一種籠式錨定卡瓦及封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種籠式錨定卡瓦，包括設(shè)有內(nèi)腔的卡瓦體，所述卡瓦體的外周面上設(shè)有錨固齒，所述卡瓦體的材料為低碳合金鋼。本實(shí)用新型還提供一種封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)，包括安裝在封隔器心軸上的上錐體、卡瓦和下錐體，所述卡瓦為如上所述的籠式錨定卡瓦，所述上錐體的下端從卡瓦體的上端伸入內(nèi)腔中、并與卡瓦體為錐面配合，所述下錐體的上端從卡瓦體的下端伸入內(nèi)腔中、并與卡瓦體為錐面配合。本申請中，卡瓦體采用低碳合金鋼后，其自身具有較好的彈性，故其在封隔器坐封時能夠順利地張開、以使錨固齒完全地錨定套管，其在封隔器解封時能夠順利地回彈收縮，使得籠式錨定卡瓦的產(chǎn)品性能得到了較大的提高，滿足了封隔器在高壓環(huán)境下的使用要求。
【專利說明】
一種籠式錨定卡瓦及封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及井下工具制造領(lǐng)域，特別是涉及一種籠式錨定卡瓦及封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]封隔器是一種用于封隔管柱與井眼之間、以及管柱與管柱之間的環(huán)形空間的井下工具，主要包括心軸、膠筒、活塞、活塞套、上錐體、卡瓦、下錐體等零部件;其中，上錐體、卡瓦和下錐體構(gòu)成了封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)?？ㄍ甙惭b在上錐體和下錐體之間，上錐體和下錐體再與封隔器的其他零部件相連接。
[0003]在生產(chǎn)過程中，封隔器隨完井管柱下井到位后，通過投球或下入堵塞器封堵油管和環(huán)空的通道。封隔器坐封時，從油管打壓，流體經(jīng)封隔器心軸的傳壓孔進(jìn)入液壓缸;在液壓的作用下，封隔器活塞上的坐封剪切銷釘首先被剪斷，故活塞下行推動上錐體下行，使得上錐體和下錐體之間的間距逐漸減小，故卡瓦的上下兩端向外張開，使卡瓦錨定在套管的管壁上。封隔器解封時，上錐體和下錐體復(fù)位，則卡瓦的上下兩端回彈收縮、與管壁相脫離。因此，卡瓦的張開性能和回彈收縮性能的好壞直接影響到油井的產(chǎn)量和生產(chǎn)安全。
[0004]但是，大多數(shù)封隔器的卡瓦存在以下缺陷:由于材料性能的差異和使用環(huán)境的不同，卡瓦經(jīng)常不能完全錨定在套管的管壁上，故卡瓦也就不能起到將封隔器固定于套管的作用。目前，油水井對封隔器使用性能的要求越來越高，如何提高卡瓦張開時完全錨定套管、并能順利回彈收縮的性能就顯得愈發(fā)重要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種籠式錨定卡瓦，其在封隔器坐封時完全地錨定套管、并在封隔器解封時能夠順利地回彈收縮。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種籠式錨定卡瓦，包括設(shè)有內(nèi)腔的卡瓦體，所述卡瓦體的外周面上設(shè)有錨固齒，所述卡瓦體的材料為低碳合金鋼。
[0007]進(jìn)一步地，所述卡瓦體的上下兩端均開設(shè)有多道軸向延伸、徑向貫通的彈性槽，位于卡瓦體上端側(cè)的彈性槽的上端向上延伸至卡瓦體的上端面處，位于卡瓦體下端側(cè)的彈性槽的下端向下延伸至卡瓦體的下端面處。
[0008]優(yōu)選地，所述彈性槽通過線切割的加工方式形成在卡瓦體上。
[0009]優(yōu)選地，所述彈性槽的軸向長度LI與卡瓦體的軸向長度L2之間的關(guān)系為:LI=0.8L2?0.95L2o
[0010]進(jìn)一步地，所述錨固齒齒尖的外表面上設(shè)有滲碳層。
[0011]本實(shí)用新型要解決的另一問題在于提供一種封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)，封隔器在坐封時卡瓦能夠順利地張開錨定在套管上，封隔器在解封時卡瓦能夠順利地收回，從而保證封隔器的使用性能。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)，包括安裝在封隔器心軸上的上錐體、卡瓦和下錐體，所述卡瓦為如上所述的籠式錨定卡瓦，所述上錐體的下端從卡瓦體的上端伸入內(nèi)腔中、并與卡瓦體為錐面配合，所述下錐體的上端從卡瓦體的下端伸入內(nèi)腔中、并與卡瓦體為錐面配合。
[0013]進(jìn)一步地，所述上錐體和卡瓦體的連接處設(shè)有多個周向均勻分布的剪切銷，所述卡瓦體的上端開設(shè)有多個周向均勻分布的限位槽，所述剪切銷穿設(shè)在限位槽中。
[0014]進(jìn)一步地，所述下錐體和卡瓦體的連接處設(shè)有多個周向均勻分布的固定銷，所述卡瓦體的下端開設(shè)有多個周向均勻分布、且軸向延伸的限位導(dǎo)向槽，所述固定銷穿設(shè)在限位導(dǎo)向槽中。
[0015]如上所述，本實(shí)用新型涉及的籠式錨定卡瓦及封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)，具有以下有益效果:
[0016]籠式銷定卡瓦的材料采用低碳合金鋼，其材料性能良好，淬透性較高，無回火脆性，焊接性相當(dāng)好，形成冷裂的傾向很小，可切削性及冷應(yīng)變塑性良好，故卡瓦體自身具有較好的彈性，因此，當(dāng)封隔器坐封時，在上錐體和下錐體的相向作用下，卡瓦體的上下兩端能夠順利地向外張開，使得卡瓦體外周面上的錨固齒能夠完全錨定在套管的管壁上，進(jìn)而將封隔器可靠地固定于套管上；當(dāng)封隔器解封時，上錐體和下錐體復(fù)位，由于卡瓦體自身的彈性作用，故卡瓦體的上下兩端自動回彈收縮復(fù)位。所以，本申請中籠式錨定卡瓦的產(chǎn)品性能得到了較大的提高，滿足了封隔器在高壓環(huán)境下的使用要求。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型中籠式錨定卡瓦的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1的俯視圖。
[0019]圖3為圖1的仰視圖。
[0020]圖4為圖1的剖視圖。
[0021 ]圖5為圖1中籠式錨定卡瓦錨固齒齒尖表面熱處理圖。
[0022]圖6為本實(shí)用新型中封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]元件標(biāo)號說明
[0024]I卡瓦體
[0025]11彈性槽
[0026]12限位槽
[0027]13限位導(dǎo)向槽
[0028]2錨固齒
[0029]3上錐體
[0030]4下錐體[0031 ]5 心軸
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0033]須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0034]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種籠式錨定卡瓦，包括設(shè)有內(nèi)腔的卡瓦體1，所述卡瓦體I的外周面上設(shè)有錨固齒2，所述卡瓦體I的材料為低碳合金鋼。如圖6所示，本實(shí)用新型還提供一種封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)，包括由上至下依次相連的上錐體3、卡瓦和下錐體4，所述卡瓦為如上所述的籠式錨定卡瓦，所述上錐體3的下端從卡瓦體I的上端伸入內(nèi)腔中，且上錐體3的外周面與卡瓦體I的內(nèi)周面為錐面配合，所述下錐體4的上端從卡瓦體I的下端伸入內(nèi)腔中，且下錐體4的外周面與卡瓦體I的內(nèi)周面為錐面配合；當(dāng)上錐體3、卡瓦和下錐體4裝配構(gòu)成封隔器的卡瓦機(jī)構(gòu)后，再將該卡瓦機(jī)構(gòu)作為整體安裝在封隔器的心軸5上。
[0035]進(jìn)一步地，如圖1和圖2所示，所述上錐體3和卡瓦體I的連接處設(shè)有六個周向均勻分布的剪切銷，所述卡瓦體I的上端開設(shè)有六個周向均勻分布的限位槽12，所述剪切銷穿設(shè)在限位槽12中，實(shí)現(xiàn)上錐體3和卡瓦體I之間的軸向限位和徑向限位。
[0036]更進(jìn)一步地，如圖1和圖3所示，所述下錐體4和卡瓦體I的連接處設(shè)有六個周向均勻分布的固定銷，所述卡瓦體I的下端開設(shè)有六個周向均勻分布、且軸向延伸的限位導(dǎo)向槽13，所述固定銷穿設(shè)在限位導(dǎo)向槽13中，實(shí)現(xiàn)下錐體4與卡瓦體I之間的軸向?qū)蚝蛷较蛳尬弧?br>[0037]本申請涉及的籠式錨定卡瓦和封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)的工作原理為:
[0038]封隔器坐封時，在液壓作用下，活塞上的坐封剪切銷首先被剪斷，活塞下行推動上錐體3下行，則穿設(shè)在卡瓦體I上端限位槽12中的剪切銷被剪斷，上錐體3繼續(xù)下行，使得上錐體3和下錐體4之間的間距不斷減小，故上錐體3和下錐體4雙向作用于卡瓦體I。由于卡瓦體I的材料采用低碳合金鋼，低碳合金鋼材料性能良好，淬透性較高，無回火脆性，焊接性相當(dāng)好，形成冷裂的傾向很小，可切削性及冷應(yīng)變塑性良好，故卡瓦體I自身具有較好的彈性，因此，當(dāng)封隔器坐封時，在上錐體3和下錐體4的相向作用下，并通過上錐體3與卡瓦體I的錐面配合以及下錐體4與卡瓦體I的錐面配合，使得卡瓦體I的上下兩端能夠順利地向外張開，從而使得卡瓦體I外周面上的錨固齒2能夠完全錨定在套管的管壁上，進(jìn)而將封隔器可靠地固定于套管上。當(dāng)封隔器解封時，心軸5首先帶動套筒上行，解除對封隔器中膠筒的壓縮、使膠筒回彈復(fù)位;之后帶動活塞及上錐體3上移脫離卡瓦體I，由于卡瓦體I自身的彈性作用，故卡瓦體I的上下兩端自動回彈收縮復(fù)位，解除對封隔器的錨定。所以，本申請中籠式錨定卡瓦的產(chǎn)品性能得到了較大的提高，滿足了封隔器在各種井況下的使用要求，特別是滿足了封隔器在高壓環(huán)境下的使用要求。
[0039]另外，在封隔器坐封的過程中，卡瓦體I相對于下錐體4而言具有沿卡瓦體I軸向下行的運(yùn)動，而在封隔器解封的過程中，卡瓦體I相對于下錐體4而言具有沿卡瓦體I軸向上行的運(yùn)動，在卡瓦體I沿其軸向相對于下錐體4下行或上行時，通過固定銷和設(shè)在卡瓦體I下端處的限位導(dǎo)向槽13的相互配合可保證卡瓦體I只能沿其軸向下行或上行，進(jìn)而起到很好的軸向?qū)蜃饔?，提高封隔器坐封或解封時各機(jī)構(gòu)之間運(yùn)動的可靠性。因此，開設(shè)在卡瓦體I下端的限位導(dǎo)向槽13的軸向長度要大于開設(shè)在卡瓦體I上端的限位槽12的軸向長度。
[0040]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型還提供一種籠式錨定卡瓦的加工工藝，依次包括以下步驟:
[0041]A、粗車卡瓦體I的內(nèi)輪廓和外輪廓，如圖4所示，初步在卡瓦體I的外周面上車加工出銷固齒2;
[0042]B、超聲波探傷，能夠準(zhǔn)確、便捷、無損傷地檢測出卡瓦體I內(nèi)部是否存在裂紋、夾雜、氣孔、砂眼等缺陷；
[0043]C、精車卡瓦體I的內(nèi)輪廓和外輪廓，使卡瓦體I的各尺寸精度都符合要求；
[0044]D、熱處理:如圖5所示，兩個區(qū)域A為熱處理區(qū)域，即對卡瓦體I外周面上錨固齒2的齒尖表面采用表面滲碳淬火低溫回火，從而形成覆蓋在錨固齒2齒尖外表面的滲碳層，使得卡瓦體I外周面上錨固齒2的齒尖表面獲得較高硬度、且錨固齒2齒尖表面滲碳層的硬度應(yīng)大于套管的硬度；因此，當(dāng)封隔器坐封、卡瓦體I向外張開時，錨固齒2能夠可靠地錨定在套管的管壁上；
[0045]E、在卡瓦體I的上下兩端處線切割加工槽；如圖1至圖3所示，割出形成在卡瓦體I上端處的12道彈性槽11、以及形成在卡瓦體I下端處的12道彈性槽11，所述彈性槽11沿卡瓦體I的軸向延伸、并沿卡瓦體I的徑向貫通卡瓦體I，位于卡瓦體I上端側(cè)的彈性槽11的上端向上延伸至卡瓦體I的上端面處，位于卡瓦體I下端側(cè)的彈性槽11的下端向下延伸至卡瓦體I的下端面處;通過在卡瓦體I的上端處和下端處都設(shè)置12道周向均勻分布的彈性槽11，可進(jìn)一步保證卡瓦體I在封隔器坐封時能夠順利地張開錨定套管、以及在封隔器解封時能夠順利地回彈收縮解除錨定；
[0046]F、卡瓦采用磁粉探傷將產(chǎn)品予以磁化，利用其缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征，依磁粉的分布狀態(tài)顯示出被測卡瓦的表面缺陷和近表面缺陷，最后對卡瓦的缺陷進(jìn)行修補(bǔ)，從而大大提高卡瓦的質(zhì)量。
[0047]進(jìn)一步地，所述步驟E中，線切割出的彈性槽11的軸向長度LI與卡瓦體I的軸向長度L2之間的關(guān)系為:LI = 0.8L2?0.95L2，也就是說，位于卡瓦體I上端處的12道彈性槽11的下端都延伸至卡瓦體I的下段處，位于卡瓦體I上端處的12道彈性槽11的下端都延伸至卡瓦體I的下段處，更加有利于封隔器坐封時卡瓦體I上下兩端的張開、以及封隔器解封時卡瓦體I上下兩端的回彈收縮。
[0048]優(yōu)選地，為了保證卡瓦體I的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，如圖2所示，在相鄰的兩個限位槽12之間線切割兩道彈性槽11;如圖3所示，在相鄰的兩個限位導(dǎo)向槽13之間線切割兩道彈性槽11。
[0049]綜上所述，本申請中的卡瓦體I采用了低碳合金鋼后具有較好的張開及回彈性能，同時卡瓦體I表面的錨固齒2的齒尖表面進(jìn)行滲碳后淬火處理，使得錨固齒2的齒尖硬度達(dá)到要求，故本申請中的籠式錨定卡瓦芯部硬度較低，韌性好，不易折斷，便于張開和回彈，而籠式錨定卡瓦的錨固齒齒尖較硬，便于其錨固在管壁上。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0050]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種籠式錨定卡瓦，包括設(shè)有內(nèi)腔的卡瓦體(I)，所述卡瓦體(I)的外周面上設(shè)有錨固齒(2)，其特征在于:所述卡瓦體(I)的材料為低碳合金鋼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠式錨定卡瓦，其特征在于:所述卡瓦體(I)的上下兩端均開設(shè)有多道軸向延伸、徑向貫通的彈性槽(11)，位于卡瓦體(I)上端側(cè)的彈性槽(11)的上端向上延伸至卡瓦體(I)的上端面處，位于卡瓦體(I)下端側(cè)的彈性槽(11)的下端向下延伸至卡瓦體(I)的下端面處。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的籠式錨定卡瓦，其特征在于:所述彈性槽(11)通過線切割的加工方式形成在卡瓦體(I)上。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的籠式錨定卡瓦，其特征在于:所述彈性槽(11)的軸向長度LI與卡瓦體(I)的軸向長度L2之間的關(guān)系為:LI =0.8L2?0.95L2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠式錨定卡瓦，其特征在于:所述錨固齒(2)齒尖的外表面上設(shè)有滲碳層。6.—種封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)，包括安裝在封隔器心軸(5)上的上錐體(3)、卡瓦和下錐體(4)，其特征在于:所述卡瓦為如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的籠式錨定卡瓦，所述上錐體(3)的下端從卡瓦體(I)的上端伸入內(nèi)腔中、并與卡瓦體(I)為錐面配合，所述下錐體(4)的上端從卡瓦體(I)的下端伸入內(nèi)腔中、并與卡瓦體(I)為錐面配合。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述上錐體(3)和卡瓦體(I)的連接處設(shè)有多個周向均勻分布的剪切銷，所述卡瓦體(I)的上端開設(shè)有多個周向均勻分布的限位槽(12)，所述剪切銷穿設(shè)在限位槽(12)中。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述下錐體(4)和卡瓦體(I)的連接處設(shè)有多個周向均勻分布的固定銷，所述卡瓦體(I)的下端開設(shè)有多個周向均勻分布、且軸向延伸的限位導(dǎo)向槽(13)，所述固定銷穿設(shè)在限位導(dǎo)向槽(13)中。
【文檔編號】E21B33/129GK205422632SQ201620203282
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】方群, 陸如東, 李書訓(xùn)
【申請人】上海尊優(yōu)自動化設(shè)備有限公司