專利名稱：鉆桿液壓動力卡瓦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鉆桿液壓動力卡瓦技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油或地質(zhì)鉆井過程中起下鉆桿的動力卡瓦；特別涉及一種鉆桿液壓動力卡瓦，屬鉆井配套設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)在油田或地質(zhì)鉆井起下鉆作業(yè)和下套管作業(yè)時，為了將作業(yè)的鉆桿、鉆鋌或套管卡住固定在井口處，利用液壓大鉗拆卸管具扣加減鉆具，大都采用雙吊卡作業(yè)或單吊卡加手提式卡瓦的作業(yè)方式。這些作業(yè)方式都存在工人勞動強(qiáng)度大，工作效率低，安全性能差等問題。特別是采用雙吊卡作業(yè)方式，容易造成單吊環(huán)起鉆引發(fā)的重大工程和人身事故等問題。手提式鉆桿卡瓦雖可稍微提高工作效率，但其自身重量較大，一般都在70公斤以上， 工人勞動強(qiáng)度特別大，鉆臺上要配備多名操作人員輪班。[0003]為了解決上述問題，有人對卡瓦做過改進(jìn)，如中國專利ZL 912^687. 9，名稱為 “一種石油鉆井施工用氣(液)動卡瓦”提供了一種可以卡持鉆桿、套管懸重并能傳遞轉(zhuǎn)盤動力扭矩及承座吊卡、帶有扶正裝置的多功能卡瓦，由于其工作高度高出鉆臺面較多、外置式動力缸占據(jù)空間大以及運(yùn)動易損件較多等原因，無法在現(xiàn)場得到大范圍的推廣。又如中國專利ZL92242347. 4，名稱為“半自動鉆柱卡瓦”，采用一種特殊設(shè)計的升降柱塞彈簧系統(tǒng)及兩塊不相聯(lián)的卡瓦錐座、三自由度的懸吊裝置，可實(shí)現(xiàn)全井段吊卡與卡瓦配套的起下鉆柱作業(yè)；并克服了引進(jìn)國外卡瓦技術(shù)配套難、安裝使用不便等問題。但該卡瓦是利用柱塞彈簧和操作人員施加的外力及自重實(shí)現(xiàn)卡瓦體的升降，工作高度較高，且同樣存在自動化程度低，工人勞動強(qiáng)度大，工作效率低、安全性能差等問題。另有中國專利ZL 02212500.0，名稱為“動力卡瓦”，提供了一種利用外置式氣缸為動力的鉆柱卡瓦，氣缸固定在大方瓦上面，氣管線懸掛在外面，卡瓦體實(shí)際工作高度高，不利于井口設(shè)備和人員的操作，且兩個氣缸采用獨(dú)立氣路，需要兩路共四根進(jìn)出氣管線連接，氣路管線較多，不但裝卸麻煩，并且擺放在鉆臺面上易于損壞。國外也有類似的氣動鉆桿動力卡瓦，工作高度均在600mm以上，井口進(jìn)行液壓大鉗拆卸鉆桿扣及擺放防噴盒等操作時相當(dāng)困難，使用時不適合我國國情。[0004]國內(nèi)也有利用液壓作為動力對卡瓦作過改進(jìn)的，如專利ZL97217M9. 1，名稱為 “液壓式油管卡瓦”，其特征是通過連桿安裝在活動盤上的卡瓦的結(jié)構(gòu)為空心雙錐度園錐體的一部分，且空心雙錐度園錐體的上錐度大、下錐度小，安裝在固定盤上的鎖環(huán)為園環(huán)形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁為雙錐度園錐體結(jié)構(gòu)，且上錐度小、下錐度大，使用時需要把底盤固定在井口上作業(yè)；再如專利號ZL200920274^4. 1，名稱為“旋轉(zhuǎn)式液壓卡瓦和使用這種卡瓦的旋轉(zhuǎn)式雙向液壓卡瓦”，該專利提供一種在管柱需要上、卸扣，或進(jìn)行打撈、套、磨、銑等旋轉(zhuǎn)作業(yè)時不需要松開卡瓦，卡瓦始終對管柱施加控制力，使管柱處于受控狀態(tài)，不容易發(fā)生竄管事故，增加作業(yè)的安全性工具。[0005]以上國內(nèi)的幾種改進(jìn)都是基于使用氣缸或液壓缸作為動力，都存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣液路管線繁多，維修不便等缺陷，同時在使用時需要吊進(jìn)轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心或直接安裝在井口上，不用時又要取出或吊走，具有使用不方便，安全性差等缺點(diǎn)。[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種使用液壓作為動力，利用舉升油缸帶動與提升臂相連接的卡瓦體進(jìn)行升降，并結(jié)合卡瓦體的外錐面與轉(zhuǎn)盤方補(bǔ)心的內(nèi)錐面的楔緊作用， 卡緊與松開鉆桿作業(yè)；同時利用旋轉(zhuǎn)油缸把卡瓦體運(yùn)移進(jìn)出井口中心，并具有自動刮泥功能，適合與自動化液壓鉆機(jī)配套使用的鉆桿液壓動力卡瓦。[0007]本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的的[0008]該鉆桿液壓動力卡瓦由刮泥托盤、刮泥盤、耐磨環(huán)、提升臂、上銷軸、連接片、下銷軸、卡瓦體、轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心、旋轉(zhuǎn)油缸、提升臂支架、油缸上支架、旋轉(zhuǎn)油缸支架，活動立柱、油缸下支架、舉升油缸和固定立柱組成；其特征在于卡瓦體由三片構(gòu)成，其中一片卡瓦體通過下銷軸、連接片和上銷軸懸掛在提升臂左端的下方；提升臂左端的上方安裝有刮泥托盤，刮泥托盤內(nèi)裝有刮泥盤，提升臂左端的中心孔內(nèi)安裝有耐磨環(huán)；提升臂的右端通過主軸轉(zhuǎn)銷安裝在提升臂支架上，提升臂支架通過支架背板固定在活動立柱上，支架背板上安裝有旋轉(zhuǎn)油缸支架，旋轉(zhuǎn)油缸的一端通過油缸轉(zhuǎn)銷與旋轉(zhuǎn)油缸支架上端連接，旋轉(zhuǎn)油缸的另一端通過油缸轉(zhuǎn)銷與提升臂連接；活動立柱安裝在固定立柱內(nèi)，活動立柱與固定立柱之間均布裝有四個導(dǎo)向滑塊，活動立柱通過油缸上支架、舉升油缸和油缸下支架與固定立柱連接；提升臂的右端上方裝有兩個安全銷。[0009]所述的卡瓦體內(nèi)弧面上裝有卡瓦牙；所述的刮泥托盤為對半式結(jié)構(gòu)，通過小銷軸與提升臂連接，并且可以90度旋轉(zhuǎn)，刮泥盤通過連接柱和緊固螺釘固定在刮泥托盤下方。[0010]所述的旋轉(zhuǎn)油缸和舉升油缸通過管線接頭與液壓控制單元連接；液壓控制單元由旋轉(zhuǎn)油缸雙路單向節(jié)流閥、旋轉(zhuǎn)油缸液控單向閥、旋轉(zhuǎn)油缸三位四通電磁閥、舉升油缸三位四通電磁閥、舉升油缸液控單向閥、舉升油缸雙路單向節(jié)流閥組成；液壓控制單元通過管線與鉆機(jī)主液壓系統(tǒng)連接。[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于[0012]該鉆桿液壓動力卡瓦一次性安裝固定在鉆井平臺上成為鉆機(jī)的一部分，液壓管線和電器控制線布置在鉆井平臺下方，不需要經(jīng)常起吊或拆卸，不影響鉆井作業(yè)的其它工作。 起下鉆作業(yè)時通過旋轉(zhuǎn)油缸把提升臂旋轉(zhuǎn)到水平位置，并把卡瓦體置于轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心內(nèi)，通過舉升油缸控制活動柱的升降，帶動卡瓦體升降并松開或卡緊鉆桿。起下鉆作業(yè)完成后，通過旋轉(zhuǎn)油缸把提升臂及卡瓦體旋轉(zhuǎn)移出工作位置，用安全銷固定后可以卸去油缸兩端壓力， 保持液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性并提高油缸使用壽命，且提升臂在?？课恢脮r不影響其它鉆井作業(yè)。在支撐盤上增設(shè)易裝拆的刮泥托盤并內(nèi)置刮泥盤，實(shí)現(xiàn)了刮泥和卡持鉆桿的雙重功能， 在降低勞動強(qiáng)度的同時提高了安全性能，大大提高了工作效率。液壓控制單元中增加了液控單向閥，保證了卡瓦體在張開狀態(tài)下不會因其它故障而突然下降，雙路單向節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)油缸上升和下降的速度，保持卡瓦體升降的平衡性以及與起下鉆作業(yè)的連貫性。該鉆桿液壓動力卡瓦通過更換不同類型的卡瓦牙，適用于不同規(guī)格的鉆桿起下鉆作業(yè)，并實(shí)現(xiàn)了鉆桿液壓動力卡瓦的多功能性，能與不同規(guī)格的自動化液壓鉆機(jī)、配置液壓頂驅(qū)的鉆機(jī)以及通過轉(zhuǎn)盤驅(qū)動的普通鉆機(jī)和修井機(jī)等配套使用，應(yīng)用范圍廣，功能性強(qiáng)，安全可靠。解決了現(xiàn)有卡瓦結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣液路管線繁多，維修不便；而且在使用時需要吊進(jìn)轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心或直接安裝在井口上，不用時又要取出或吊走，使用極不方便，安全性差的問題。[0013]
4[0014]圖1為鉆桿液壓動力卡瓦下降卡緊鉆桿時的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖2為鉆桿液壓動力卡瓦上升松開鉆桿時的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖3為鉆桿液壓動力卡瓦的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖4為鉆桿液壓動力卡瓦旋轉(zhuǎn)離開井口的結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖5為鉆桿液壓動力卡瓦的液壓控制單元原理圖。[0019]圖中1、刮泥托盤，2、刮泥盤，3、耐磨環(huán)，4、提升臂，5、上銷軸，6、連接片，7、下銷軸，8、卡瓦牙，9、卡瓦體，10、轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心，11、旋轉(zhuǎn)油缸，12、提升臂支架，13、油缸上支架，14、 旋轉(zhuǎn)油缸支架，15、支架背板，16、活動立柱，17、導(dǎo)向滑塊，18、油缸下支架，19、舉升油缸， 20、固定立柱，21、安全銷，22、主軸轉(zhuǎn)銷，23、油缸轉(zhuǎn)銷，24、連接柱，25、小銷軸，26、緊固螺釘，27、旋轉(zhuǎn)油缸雙路單向節(jié)流閥，28、旋轉(zhuǎn)油缸液控單向閥，29、旋轉(zhuǎn)油缸三位四通電磁閥， 30、舉升油缸三位四通電磁閥，31、舉升油缸液控單向閥，32、舉升油缸雙路單向節(jié)流閥。[0020]具體實(shí)施方式
[0021]該鉆桿液壓動力卡瓦由刮泥托盤1、刮泥盤2、耐磨環(huán)3、提升臂4、上銷軸5、連接片6、下銷軸7、卡瓦體9、轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心10、旋轉(zhuǎn)油缸11、提升臂支架12、油缸上支架13、旋轉(zhuǎn)油缸支架14，活動立柱16、油缸下支架18、舉升油缸19和固定立柱20組成。卡瓦體9由三片構(gòu)成，其中的一片卡瓦體9通過下銷軸7、連接片6和上銷軸5懸掛在提升臂4左端的下方； 提升臂4左端的上方安裝有刮泥托盤1，刮泥托盤1內(nèi)裝有刮泥盤2，提升臂4左端的中心孔內(nèi)安裝有耐磨環(huán)3 ；提升臂4的右端通過主軸轉(zhuǎn)銷22安裝在提升臂支架12上，提升臂支架12通過支架背板15固定在活動立柱16上，支架背板15上安裝有可以調(diào)節(jié)高度的旋轉(zhuǎn)油缸支架14，旋轉(zhuǎn)油缸11的一端通過油缸轉(zhuǎn)銷23與旋轉(zhuǎn)油缸支架14的上端連接，旋轉(zhuǎn)油缸11的另一端通過油缸轉(zhuǎn)銷23與提升臂4連接；活動立柱16安裝在固定立柱20內(nèi)，活動立柱16與固定立柱20之間均布裝有四個導(dǎo)向滑塊17，導(dǎo)向滑塊17與活動立柱16的外表面直接接觸，以減少滑動接觸面積，保證活動立柱16的升降平衡并減少摩擦阻力?；顒恿⒅?6通過油缸上支架13、舉升油缸19和油缸下支架18與固定立柱20連接；提升臂4的右端上方裝有兩個安全銷21，提升臂4在水平位置或旋轉(zhuǎn)位置都可能通過安全銷21與提升臂支架12固定(參見附圖1 4)。[0022]所述的卡瓦體9的內(nèi)弧面上裝有防滑的微型卡瓦牙8，可以根據(jù)不同的管桿選擇更換相應(yīng)的卡瓦牙8，適用于不同規(guī)格鉆桿的起下鉆作業(yè)。[0023]所述的刮泥托盤1為對半式結(jié)構(gòu)，通過小銷軸25與提升臂4連接，并且可以90度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)起鉆作業(yè)時，刮泥托盤1通過連接柱M和緊固螺釘沈把刮泥盤2固定在刮泥托盤 1下方，與刮泥托盤1內(nèi)部有一定的軸向和徑向浮動空間。[0024]所述的旋轉(zhuǎn)油缸11和舉升油缸19通過管線接頭與液壓控制單元連接，液壓控制單元由旋轉(zhuǎn)油缸雙路單向節(jié)流閥27、旋轉(zhuǎn)油缸液控單向閥觀、旋轉(zhuǎn)油缸三位四通電磁閥四、舉升油缸三位四通電磁閥30、舉升油缸液控單向閥31、舉升油缸雙路單向節(jié)流閥32組成(參見附圖5 )，液壓控制單元通過管線與鉆機(jī)主液壓系統(tǒng)連接。[0025]下面對該鉆桿液壓動力卡瓦的具體工作過程作進(jìn)一步地說明。[0026]1、安裝調(diào)試[0027]將鉆桿液壓動力卡瓦安放在鉆井平臺的預(yù)留孔內(nèi)，鎖緊固定螺栓，檢查液壓控制單元與旋轉(zhuǎn)油缸11、舉升油缸19及主供油管道的連接，檢查各銷軸的固定及潤滑情況。[0028]調(diào)節(jié)液壓控制單元中的旋轉(zhuǎn)油缸雙路單向節(jié)流閥27、舉升油缸雙路單向節(jié)流閥 32，使流量處于較小狀態(tài)，啟動舉升油缸三位四通電磁閥30，使活動立柱16上升到最高位置，啟動旋轉(zhuǎn)油缸三位四通電磁閥四，使提升臂4旋轉(zhuǎn)到水平位置(即從附圖4到附圖2)。 再多次升降活動立柱16，并逐步調(diào)節(jié)舉升油缸雙路單向節(jié)流閥32增大供油流量，達(dá)到與起下鉆桿同步的速度；調(diào)整旋轉(zhuǎn)油缸雙路單向節(jié)流閥27，使旋轉(zhuǎn)油缸11的旋轉(zhuǎn)速度以滿足提升臂4的旋轉(zhuǎn)時間要求。[0029]2、起下鉆作業(yè)[0030]安裝刮泥盤2 啟動旋轉(zhuǎn)油缸三位四通電磁閥四，使提升臂4旋轉(zhuǎn)到水平位置，啟動舉升油缸三位四通電磁閥30，使卡瓦體9下降夾緊鉆桿，卸開鉆桿接頭；逆時針旋轉(zhuǎn)緊固螺釘沈，把刮泥托盤1向外旋轉(zhuǎn)開后，安放刮泥盤2、再向內(nèi)旋轉(zhuǎn)刮泥托盤1與提升臂4貼平，并順時針旋轉(zhuǎn)緊固螺釘26，通過連接柱M把刮泥托盤1固定。[0031]起鉆作業(yè)時，司鉆操作用起鉆短接頭先掛住鉆桿，操作舉升油缸三位四通電磁閥 30使舉升油缸的底部進(jìn)油，同時上提鉆桿，利用鉆桿與卡瓦體9內(nèi)弧面上的微型卡瓦牙8的摩擦力，當(dāng)活塞上行，通過活動立柱16推動提升臂4并帶動卡瓦體9上升，同時利用卡瓦體 9的重力偏心和背部錐度，使三片卡瓦體9向外擴(kuò)開，讓開鉆桿通道，鉆桿上行；同時刮泥盤 2開始工作，將鉆桿上粘附的泥漿刮入井口。一具鉆桿提起后要卸螺桿扣時，停止大鉤提升， 操作舉升油缸三位四通電磁閥30，使舉升油缸19的上部進(jìn)油，活塞下行，通過活動立柱16 帶動提升臂4并帶動卡瓦體9下降，同時利用卡瓦體9的重力偏心和背部錐度，三片卡瓦體 9向中心集攏并卡緊鉆桿，此時開始卸螺桿扣。卸完螺桿扣并移走鉆桿后，起鉆短接頭再次與鉆桿連接并開始下一起鉆作業(yè)。[0032]下鉆作業(yè)時，卡瓦工作過程與起鉆作業(yè)時基本相同。先提住鉆桿，再操作舉升油缸三位四通電磁閥30使舉升油缸19的底部進(jìn)油，同時上提鉆桿，利用鉆桿與卡瓦牙8的摩擦力，活塞上行，通過活動立柱16推動提升臂4并帶動卡瓦體9上升，同時利用卡瓦體9的重力偏心和背部錐度，三片卡瓦體9向外擴(kuò)開，讓開鉆桿通道，鉆桿下行；卸螺桿扣要卡緊鉆桿時，操作舉升油缸三位四通電磁閥30使舉升油缸19的上部進(jìn)油，活塞下行，通過活動立柱16帶動提升臂4并帶動卡瓦體9下降，同時利用卡瓦體9的重力偏心和背部錐度，三片卡瓦體9向中心集攏并卡緊鉆桿。下鉆作業(yè)時不需要刮泥，可以先不安裝刮泥盤2。[0033]起下鉆作業(yè)完成后，按安裝的順序取下刮泥盤2，操作旋轉(zhuǎn)油缸三位四通電磁閥 29使旋轉(zhuǎn)油缸11的上部進(jìn)油，活塞縮回，提升臂4和卡瓦體9 一起旋轉(zhuǎn)到?？课恢?，插上安全銷21，使旋轉(zhuǎn)油缸三位四通電磁閥四處于中位位置并卸去旋轉(zhuǎn)油缸11的壓力。
權(quán)利要求1.該鉆桿液壓動力卡瓦由刮泥托盤(1)、刮泥盤(2)、耐磨環(huán)(3)、提升臂(4)、上銷軸 (5)、連接片(6)、下銷軸(7)、卡瓦體(9)、轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心(10)、旋轉(zhuǎn)油缸(11)、提升臂支架(12)、 油缸上支架(13)、旋轉(zhuǎn)油缸支架(14)，活動立柱(16)、油缸下支架(18)、舉升油缸(19)和固定立柱(20)組成；其特征在于卡瓦體(9)由三片構(gòu)成，其中一片卡瓦體(9)通過下銷軸 (7)、連接片(6)和上銷軸(5)懸掛在提升臂(4)左端的下方；提升臂(4)左端的上方安裝有刮泥托盤(1)，刮泥托盤(1)內(nèi)裝有刮泥盤(2)，提升臂(4)左端的中心孔內(nèi)安裝有耐磨環(huán) (3);提升臂(4)的右端通過主軸轉(zhuǎn)銷(22)安裝在提升臂支架(12)上，提升臂支架(12)通過支架背板(15)固定在活動立柱(16)上，支架背板(15)上安裝有旋轉(zhuǎn)油缸支架(14)，旋轉(zhuǎn)油缸(11)的一端通過油缸轉(zhuǎn)銷(23)與旋轉(zhuǎn)油缸支架(14)上端連接，旋轉(zhuǎn)油缸(11)的另一端通過油缸轉(zhuǎn)銷(23 )與提升臂(4 )連接；活動立柱(16 )安裝在固定立柱(20 )內(nèi)，活動立柱(16)與固定立柱(20)之間均布裝有四個導(dǎo)向滑塊(17)，活動立柱(16)通過油缸上支架 (13)、舉升油缸(19)和油缸下支架(18)與固定立柱(20)連接；提升臂(4)的右端上方裝有兩個安全銷(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿液壓動力卡瓦，其特征在于所述的卡瓦體(9)的內(nèi)弧面上裝有卡瓦牙(8);所述的刮泥托盤(1)為對半式結(jié)構(gòu)，通過小銷軸(25)與提升臂(4)連接， 可以90度旋轉(zhuǎn)，刮泥盤(2)通過連接柱(24)和緊固螺釘(26)固定在刮泥托盤(1)下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿液壓動力卡瓦，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)油缸(11)和舉升油缸(19)通過管線接頭與液壓控制單元連接；液壓控制單元由旋轉(zhuǎn)油缸雙路單向節(jié)流閥(27)、旋轉(zhuǎn)油缸液控單向閥(28)、旋轉(zhuǎn)油缸三位四通電磁閥(29)、舉升油缸三位四通電磁閥(30)、舉升油缸液控單向閥(31)、舉升油缸雙路單向節(jié)流閥(32)組成；液壓控制單元通過管線與鉆機(jī)主液壓系統(tǒng)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種起下鉆桿的動力卡瓦；屬鉆井配套設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。它由刮泥托盤、刮泥盤、提升臂、卡瓦體、旋轉(zhuǎn)油缸、提升臂支架、油缸上支架、旋轉(zhuǎn)油缸支架，活動立柱、油缸下支架、舉升油缸和固定立柱等組成?？ㄍ唧w懸掛在提升臂左端下方；提升臂左端上方安裝有刮泥托盤和刮泥盤，右端安裝在提升臂支架上，提升臂支架固定在活動立柱上；旋轉(zhuǎn)油缸的一端與旋轉(zhuǎn)油缸支架上端連接，另一端與提升臂連接；活動立柱通過油缸上下支架和舉升油缸與固定立柱連接。該鉆桿液壓動力卡瓦通過更換不同類型的卡瓦牙，適用于不同規(guī)格的鉆桿起下鉆作業(yè)，并實(shí)現(xiàn)了鉆桿液壓動力卡瓦的多功能性。解決了現(xiàn)有卡瓦結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣液路管線繁多，維修不便安全性差的問題。
文檔編號E21B19/10GK202249834SQ20112030365
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
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