專利名稱：頂驅(qū)下套管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油固井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種配合頂部驅(qū)動鉆 井裝置進(jìn)行下套管作業(yè)的下套管作業(yè)裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)鉆井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，每次階段完鉆后都需要下套管，并進(jìn)
行固井作業(yè)。下套管是將每根長度約10米的套管， 一根一根地連接在 一起組成套管柱，同時(shí)把套管柱下入井內(nèi)；固井作業(yè)是在套管柱與井 壁之間注入水泥漿，水泥漿凝固后把套管柱固定在井壁上。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 一口井需要占用高達(dá)12 20%的總鉆機(jī)時(shí)間，把套管柱連接起來并下 入井內(nèi)。
大多數(shù)鉆井隊(duì)在完成這項(xiàng)特殊的下套管作業(yè)時(shí)，需要請一個專業(yè) "套管工作隊(duì)"來完成。
常規(guī)下套管設(shè)備主要包括鉆臺上用于固定下端套管柱的鉆臺氣動 卡瓦、用于旋緊(松)套管扣的液壓套管鉗、用于斷續(xù)灌注泥漿的開 放式灌泥漿裝置、用于提升整個套管柱的上部氣動卡瓦、用于提升套 管單根的簡易吊卡以及用于保護(hù)套管扣的對扣護(hù)套等其它輔助工具。
多年來下套管的流程幾乎沒有變化。連接每一根套管的流程是使 用簡易吊卡提升套管單根；安裝對扣護(hù)套對扣；在連接時(shí)使用液壓套 管鉗旋轉(zhuǎn)頂部套管單根；啟動上部氣動卡瓦，松開下部鉆臺氣動卡瓦， 使上部氣動卡瓦支撐套管柱的全部重量，下放套管柱；按要求及時(shí)向 套管柱內(nèi)灌注泥漿，完成一根套管下入井內(nèi)。重復(fù)以上流程，直至把 全部套管連接并下放到井底。然而，在鉆井過程中，完鉆后的井眼(尤其是裸眼)經(jīng)常出現(xiàn)縮徑、 坍塌、巖屑沉淀等許多問題，會影響下套管作業(yè)進(jìn)程。這些問題如果 不能及時(shí)通過循環(huán)泥漿、旋轉(zhuǎn)套管等措施有效解決，就可能導(dǎo)致套管 無法正常下到井底。
目前，現(xiàn)有的常規(guī)下套管的方法能夠有效地將套管單根連接在一起 形成套管柱并下入井內(nèi)，但明顯存在如下改進(jìn)空間(l)套管旋扣操作 復(fù)雜、扭矩不易精確控制；(2)懸掛在井眼中的套管柱不能旋轉(zhuǎn)；(3)不
能根據(jù)需要隨時(shí)循環(huán)泥漿；(4)下套管作業(yè)效率不高，存在極大的安全隱患。
基于常規(guī)下套管作業(yè)的以上局限性，各國石油鉆井公司積極開發(fā)更 安全、高效的下套管裝備，個別公司的產(chǎn)品已經(jīng)得到成功應(yīng)用。國內(nèi) 鉆采科研機(jī)構(gòu)也一直關(guān)注相關(guān)技術(shù)進(jìn)展，并進(jìn)行了積極探索。大港油 田鉆采院成功研制出兩種循環(huán)下套管裝置， 一種是頂驅(qū)自動灌漿解卡 裝置，另一種是轉(zhuǎn)盤鉆自動灌漿解卡裝置，均可以在下套管過程中， 隨時(shí)在井口灌鉆井液，無須停止下套管作業(yè)，在下套管過程中出現(xiàn)遇 阻現(xiàn)象還可以立刻建立循環(huán)，利用破巖磨銑引鞋清除砂床。中國石油 鉆井技術(shù)工程研究院機(jī)械所研制出了簡易套管鉆井技術(shù)，包括下套管
的機(jī)械式套管夾持頭，夾持頭分外卡和內(nèi)卡兩種，分別適用于5-1/2" 套管和7"以上套管，連接在方鉆桿下方，通過夾緊裝置夾住套管并驅(qū)
動套管。由于下端設(shè)計(jì)有皮碗密封裝置，可實(shí)現(xiàn)鉆井液的正常循環(huán)。
頂驅(qū)裝置是20世紀(jì)80年代以來發(fā)展起來的新型重大石油鉆井技 術(shù)裝備，它取代轉(zhuǎn)盤和方鉆桿而直接驅(qū)動鉆柱鉆進(jìn)，具有轉(zhuǎn)矩和速度 控制精確等優(yōu)點(diǎn)，無論在鉆進(jìn)過程中，還是在起下鉆過程中，都可以 邊旋轉(zhuǎn)鉆柱，邊循環(huán)泥漿，大大減少了遇阻、卡死等復(fù)雜情況的出現(xiàn)。
通過對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的調(diào)研，根據(jù)國內(nèi)油田需要，北京石油機(jī)械 廠研究開發(fā)出了一種配合頂驅(qū)進(jìn)行下套管作業(yè)的裝置。該裝置代替目前國內(nèi)外鉆井廣泛使用的套管鉗等下套管設(shè)備，可充分發(fā)揮頂驅(qū)的優(yōu) 越性，不僅實(shí)現(xiàn)了套管柱的自動化連接，而且可以提供旋轉(zhuǎn)套管以及 循環(huán)泥漿的能力，大大減少卡鉆、遇阻等潛在的安全危害，極大地提 高了下套管作業(yè)的成功率。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種頂驅(qū)下套管裝置，實(shí)現(xiàn)可靠地對扣、 套管旋扣和扭矩的精確控制，能隨時(shí)旋轉(zhuǎn)整個套管柱、隨時(shí)灌注或循 環(huán)泥漿，提高下套管施工的安全性和下套管的工作效率。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是頂驅(qū)下套管裝置是一種基于頂部驅(qū) 動鉆井系統(tǒng)，用于下套管作業(yè)的集機(jī)械、液壓于一體的鉆井設(shè)備。根 據(jù)套管尺寸的不同分為內(nèi)部驅(qū)動和外部驅(qū)動兩種結(jié)構(gòu)。當(dāng)套管直徑小 于177.8ram時(shí)采用外部驅(qū)動裝置，當(dāng)套管直徑大于或等于177. 8mm時(shí) 采用內(nèi)部驅(qū)動裝置。無論是內(nèi)部驅(qū)動或外部驅(qū)動，頂驅(qū)下套管裝置能 分為連接機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、傳遞機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)、卡緊機(jī)構(gòu)、密封機(jī) 構(gòu)等六部分。
頂驅(qū)下套管裝置主要由心軸、上端蓋、活塞缸、活塞、下端蓋、推 拉卡筒、限位卡環(huán)、卡瓦、卡瓦心軸、皮碗和導(dǎo)向頭組成。心軸為圓 柱狀，心軸有中心孔，在心軸的下端螺紋連接有卡瓦心軸，卡瓦心軸 為圓柱狀，卡瓦心軸有中心孔，在卡瓦心軸的下端螺紋連接有導(dǎo)向頭。 導(dǎo)向頭的外壁上套有皮碗。
在心軸的下端外壁上套有活塞，活塞的上下兩端有筒狀體，筒狀體 內(nèi)壁與心軸之間能相對滑動。在活塞的外部有活塞缸，活塞缸內(nèi)壁為 階梯圓形結(jié)構(gòu)，活塞上端的筒狀體外壁與活塞缸內(nèi)壁階梯小圓柱面滑 動密封配合。在活塞缸下端固定有下端蓋，下端蓋有中心孔，下端蓋 中心孔與活塞下端的圓筒體外壁之間滑動密封配合。在活塞缸壁上有高壓流體的進(jìn)口和出口。高壓流體進(jìn)入或排出，能推動活塞上下往復(fù) 運(yùn)動。
在活塞缸的頂端固定有上端蓋，心軸穿過上端蓋的中心孔。在活塞 缸的上端內(nèi)部并且與心軸之間有軸承，活塞缸與心軸之間能相對轉(zhuǎn)動。
活塞下端圓筒體的下端在下端蓋外部?；钊露藞A筒體與卡瓦心軸 外壁上的卡瓦頂部連接。當(dāng)活塞上下運(yùn)動時(shí)，能帶動卡瓦沿卡瓦心軸 外壁上下滑動。
在卡瓦心軸的外壁上均勻分布有3 6個軸向槽，在每個軸向槽內(nèi) 嵌入有一個條形卡瓦，卡瓦下端外圓有卡瓦牙?？ㄍ呦露藘?nèi)側(cè)有斜面。 卡瓦心軸軸向槽的底有斜面?？ㄍ呦露藘?nèi)側(cè)的斜面與卡瓦心軸軸向槽 底的斜面配合。當(dāng)高壓流體驅(qū)動活塞并推動卡瓦向下滑動時(shí)，卡瓦下 端向外張開，卡瓦牙能卡緊套管內(nèi)壁，傳遞提升套管載荷或扭轉(zhuǎn)套管 載荷?？ㄍ吲c斜面的結(jié)構(gòu)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的結(jié)構(gòu)，不詳細(xì)敘 述。
導(dǎo)向頭下端有較長的導(dǎo)向斜面，能保證皮碗輕易地進(jìn)入套管內(nèi)。導(dǎo) 向頭的外圓上套有皮碗，皮碗進(jìn)入套管后產(chǎn)生變形，與套管內(nèi)壁形成 相對的接觸壓力，具有"自封作用"，下套管過程中，可隨時(shí)灌注泥 漿。另外，皮碗的截面是單向承壓的V形截面，可保證正常循環(huán)泥漿 以及固井試壓，密封壓力最大可達(dá)70MPa。導(dǎo)向頭和皮碗是本領(lǐng)域技術(shù) 人員常用的結(jié)構(gòu)，不詳細(xì)敘述。
所述的活塞下端的圓筒體與卡瓦頂部連接，連接結(jié)構(gòu)是在活塞下端 圓筒體的外壁上有環(huán)形槽。在所述的環(huán)形槽上固定有推拉卡筒，推拉 卡筒橫截面為半圓環(huán)形，兩個推拉卡筒相對組成一個圓環(huán)形筒。推拉 卡筒的上端向內(nèi)凸出的環(huán)形部分扣入環(huán)形槽內(nèi)。在兩個推拉卡筒組成 的圓環(huán)形筒外壁上套有筒狀體，并用螺釘將筒狀體固定在推拉卡筒的 外壁上。在兩個推拉卡筒內(nèi)壁與卡瓦心軸之間有環(huán)形空間。在所述的環(huán)形空間內(nèi)有卡瓦套環(huán)?？ㄍ咛篆h(huán)橫截面為半圓環(huán)形，兩個卡瓦套環(huán) 相對組成一個圓環(huán)形筒。推拉卡筒的內(nèi)壁上有凸起的矩形環(huán)狀體，在 卡瓦套環(huán)的內(nèi)壁上有凹下的矩形環(huán)狀槽。推拉卡筒的矩形環(huán)狀體與卡 瓦套環(huán)的矩形環(huán)狀槽配合將卡瓦套環(huán)與推拉卡筒固定在一起。在卡瓦 套環(huán)的下端部有向內(nèi)凸出的環(huán)。卡瓦的頂部有向外突出的鉤狀塊，卡 瓦頂部向外突出的鉤狀塊在卡瓦套環(huán)凸出環(huán)的上部，在卡瓦頂部向外
突出的鉤狀塊上平面和下平面有單向推力球軸承?？ㄍ咝妮S與推拉卡 筒之間能相對轉(zhuǎn)動。
在下套管過程中，操作人員的操作不可能非常精確，套管的頂部可 能會碰到卡瓦套環(huán)。為了防止套管頂部碰到卡瓦套環(huán)，在卡瓦心軸上 固定有限位裝置。在卡瓦心軸上固定有限位卡環(huán)，限位卡環(huán)為半環(huán)狀 體，兩個限位卡環(huán)相對組成一個環(huán)狀體，在環(huán)狀體內(nèi)壁有突出的矩形 塊。矩形塊插入卡瓦心軸上的凹槽內(nèi)。所述的卡瓦心軸凹槽在卡瓦心 軸中部，與卡瓦心軸的第一個斜面距離大于最長的套管接箍。在限位 卡環(huán)的外壁上套有限位內(nèi)套，防止限位卡環(huán)散開。在限位內(nèi)套的外壁 上套有一個限位外套。限位外套通過螺釘與限位內(nèi)套連接，在下套管 作業(yè)時(shí)，三者作為一個整體，能阻止套管繼續(xù)上行，使卡瓦插到套管 內(nèi)壁的準(zhǔn)確位置。
本實(shí)用新型頂驅(qū)下套管裝置的操作過程是基于頂部驅(qū)動鉆井系 統(tǒng)，用于下套管作業(yè)的集機(jī)械、液壓于一體的鉆井設(shè)備。根據(jù)套管尺 寸的不同分為內(nèi)部驅(qū)動和外部驅(qū)動兩種結(jié)構(gòu)。當(dāng)套管直徑小于177. 8mm 時(shí)采用外部驅(qū)動裝置，當(dāng)套管直徑大于或等于177. 8mm時(shí)采用內(nèi)部驅(qū) 動裝置。無論是內(nèi)部驅(qū)動或外部驅(qū)動。使用頂驅(qū)吊環(huán)上的套管吊卡提 升套管單根；利用卡瓦心軸下端的皮碗扶正套管單根并對扣；通過頂 驅(qū)液壓源驅(qū)動下套管裝置的卡瓦下行張開或收緊，夾緊套管內(nèi)壁或外 壁，利用頂部驅(qū)動鉆井裝置上扣功能，精確控制套管的上扣扭矩，使套管單根與套管柱可靠連接；松開鉆臺上的氣動卡瓦，使頂驅(qū)吊環(huán)和
套管吊卡支撐套管柱的全部重量，下放套管柱；通過頂部驅(qū)動鉆井裝 置主軸水眼隨時(shí)向套管柱內(nèi)灌注泥漿或循環(huán)泥漿。重復(fù)以上流程，直 至把全部套管柱下放到井眼。在鉆井過程中，若井眼出現(xiàn)縮徑、坍塌、 巖屑沉淀等問題，可以及時(shí)通過循環(huán)泥漿、旋轉(zhuǎn)套管等措施有效解決， 保證套管柱能順利正常下到井底。
本實(shí)用新型的有益效果在頂驅(qū)下套管裝置頂部通過螺紋與頂部驅(qū) 動鉆井裝置主軸連接，通過頂驅(qū)液壓源驅(qū)動本裝置的卡瓦下行張開， 使卡瓦外圓上的鉗牙夾緊套管內(nèi)壁。能把上扣扭矩精確傳遞給套管， 進(jìn)而旋緊單根套管上扣或旋轉(zhuǎn)并眼中的整個套管柱。實(shí)現(xiàn)套管柱的可 靠連接；能通過頂驅(qū)下套管裝置心軸水眼，把泥漿注入套管柱，由于 皮碗密封可耐壓70MPa，因此，可根據(jù)需要隨時(shí)循環(huán)泥漿。
不再需要上部氣動卡瓦、對扣護(hù)套、套管鉗、灌泥漿設(shè)備等，節(jié)約 了大量作業(yè)時(shí)間和成本，尤其是扭矩精確控制，保證了套管的安全可 靠連接，而且可隨時(shí)提供旋轉(zhuǎn)套管及循環(huán)泥漿的能力，大大減少了卡 鉆、遇阻等潛在的安全危害，作業(yè)效率和效益都很高，操作簡單。簡 化了作業(yè)流程，根據(jù)需要及時(shí)旋轉(zhuǎn)套管柱和循環(huán)泥漿，增強(qiáng)了下套管 作業(yè)的自動化程度，提高了生產(chǎn)效率和安全性。在下套管過程中，遇 到井眼縮徑、井壁坍塌、巖屑沉淀問題時(shí)，通過頂驅(qū)下套管裝置，不 僅可以精確保證上扣扭矩，實(shí)現(xiàn)套管的可靠連接，而且可以及時(shí)向套 管內(nèi)腔灌注并循環(huán)泥漿，及時(shí)旋轉(zhuǎn)整個套管柱，能解決井眼縮徑、井 壁坍塌、巖屑沉淀帶來的問題，保證套管柱能順利正常下到井底。


圖1是本實(shí)用新型頂驅(qū)下套管裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖中，1 —心軸，2 —上端蓋，3 —活塞缸，4一活塞，5 —下端蓋，6一推拉卡筒，7 —卡瓦套環(huán)，8—限位卡環(huán)，9一限位內(nèi)套，IO—限位外 套，ll一卡瓦，12 —卡瓦心軸，13 —皮碗，14一導(dǎo)向頭。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:以XTG244頂驅(qū)下套管裝置為例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步 詳細(xì)說明。
參閱圖l。 XTG244頂驅(qū)下套管裝置，主要由連接機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、 傳遞機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)、卡緊機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)等六部分組成。頂驅(qū)下套 管裝置主要由心軸l、上端蓋2、活塞缸3、活塞4、下端蓋5、推拉卡 筒6、限位卡環(huán)8、卡瓦ll、卡瓦心軸12、皮碗13和導(dǎo)向頭14組成。
心軸1為圓柱狀，心軸1有中心孔，在心軸1的下端螺紋連接有卡瓦 心軸12，卡瓦心軸12為圓柱狀，卡瓦心軸12有中心孔，在卡瓦心軸 12的下端螺紋連接有導(dǎo)向頭14并采用螺釘固定。導(dǎo)向頭14的外壁上 套有一個密封皮碗13。
心軸1的下端外壁直徑為220毫米。在心軸1的下端外壁上套有一 個活塞4，活塞4的上下兩端分別有筒狀體，筒狀體內(nèi)壁與心軸l之間 能相對滑動。在活塞4的外部有活塞缸3，活塞缸3內(nèi)壁為階梯圓形結(jié) 構(gòu)，上部內(nèi)徑是265毫米，下部內(nèi)徑345毫米?；钊?上端的筒狀體 外壁與活塞缸3內(nèi)壁階梯小圓柱面滑動密封配合。在活塞缸3下端固 定有下端蓋5，下端蓋5有中心孔，下端蓋5中心孔與活塞4下端的圓 筒體外壁之間滑動密封配合。在活塞缸3壁上有高壓流體的進(jìn)口和出 口。進(jìn)口和出口與高壓泵和控制閥連接，高壓流體進(jìn)入或排出，能推 動活塞4上下往復(fù)運(yùn)動。活塞4上下的行程為50毫米。
在活塞缸3的頂端固定有上端蓋2，心軸1穿過上端蓋2的中心孔。 在活塞缸3的上端內(nèi)部并且與心軸1之間有兩個軸承，軸承的上端面 由螺母固定壓緊?；钊?與心軸1之間能相對轉(zhuǎn)動?；钊?下端圓筒體的一部分在下端蓋5外部。活塞4下端圓筒體與
卡瓦心軸12外壁上的卡瓦11頂部連接。連接結(jié)構(gòu)可以有很多種，本 實(shí)用新型的連接結(jié)構(gòu)是活塞4下端的圓筒體與卡瓦11頂部連接，連接 結(jié)構(gòu)是在活塞4下端圓筒體的外壁上有環(huán)形槽。在環(huán)形槽上固定有推 拉卡筒6，推拉卡筒6橫截面為半圓環(huán)形，兩個推拉卡筒6相對組成一 個圓環(huán)形筒。推拉卡筒6的上端向內(nèi)凸出的環(huán)形部分扣入環(huán)形槽內(nèi)。 在兩個推拉卡筒6組成的圓環(huán)形筒外壁上套有筒狀體，并用螺釘將筒 狀體固定在推拉卡筒6的外壁上。在兩個推拉卡筒6內(nèi)壁與卡瓦心軸 12之間有環(huán)形空間。在所述的環(huán)形空間內(nèi)有卡瓦套環(huán)7?？ㄍ咛篆h(huán)7 橫截面為半圓環(huán)形，兩個卡瓦套環(huán)7相對組成一個圓環(huán)形筒。推拉卡 筒6的內(nèi)壁上有凸起的矩形環(huán)狀體，在卡瓦套環(huán)7的內(nèi)壁上有凹下的 矩形環(huán)狀槽。推拉卡筒6的矩形環(huán)狀體與卡瓦套環(huán)7的矩形環(huán)狀槽配 合將卡瓦套環(huán)7與推拉卡筒6固定在一起。在卡瓦套環(huán)7的下端部有 向內(nèi)凸出的環(huán)?？ㄍ?1的頂部有向外突出的鉤狀塊，卡瓦11頂部向 外突出的鉤狀塊在卡瓦套環(huán)7凸出環(huán)的上部，在卡瓦11頂部向外突出 的鉤狀塊上平面和下平面分別有一個單向推力球軸承。卡瓦心軸12與 推拉卡筒6之間能相對轉(zhuǎn)動。當(dāng)活塞4上下運(yùn)動時(shí)，能帶動卡瓦ll沿 卡瓦心軸12外壁上下滑動。
在卡瓦心軸12的外壁上均勻分布有4個軸向槽，在每個軸向槽內(nèi) 嵌入有一個條形卡瓦ll，卡瓦11下端外圓有卡瓦牙?？ㄍ遧l下端內(nèi) 側(cè)有斜面。卡瓦心軸12軸向槽的底有斜面?？ㄍ?1下端內(nèi)側(cè)的斜面 與卡瓦心軸12軸向槽底的斜面配合。當(dāng)高壓流體驅(qū)動活塞4并推動卡 瓦11向下滑動時(shí)，卡瓦11下端向外張開，卡瓦牙能卡緊套管內(nèi)壁， 傳遞提升套管載荷或扭轉(zhuǎn)套管載荷。
導(dǎo)向頭14下端有較長的導(dǎo)向斜面，能保證皮碗13輕易地進(jìn)入套管 內(nèi)。導(dǎo)向頭14的外圓上套有皮碗13，皮碗13進(jìn)入套管后產(chǎn)生變形，與套管內(nèi)壁形成相對的接觸壓力，具有"自封作用"，下套管過程中， 可隨時(shí)灌注泥漿。另外，皮碗13的截面是單向承壓的V形截面，可保
證正常循環(huán)泥漿以及固井試壓，密封壓力最大可達(dá)70MPa。
在卡瓦心軸12上固定有限位裝置。在卡瓦心軸12上固定有限位卡 環(huán)8，限位卡環(huán)8為半環(huán)狀體，兩個限位卡環(huán)8相對組成一個環(huán)狀體， 在環(huán)狀體內(nèi)壁有突出的矩形塊。矩形塊插入卡瓦心軸12上的凹槽內(nèi)。 所述的卡瓦心軸12凹槽在卡瓦心軸12中部，與卡瓦心軸12的第一個 斜面距離大于最長的套管接箍。在限位卡環(huán)8的外壁上套有限位內(nèi)套9， 防止限位卡環(huán)8散開。在限位內(nèi)套9的外壁上套有一個限位外套10。 限位外套10通過螺釘與限位內(nèi)套9連接。
權(quán)利要求1、一種頂驅(qū)下套管裝置，主要由心軸(1)、上端蓋(2)、活塞缸(3)、活塞(4)、下端蓋(5)、推拉卡筒(6)、限位卡環(huán)(8)、卡瓦(11)、卡瓦心軸(12)、皮碗(13)和導(dǎo)向頭(14)組成，心軸(1)為圓柱狀，心軸(1)有中心孔，在心軸(1)的下端螺紋連接有卡瓦心軸(12)，卡瓦心軸(12)為圓柱狀，卡瓦心軸(12)有中心孔，在卡瓦心軸(12)的下端螺紋連接有導(dǎo)向頭(14)，導(dǎo)向頭(14)的外壁上套有皮碗(13)，其特征在于在心軸(1)的下端外壁上套有活塞(4)，活塞(4)的上下兩端有筒狀體，筒狀體內(nèi)壁與心軸(1)之間能相對滑動，在活塞(4)的外部有活塞缸(3)，活塞缸(3)內(nèi)壁為階梯圓形結(jié)構(gòu)，活塞(4)上端的筒狀體外壁與活塞缸(3)內(nèi)壁階梯小圓柱面滑動密封配合，在活塞缸(3)下端固定有下端蓋(5)，下端蓋(5)有中心孔，下端蓋(5)中心孔與活塞(4)下端的圓筒體外壁之間滑動密封配合，在活塞缸(3)壁上有高壓流體的進(jìn)口和出口；在活塞缸(3)的頂端固定有上端蓋(2)，心軸(1)穿過上端蓋(2)的中心孔，在活塞缸(3)的上端內(nèi)部并且與心軸(1)之間有軸承，活塞缸(3)與心軸(1)之間能相對轉(zhuǎn)動；活塞(4)下端圓筒體的下端在下端蓋(5)外部，活塞(4)下端圓筒體與卡瓦心軸(12)外壁上的卡瓦(11)頂部連接；在卡瓦心軸(12)的外壁上均勻分布有3～6個軸向槽，在每個軸向槽內(nèi)嵌入有一個條形卡瓦(11)，卡瓦(11)下端外圓有卡瓦牙，卡瓦(11)下端內(nèi)側(cè)有斜面，卡瓦心軸(12)軸向槽的底有斜面，卡瓦(11)下端內(nèi)側(cè)的斜面與卡瓦心軸(12)軸向槽底的斜面配合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂驅(qū)下套管裝置，其特征是所述的活 塞(4)下端的圓筒體與卡瓦(ll)頂部連接，連接結(jié)構(gòu)是在活塞(4)下端圓筒體的外壁上有環(huán)形槽，在所述的環(huán)形槽上固定有推拉卡筒(6)， 推拉卡筒(6)橫截面為半圓環(huán)形，兩個推拉卡筒(6)相對組成一個圓環(huán) 形筒，推拉卡筒(6)的上端向內(nèi)凸出的環(huán)形部分扣入環(huán)形槽內(nèi)，在兩個 推拉卡筒(6)組成的圓環(huán)形筒外壁上套有筒狀體，并用螺釘將筒狀體固 定在推拉卡筒(6)的外壁上，在兩個推拉卡筒(6)內(nèi)壁與卡瓦心軸(12) 之間有環(huán)形空間，在所述的環(huán)形空間內(nèi)有卡瓦套環(huán)(7)，卡瓦套環(huán)(7) 橫截面為半圓環(huán)形，兩個卡瓦套環(huán)(7)相對組成一個圓環(huán)形筒，推拉卡 筒(6)的內(nèi)壁上有凸起的矩形環(huán)狀體，在卡瓦套環(huán)(7)的內(nèi)壁上有凹下 的矩形環(huán)狀槽，推拉卡筒(6)的矩形環(huán)狀體與卡瓦套環(huán)(7)的矩形環(huán)狀 槽配合將卡瓦套環(huán)(7)與推拉卡筒(6)固定在一起，在卡瓦套環(huán)(7)的下端部有向內(nèi)凸出的環(huán)，卡瓦(ll)的頂部有向外突出的鉤狀塊，卡瓦(ll) 頂部向外突出的鉤狀塊在卡瓦套環(huán)(7)凸出環(huán)的上部，在卡瓦(ll)頂部 向外突出的鉤狀塊上平面和下平面有單向推力球軸承，卡瓦心軸(12) 與推拉卡筒(6)之間能相對轉(zhuǎn)動。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的頂驅(qū)下套管裝置，其特征是在卡 瓦心軸(12)上固定有限位裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂驅(qū)下套管裝置，其特征是在卡瓦心 軸(12)上固定有限位卡環(huán)(8)，限位卡環(huán)(8)為半環(huán)狀體，兩個限位卡 環(huán)(8)相對組成一個環(huán)狀體，在環(huán)狀體內(nèi)壁有突出的矩形塊，矩形塊插 入卡瓦心軸(12)上的凹槽內(nèi)，所述的卡瓦心軸(12)凹槽在卡瓦心軸(12) 中部，在限位卡環(huán)(8)的外壁上套有橫截面為環(huán)形的限位內(nèi)套(9)，在 限位內(nèi)套(9)的外壁上套有一個限位外套(10)，限位外套(10)通過螺 釘與限位內(nèi)套(9)連接。
專利摘要一種頂驅(qū)下套管裝置，應(yīng)用于采用頂部驅(qū)動鉆井裝置下套管施工作業(yè)中。特征是在心軸的下端螺紋連接有卡瓦心軸和導(dǎo)向頭。在心軸的下端外壁上套有活塞，在活塞的外部有活塞缸，在活塞缸下端固定有下端蓋，下端蓋中心孔與活塞下端的圓筒體外壁之間滑動密封配合。在活塞缸壁上有高壓流體的進(jìn)口和出口?；钊露伺c卡瓦頂部連接?？ㄍ呦露藘?nèi)側(cè)有斜面。當(dāng)液壓驅(qū)動活塞、卡瓦向下滑動時(shí)，卡瓦向外張開，進(jìn)而卡緊套管內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)動力向套管柱的可靠傳遞。效果是能簡化下套管作業(yè)流程，能及時(shí)旋轉(zhuǎn)套管柱和循環(huán)泥漿，能提高下套管生產(chǎn)效率，提高安全性，增強(qiáng)了下套管作業(yè)的自動化程度。
文檔編號E21B7/20GK201372722SQ20092010589
公開日2009年12月30日 申請日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者張國田, 張宏英, 李興杰, 李美華, 謝宏峰 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;北京石油機(jī)械廠