接頭的上端與固定卡瓦殼體的下端連接，下端通過上部接頭蓋板與過渡 接頭的上端連接，過渡接頭的下端由過渡接頭蓋板與安裝固定架連接。
專利摘要一種帶壓起下管串的卡瓦裝置，用于石油天然氣鉆井和修井工程作業(yè)，屬于石油天然氣鉆采設(shè)備的制造技術(shù)領(lǐng)域，本實用新型包括固定卡瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)，由蝸桿帶動具有四個偏心槽的渦輪轉(zhuǎn)動，偏心槽驅(qū)使卡瓦牙和卡瓦牙座沿著相互垂直的四個滑槽做徑向運動，卡緊管串或松開管串，本實用新型在固定卡瓦和游動卡瓦機(jī)構(gòu)中還設(shè)計了自動對中機(jī)構(gòu)，在井口微偏斜的情況下，能實現(xiàn)固定卡瓦和游動卡瓦與井口的自動對中，本實用新型的卡瓦裝置解決了現(xiàn)有技術(shù)在井口微有偏斜時不能同步對中的問題，具有良好的四塊卡瓦對稱、對中和四塊卡瓦開關(guān)同步的特點。
文檔編號E21B19/10GK201013270SQ20072007836
公開日2008年1月30日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者李艷豐, 楊令瑞, 王振寶, 強(qiáng) 田, 肖潤德 申請人:四川石油管理局鉆采工藝技術(shù)研究院