带压起下管串的卡瓦装置.pdf

一种带压起下管串的卡瓦装置，用于石油天然气钻井和修井工程作业，属于石油天然气钻采设备的制造技术领域，本实用新型包括固定卡瓦和游动卡瓦机构，由蜗杆带动具有四个偏心槽的涡轮转动，偏心槽驱使卡瓦牙和卡瓦牙座沿着相互垂直的四个滑槽做径向运动，卡紧管串或松开管串，本实用新型在固定卡瓦和游动卡瓦机构中还设计了自动对中机构，在井口微偏斜的情况下，能实现固定卡瓦和游动卡瓦与井口的自动对中，本实用新型的卡瓦装置解决了现有技术在井口微有偏斜时不能同步对中的问题，具有良好的四块卡瓦对称、对中和四块卡瓦开关同步的特点。

1.  一种带压起下管串的卡瓦装置，包括固定卡瓦机构和游动卡瓦机构，其特征在于：
a、所述固定卡瓦机构和游动卡瓦机构包括滑槽体、卡瓦座、蜗轮、蜗杆、油马达、卡瓦牙、连杆和连接销，在蜗轮上设置有四个偏心槽，卡瓦牙由燕尾槽与卡瓦座连接，卡瓦座通过连杆、连杆销与具有偏心槽的蜗轮连接，连接销设置在偏心槽中；
b、所述固定卡瓦机构的自动对中机构由上部接头、上部接头盖板、过渡接头、过渡接头盖板和安装固定架组成，固定卡瓦机构的自动对中机构设置在固定卡瓦机构的下端，在上部接头与过渡接头之间有纵向间隙，在过渡接头与安装固定架之间有横向间隙；
c、所述游动卡瓦机构的自动对中机构包括活塞杆防磨衬套和壳体防磨衬套，游动卡瓦机构的自动对中机构设置在游动卡瓦壳体的连接孔中，在活塞杆防磨衬套和壳体防磨衬套之间留有间隙。

2.  根据权利要求1所述的带压起下管串的卡瓦装置，其特征在于：所述固定卡瓦和游动卡瓦机构的防上顶力卡瓦与承受向下载荷的卡瓦设置在同一体内。

3.  根据权利要求1所述的带压起下管串的卡瓦装置，其特征在于：所述固定卡瓦和游动卡瓦机构设置的滑槽体有四个相互垂直的滑槽。

4.  根据权利要求1所述的带压起下管串的卡瓦装置，其特征在于：所述上部接头的上端与固定卡瓦壳体的下端连接，下端通过上部接头盖板与过渡接头的上端连接，过渡接头的下端由过渡接头盖板与安装固定架连接。

带压起下管串的卡瓦装置
技术领域：
一种带压起下管串的卡瓦装置，用于石油天然气钻井和修井工程的不压井带压起下管串，属于石油天然气钻采设备的制造技术领域。
背景技术：
在现有技术中，在钻井过程中和修井作业时，为了不让井内的流体在作业的过程中喷出来，都需要先进行压井作业，然后才能进行起下管串作业，目前采用的压井起下井内管串作业技术的优点是：可以保证起下管串作业过程的安全，缺点是：由于井筒液柱压力高于地层孔隙压力，因此，井筒中的液体会进入地层，并对油气储层造成严重的污染；现有技术中，国外也有用于不压井起下管串的装置，其卡瓦装置的四块卡瓦主要是采用液压油缸的推动，沿直立斜面或锥面上下运动，实现卡瓦的打开和卡紧，其缺点是：由于四块卡瓦是沿直立斜面或锥面上下运动，如果井口不偏斜的情况，四块卡瓦牙可以有效的卡紧管柱，顺利的完成起下管串的作业，如果井口稍微偏斜，游动卡瓦和固定卡瓦的四块卡瓦牙将会产生错位，不能对中，不在同一平面内，有的卡瓦牙将不能进入卡瓦牙座内，则不能卡紧管串，由此不但不能完成不压井起下钻作业，还可能诱发井喷失控事故。
发明内容：
本实用新型是针对现有技术的缺点，设计了一种在一个涡轮上由偏心机构驱使卡瓦牙和卡瓦牙座沿着相互垂直的四个滑槽做整体径向运动，并在固定卡瓦和游动卡瓦中设置有自动对中机构的带压起下管串的卡瓦装置。
本实用新型包括固定卡瓦机构和游动卡瓦机构，固定卡瓦和游动卡瓦机构的内部结构相同，固定卡瓦和游动卡瓦机构的防上顶力卡瓦与承受向下载荷的卡瓦设置在同一壳体内，在固定卡瓦和游动卡瓦机构中都设置有自动对中机构，固定卡瓦的自动对中机构安装在固定卡瓦机构的下端，自动对中机构包括上部接头，过渡接头和安装固定架构成，在上部接头与过渡接头之间有纵向间隙，在过渡接头与安装固定架之间有横向间隙；
游动卡瓦机构的自动对中机构设置在游动卡瓦壳体的两个连接孔中，游动卡瓦壳体由两个连接孔设置在两根主液压缸的上端，在游动卡瓦壳体中的壳体防磨衬套和活塞杆防磨衬套之间留有调整间隙；
本实用新型的安装：将固定卡瓦对中机构的过渡接头与安装固定架的滑槽对中，然后用固定盖板使过渡接头与安装固定架连接，对中机构的上部接头与固定卡瓦壳体的下端连接，游动卡瓦壳体上的两个连接孔与主液压缸的上端连接；主液压缸固定于设备的固定架上，固定架安装在钻台的台面；
固定卡瓦的对中：起下管串时，如果卡瓦中心与井口不对中，管串的偏斜力使固定卡瓦对中机构的上部接头在过渡接头中做纵向的位移调整，或者在安装固定架中做横向的调整，达到对中井口的目的；
游动卡瓦的对中：如果卡瓦中心与井口不在同一垂直线上，在管串的偏斜力作用下，游动卡瓦壳体可以在壳体防磨衬套和活塞杆防磨衬套之间的间隙实现位移，达到游动卡瓦自动对中目的；
卡瓦的卡紧和松开动作：卡紧时，油马达通过蜗杆带动涡轮逆时针转动，连接销在偏心槽的引导下，使连杆逐渐将卡瓦牙座和卡瓦牙推向中心，卡紧管串；松开时，切换油马达进油方向，使蜗杆带动涡轮顺时针转动，连接销在偏心槽的引导下，使连杆逐渐将卡瓦牙座和卡瓦牙推离中心，松开管串。
本实用新型的优点是：四块卡瓦牙座和卡瓦牙是在整体加工的相互垂直的四个滑槽内移动，卡瓦牙和卡瓦牙座的动作是靠一个带有四个偏心槽的涡轮驱动，解决了卡瓦的对称、对中和卡瓦开关的同步问题；在井口微偏斜的情况下，在偏斜力的作用下，固定卡瓦和游动卡瓦能够自动对中。
附图说明：
图1为本实用新型固定卡瓦对中机构正面放大剖视安装结构图。
图2为本实用新型图1的俯视局部剖视结构示意图
图3为本实用新型游动卡瓦机构俯视装配结构示意图。
图4为本实用新型图3中卡瓦牙15和卡瓦牙座10放大组装示意图。
图5为游动卡瓦对中机构与活塞杆的放大连接剖视结构图。
图6为本实用新型在设备上的安装位置示意图。
具体实施方式：
下面结合附图给出本实用新型的实施例，本实用新型包括固定卡瓦机构和游动卡瓦机构，固定卡瓦和游动卡瓦机构的内部结构相同，固定卡瓦和游动卡瓦机构的防上顶力卡瓦与承受向下载荷的卡瓦设置在同一壳体内，在固定卡瓦和游动卡瓦机构中都设置有自动对中机构；固定卡瓦和游动卡瓦机构包括卡瓦壳体、滑槽体9、卡瓦座10、蜗轮11、蜗杆13、油马达14、卡瓦牙15、连杆16和连接销17，在滑槽体9上有四个相互垂直的滑槽，在蜗轮11上设置有四个偏心槽18，卡瓦牙15通过燕尾槽与卡瓦座10连接，卡瓦座10由连杆16通过连接销17与具有偏心槽18的涡轮11连接，连接销17设置在偏心槽18中，连接销17可在偏心槽18中滑动；
固定卡瓦机构的自动对中机构安装在固定卡瓦壳体的下端，固定卡瓦的自动对中机构由上部接头1、上部接头盖板2、过渡接头3、过渡接头盖板5和安装固定架6组成，上部接头1的上端与固定卡瓦壳体的下端连接，上部接头1的下端通过上部接头盖板2与过渡接头3的上端连接，上部接头1与过渡接头3之间设计有纵向间隙7，过渡接头3的下端与安装固定架6由过渡接头盖板5连接，过渡接头3与安装固定架6之间设置有横向间隙4；上部接头1在管串偏斜力的作用下，可在过渡接头3上端的调整间隙7中做纵向移动；过渡接头3在管串偏斜力作用下，可在安装固定架6上端的横向间隙4中做横向移动；
游动卡瓦机构的自动对中机构设置在游动卡瓦壳体8的连接孔12中，包括活塞杆防磨衬套20和壳体防磨衬套22，游动卡瓦壳体8的连接孔12设置在两根主液压缸23上端的活塞杆19的上端，在活塞杆19外圆上套有活塞杆防磨衬套20，游动卡瓦壳体8的连接孔12中装有壳体防磨衬套22，在活塞杆防磨衬套20和壳体防磨衬套22之间留有间隙21，在井口不对中的情况下，在偏移力的作用下可以实现游动卡瓦的自动对中；
本实用新型的安装：先使固定卡瓦对中机构的过渡接头3的下端与安装固定架6的滑槽对中，然后用过渡接头盖板5将过渡接头3的下端与安装固定架6连接，过渡接头3的上端由上部接头盖板2与上部接头1的下端连接，固定卡瓦对中机构的上部接头1与固定卡瓦壳体的下端连接；游动卡瓦外壳8由连接孔12与主液压缸23的活塞杆上端连接；主液压缸23安装在设备的固定架上，固定架固定于钻台面；
固定卡瓦自动对中的实现：起下管串时，如果卡瓦中心与井口中心线不在同一垂直线上，在管串的偏斜力作用下，如果是纵向不对中，上部接头1在过渡接头3中的纵向间隙7中做纵向的位移调整，如果是横向不对中，过渡接头3在安装固定架6中的横向间隙4中做横向的位移调整，达到固定卡瓦对中井口的目的；
游动卡瓦自动对中的实现：如果卡瓦中心与井口中心线不在同一垂直线上，在管串的偏斜力作用下，游动卡瓦8的壳体防磨衬套22相对于活塞杆衬套20在调整间隙21中产生位移，达到游动卡瓦自动对中目的；
卡瓦卡紧动作实现：启动油马达14，由蜗杆13带动涡轮11逆时针转动，连接销17在偏心槽18中滑动，在偏心槽18的引导下，连接销17使连杆16逐渐将卡瓦牙座10和卡瓦牙15推向中心，卡紧管串；
卡瓦松开动作实现：切换油马达14进油方向，由蜗杆13带动涡轮11顺时针转动，连接销17在偏心槽18中滑动，在偏心槽18的引导下，连接销17使连杆16逐渐将卡瓦牙座10和卡瓦牙15推离中心，松开管串；
由于滑槽体9的相互垂直的四个滑槽是由一圆柱整体加工而成，保证了卡瓦牙15的对称和对中，四个偏心槽18在同一涡轮11上，保证了卡瓦开关的同步；
起升管串：游动卡瓦在下死点卡紧管串，松开固定卡瓦，在主液缸23的作用下，游动卡瓦升到上死点，卡紧固定卡瓦，松开游动卡瓦，在主液缸23的作用下，游动卡瓦下降到下死点，卡紧游动卡瓦，松开固定卡瓦，如此反复，将管串起出井内；
下入管串：游动卡瓦升至上死点卡紧管串，松开固定卡瓦，在主液缸23的作用下，游动卡瓦下降到下死点，卡紧固定卡瓦，松开游动卡瓦，在主液缸23的作用下，游动卡瓦上升到上死点，卡紧游动卡瓦，松开固定卡瓦，如此反复，将管串下入井内。