一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦的制作方法
【專利摘要】一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦，由防扭卡瓦座(1)、防扭卡瓦體(2)、液壓缸(3)、液壓控制系統(tǒng)(4)、防扭卡瓦牙(5)、支撐板(6)、導(dǎo)向桿(7)、扶正環(huán)(8)等組成。兩瓣防扭卡瓦座(1)可自由開合并與轉(zhuǎn)盤大方瓦互換，分瓣式防扭卡瓦體(2)與防扭卡瓦座(1)通過內(nèi)側(cè)面接觸可上下滑動(dòng)并設(shè)有周向防扭槽，防扭卡瓦牙(5)安裝在防扭卡瓦體(2)上可以卡持不同尺寸的石油管柱，液壓缸(3)安裝在防扭卡瓦座(1)上并與液壓控制系統(tǒng)(4)連接，液壓缸(3)的活塞桿與導(dǎo)向桿(7)同時(shí)固定在支撐板(6)上，扶正環(huán)(8)安裝在防扭卡瓦座(1)的居中位置。
【專利說明】一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油和天然氣鉆井過程中自動(dòng)卡持并固定鉆桿、鉆鋌或套管并可以防止管柱扭轉(zhuǎn)的一種井口液壓動(dòng)力工具，特別是具有與頂驅(qū)配套使用代替管柱動(dòng)力鉗拆、裝石油管柱的一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油和天然氣鉆井起、下鉆過程中，雙吊卡作業(yè)或單吊卡加手動(dòng)卡瓦作業(yè)方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代鉆井施工對高效、安全、環(huán)保等方面的要求，隨之出現(xiàn)的多功能鉆桿氣動(dòng)卡瓦、多功能管桿氣動(dòng)卡瓦和鉆鋌、套管氣動(dòng)卡瓦等大大提高了井口的操作安全性能、降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和提高了起、下鉆工作效率，但氣動(dòng)卡瓦無法滿足卡緊管柱直接拆卸扣時(shí)對石油管柱防止扭轉(zhuǎn)的要求，也無法實(shí)現(xiàn)卡緊、松開管柱時(shí)不同的卡持力要求，且存在動(dòng)作不平穩(wěn)、噪聲等問題；另一方面，為了滿足鉆機(jī)搬迀、安裝的需要，現(xiàn)代輕便型鉆機(jī)數(shù)量越來越多，特別是近幾年快速發(fā)展的煤層氣鉆井對中、淺井鉆機(jī)的設(shè)備配套提出了新的要求，需要最大程度地減少鉆臺(tái)設(shè)備配置，如去除笨重的鉆井管柱動(dòng)力鉗、鐵鉆工等井口設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的同時(shí)，提高鉆機(jī)自動(dòng)化控制水平。
[0003]中國專利:多功能桿管氣動(dòng)卡瓦(CN201020519940.9)和中國專利:多功能鉆井管柱氣動(dòng)卡瓦(CN201120039748.4)即為利用氣缸作為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)卡緊石油管柱的動(dòng)力卡瓦，由于氣源壓力較低，驅(qū)動(dòng)卡瓦體升降時(shí)主要實(shí)現(xiàn)了對管柱的承重作用而無法完全實(shí)現(xiàn)對管柱的防扭功能。又如中國專利:多功能液壓動(dòng)力卡瓦(201220149452.2)采用兩級(jí)液壓缸驅(qū)動(dòng)卡瓦體升降來卡緊石油管柱，具備了一定的防扭能力，但當(dāng)井深較淺管柱重量不大時(shí)普通液壓卡緊力也不夠大從而無法實(shí)現(xiàn)利用頂驅(qū)裝置直接拆卸石油管柱的功能。再如中國專利:閘板式雙向自緊密封卡瓦(CN201320238790.8)采用液壓缸和液壓控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)卡瓦牙雙向卡緊或松開油管，主要為油田油水井不壓井作業(yè)設(shè)備配套，只能卡持油管且不具備防扭功能，均不能實(shí)現(xiàn)頂驅(qū)鉆機(jī)卡緊管柱并直接拆卸扣的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦，不僅可用于鉆井起、下鉆過程中有效卡持并固定鉆桿、套管或鉆鋌等石油管柱，而且對于頂驅(qū)鉆機(jī)，由頂驅(qū)設(shè)備配合該液壓動(dòng)力卡瓦可以直接拆卸、旋接不同尺寸的石油管柱，從而取代鉆井管柱動(dòng)力鉗，簡化鉆臺(tái)設(shè)備配置。
[0005]本發(fā)明主要由防扭卡瓦座(I)、防扭卡瓦體(2)、液壓缸(3)、液壓控制系統(tǒng)(4)、防扭卡瓦牙(5)、支撐板(6)、導(dǎo)向桿(7)、扶正環(huán)(8)等組成。其特征在于:兩瓣防扭卡瓦座(I)可自由開合并與轉(zhuǎn)盤大方瓦互換，分瓣式防扭卡瓦體(2)與防扭卡瓦座(I)通過內(nèi)側(cè)面接觸可上下滑動(dòng)并設(shè)有周向防扭槽，防扭卡瓦牙(5)安裝在防扭卡瓦體(2)上可以卡持不同尺寸的石油管柱，液壓缸(3)安裝在防扭卡瓦座(I)上并與液壓控制系統(tǒng)(4)連接，液壓缸(3)的活塞桿與導(dǎo)向桿(7)同時(shí)固定在支撐板(6)上，扶正環(huán)(8)安裝在防扭卡瓦座(I)的居中位置。
[0006]本發(fā)明的有益效果在于:一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦不僅可以給石油管柱施加可靠的液壓卡緊力，保證卡緊或松開石油管柱時(shí)動(dòng)作更加平穩(wěn)，而且當(dāng)液壓動(dòng)力卡瓦卡緊石油管柱時(shí)，液壓控制系統(tǒng)工作壓力為高壓，防扭卡瓦牙(5)不僅有效卡緊石油管柱，同時(shí)提供了垂直方向的懸持力和防止管柱扭轉(zhuǎn)的周向扭矩，可以實(shí)現(xiàn)卡緊管柱時(shí)由頂驅(qū)設(shè)備直接拆、裝石油管柱；當(dāng)液壓動(dòng)力卡瓦松開管柱時(shí)，液壓控制系統(tǒng)為低壓工作，只需要提供支撐卡瓦體重量的垂直向上液壓力即可，液壓控制系統(tǒng)安全保護(hù)回路同時(shí)工作。高、低壓控制壓力和安全保護(hù)回路均可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，由司鉆一人控制，不僅簡化了鉆臺(tái)設(shè)各配置，而且提高了鉆井自動(dòng)化操作水平，液壓管線全部置于鉆臺(tái)面底部，鉆臺(tái)上沒有多余控制管線，井口操作更加安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦液壓控制系統(tǒng)原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]下面接合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0010]如附圖1、2所示的一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦，圖1為松開石油管柱的工作狀態(tài)。主要由防扭卡瓦座(I)、防扭卡瓦體(2)、液壓缸(3)、液壓控制系統(tǒng)(4)、防扭卡瓦牙(5)、支撐板(6)、導(dǎo)向桿(7)、扶正環(huán)(8)等組成。兩瓣防扭卡瓦座(I)可自由開合，分瓣式防扭卡瓦體(2)與防扭卡瓦座(I)通過內(nèi)側(cè)面接觸并可上下滑動(dòng)，防扭卡瓦牙(5)安裝在防扭卡瓦體(2)上，液壓缸(3)安裝在防扭卡瓦座(I)上并與液壓控制系統(tǒng)(4)連接，液壓缸(3)的活塞桿與導(dǎo)向桿(7)同時(shí)固定在支撐板(6)上，扶正環(huán)(8)安裝在防扭卡瓦座(I)的居中位置。
[0011]在常規(guī)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)的鉆井施工中，只有起、下鉆時(shí)才將石油管柱液壓動(dòng)力卡瓦安裝在轉(zhuǎn)盤大方瓦孔內(nèi)，正常鉆進(jìn)時(shí)需要將液壓動(dòng)力卡瓦取出。起、下鉆提升管柱前，司鉆控制圖中的液壓控制系統(tǒng)⑶中手動(dòng)換向閥(30)左位工作，減壓閥(31)低壓工作，液壓缸(3)活塞上行，帶動(dòng)導(dǎo)向桿(7)推動(dòng)支撐板(6)上升，從而拉動(dòng)防扭卡瓦體(2)沿防扭卡瓦座
(I)內(nèi)側(cè)面上行，分瓣式防扭卡瓦體(2)形成的圓逐漸增大，石油管柱先上提接卡再實(shí)現(xiàn)起、下鉆操作；反之，需要卡緊管柱拆卸扣時(shí)，司鉆控制手動(dòng)換向閥(30)右位工作，此時(shí)電磁閥(33)和電磁閥(32)左位工作，多作用增壓缸(34)持續(xù)增壓，液壓缸(3)活塞下行，帶動(dòng)導(dǎo)向桿(7)及支撐板(6)下降，從而拉動(dòng)防扭卡瓦體(2)沿防扭卡瓦座(I)內(nèi)側(cè)面下行，分瓣式防扭卡瓦體(2)形成的圓逐漸減小，直至抱合卡緊管柱為止，并可施加高壓有效卡緊石油管柱，起、下鉆過程中扶正環(huán)(8)可以隨時(shí)起到扶正石油管柱的作用，防止石油管柱外圓直接磨損防扭卡瓦座(I)，同時(shí)也避免管柱接箍磕碰到防扭卡瓦體(2)上的防扭卡瓦牙(5)等部件。
[0012]對于配備頂驅(qū)裝置的石油鉆機(jī)來說，液壓動(dòng)力卡瓦可以一直安裝在轉(zhuǎn)盤大方瓦孔內(nèi)不必取出，全部液壓控制系統(tǒng)管線均從鉆臺(tái)底部穿過，鉆臺(tái)面上沒有多余管線。正常鉆進(jìn)時(shí)用頂驅(qū)裝置控制鉆進(jìn)，液壓動(dòng)力卡瓦處于松開石油管柱的位置(如圖1所示)，需要起、下鉆或接單根操作時(shí)，司鉆控制液壓動(dòng)力卡瓦的手動(dòng)換向閥右位工作，同時(shí)多作用增壓缸持續(xù)增壓，液壓缸(3)活塞下行，推動(dòng)導(dǎo)向桿(7)拉動(dòng)支撐板(6)下降，帶動(dòng)防扭卡瓦體(2)沿防扭卡瓦座(I)內(nèi)側(cè)面下行，分瓣式防扭卡瓦體(2)形成的圓逐漸減小，直至抱合卡緊管柱為止，并施加高壓有效卡緊石油管柱，此時(shí)可以直接利用頂驅(qū)設(shè)備實(shí)現(xiàn)拆、裝石油管柱作業(yè)。管柱上、卸扣完成后，司鉆操作液壓控制系統(tǒng)手動(dòng)換向閥左位工作，使液壓缸(3)活塞上行，帶動(dòng)導(dǎo)向桿(7)推動(dòng)支撐板(6)上升，從而拉動(dòng)防扭卡瓦體(2)沿防扭卡瓦座(I)內(nèi)側(cè)面上行，分瓣式防扭卡瓦體(2)形成的圓逐漸增大，讓開通道，石油管柱可上行、下放實(shí)現(xiàn)正常起、下鉆操作，此時(shí)液壓控制系統(tǒng)為低壓工作。
[0013]本發(fā)明適用于所有類型的石油鉆機(jī)鉆盤，可用于卡持所有規(guī)格尺寸的鉆桿、鉆鋌和套管等石油管柱，在頂驅(qū)設(shè)備最大扭矩滿足使用要求的情況下可適用于任何類型的石油鉆機(jī)，取代石油管柱液壓動(dòng)力鉗，由頂驅(qū)設(shè)備配合液壓動(dòng)力卡瓦實(shí)現(xiàn)起、下鉆及鉆進(jìn)過程中拆裝石油管柱，大大提高石油鉆機(jī)的自動(dòng)化控制水平。
【權(quán)利要求】
1.一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦，其主要由防扭卡瓦座(I)、防扭卡瓦體(2)、液壓缸(3)、液壓控制系統(tǒng)(4)、防扭卡瓦牙(5)、支撐板(6)、導(dǎo)向桿(7)、扶正環(huán)(8)組成，其特征在于:兩瓣防扭卡瓦座(I)可自由開合并與轉(zhuǎn)盤大方瓦互換，分瓣式防扭卡瓦體(2)與防扭卡瓦座(I)通過內(nèi)側(cè)面接觸可上下滑動(dòng)并設(shè)有周向防扭槽，防扭卡瓦牙(5)安裝在防扭卡瓦體(2)上可以卡持不同尺寸的鉆井管柱，液壓缸(3)安裝在防扭卡瓦座(I)上并與液壓控制系統(tǒng)(4)連接，液壓缸(3)的活塞桿與導(dǎo)向桿(7)同時(shí)固定在支撐板(6)上，扶正環(huán)(8)安裝在防扭卡瓦座(I)的居中位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦，其特征在于:液壓控制系統(tǒng)(4)有多作用增壓缸和遠(yuǎn)程控制增、減壓裝置，可實(shí)現(xiàn)液壓動(dòng)力卡瓦卡緊或松開石油管柱時(shí)不同的壓力要求并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；起、下鉆提升管柱前，液壓控制系統(tǒng)(4)中手動(dòng)換向閥(30)左位工作，減壓閥(31)低壓工作，液壓缸(3)活塞上行，帶動(dòng)導(dǎo)向桿(7)推動(dòng)支撐板(6)上升，從而拉動(dòng)防扭卡瓦體(2)沿防扭卡瓦座(I)內(nèi)側(cè)面上行，分瓣式防扭卡瓦體(2)形成的圓逐漸增大，石油管柱先上提接卡再實(shí)現(xiàn)起、下鉆操作；反之，需要卡緊管柱拆卸扣時(shí)，控制手動(dòng)換向閥(30)右位工作，此時(shí)電磁閥(33)和電磁閥(32)左位工作，多作用增壓缸(34)持續(xù)增壓，液壓缸(3)活塞下行，帶動(dòng)導(dǎo)向桿(7)及支撐板(6)下降，從而拉動(dòng)防扭卡瓦體(2)沿防扭卡瓦座(I)內(nèi)側(cè)面下行，分瓣式防扭卡瓦體(2)形成的圓逐漸減小，直至抱合卡緊管柱為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦，其特征在于:液壓控制系統(tǒng)管線均安裝在卡瓦座側(cè)面和底面，鉆臺(tái)面上沒有多余液壓管線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦，其特征在于:由高、低壓控制的液壓動(dòng)力卡瓦可取代頂驅(qū)鉆機(jī)的管柱動(dòng)力鉗，頂驅(qū)設(shè)備配合液壓動(dòng)力卡瓦直接拆卸、旋接不同尺寸的石油管柱，簡化鉆臺(tái)設(shè)備配置；正常鉆進(jìn)時(shí)用頂驅(qū)裝置控制鉆進(jìn)，液壓動(dòng)力卡瓦處于松開石油管柱的位置，需要起、下鉆或接單根操作時(shí)，控制液壓動(dòng)力卡瓦的手動(dòng)換向閥右位工作，同時(shí)多作用增壓缸持續(xù)增壓，液壓缸(3)活塞下行，推動(dòng)導(dǎo)向桿(7)拉動(dòng)支撐板(6)下降，帶動(dòng)防扭卡瓦體(2)沿防扭卡瓦座(I)內(nèi)側(cè)面下行，分瓣式防扭卡瓦體(2)形成的圓逐漸減小，直至抱合卡緊管柱為止，并施加高壓有效卡緊石油管柱；管柱上、卸扣完成后，操作液壓控制系統(tǒng)手動(dòng)換向閥左位工作，使液壓缸(3)活塞上行，帶動(dòng)導(dǎo)向桿(7)推動(dòng)支撐板(6)上升，從而拉動(dòng)防扭卡瓦體(2)沿防扭卡瓦座(I)內(nèi)側(cè)面上行，分瓣式防扭卡瓦體(2)形成的圓逐漸增大，讓開通道，石油管柱可上行、下放實(shí)現(xiàn)正常起、下鉆操作，此時(shí)液壓控制系統(tǒng)為低壓工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可拆裝石油管柱的液壓動(dòng)力卡瓦，其特征在于:防扭卡瓦體(2)和防扭卡瓦牙(5)設(shè)計(jì)為快裝結(jié)構(gòu)，便于拆卸，可現(xiàn)場快速更換不同規(guī)格尺寸的鉆桿、鉆鋌或套管防扭卡瓦體(2)或防扭卡瓦牙(5)。
【文檔編號(hào)】E21B19/10GK204225800SQ201420679391
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】姜建勝 申請人:中國石油大學(xué)(北京)