CN104314485B - 一种采油井圆盘式气动卡瓦 - Google Patents
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Abstract
一种油井圆盘式气动卡瓦，由圆盘式卡瓦座(1)、卡瓦体(2)、气缸(3)、支撑盘(4)、连杆片(5)、上销轴(6)、下销轴(7)、刮油托盘(8)、刮油器(9)、扶正环(10)等组成。为整体式吊装结构，固定安装在采油井井口法兰上，动力端操作由司钻一人完成，采油井圆盘式气动卡瓦中的卡瓦体可以全自动上、下升降动作，能有效卡紧并悬持油管重量同时兼具起升油管时自动刮油等功能，气缸居中力大，设备装卸方便，操作简单，安全高效，性能优越。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种采油井起、下油管作业时自动卡持油管的井口自动化工具，特别是一种远程气动操作的依靠圆盘式卡瓦座和垂直作用气缸驱动的用于起、下油管作业时自动卡持油管的采油井圆盘式气动卡瓦。
背景技术
油田采油井井下作业(修井作业)时需要将井内的油管一根根取出，现有的采油井起、下油管作业大都采用双吊卡作业方式，即用一个吊卡卡持在油管接箍位置，或用卡瓦式吊卡卡持在油管接箍以下位置，然后提升或下降油管，待需要接入或拆卸下一根油管时，需要用另一个吊卡或卡瓦式吊卡悬持下一根油管，以次类推频繁更换吊卡进行起、下油管操作。这种施工作业方式存在工人劳动强度大、工作效率低、安全性能差等问题，特别是工人频繁更换吊卡时如果悬挂吊卡的两个吊环其中有一个没有挂好，而司钻没有发现即误操作上提油管的话，容易造成单吊环起钻引发井下全部油管的顿钻事故，造成管柱落井，具有重大的工程设备和人身事故隐患。
针对以上问题，中国专利：多用途管柱气动卡瓦(CN200820223023.9)公开了一种利用加强筋固定的空心体卡瓦座和加扭簧控制的卡瓦体共同作用来卡持管柱重量的气动卡瓦，以及中国专利：组合式油井作业用气动卡瓦(CN200520105076)、多功能杆管气动卡瓦(CN201020519940.9)、一种防扭转的钻铤套管气动卡瓦(CN201020519977.1)以及多功能钻井管柱气动卡瓦(CN201120039748.4)等专利均设计有配合不同钻机转盘尺寸的卡瓦座和卡瓦体，虽然都可以实现远程控制气动卡瓦卡紧或松开石油管柱，但是这些专利结构复杂，均采用导向杆机构增加了气动卡瓦的复杂程度，而且体积庞大无法安装到采油井井口，不能用于采油井小修作业时卡持小尺寸的油管。此外，中国发明专利：一种气动卡盘(CN103132928A)公开的一种由两个对称的卡瓦座和两个对称的半圆形悬挂盘及多个卡瓦体结构的钻杆卡持工具，同样存在结构复杂，导向杆和气缸安装在卡瓦座内部维修不便，以及卡瓦座尺寸需要与钻机转盘尺寸吻合才能安装等问题。又如中国专利：一种修井作业气动卡盘(CN2375761Y)公开了一种由卡盘总成和气缸总成组成的固定在采油井口的油管气动卡盘，由于气缸总成为非标准气缸，结构复杂，工作高度太高从而没有得到大范围推广使用。又如中国专利：油管气动卡紧装置(2109436U)公开的一种油田修油井用的油管气动卡紧装置，是国内外使用较多的一种油管气动卡瓦，由底座部分、卡紧部分和气动部分组成，利用杠杆原理采用一个气缸拨动卡紧部分的三瓣卡瓦体上下运动，用以卡紧或松开油管，取代了井口一个吊卡或卡瓦式吊卡的使用，实现了单吊卡加气动卡盘起下油管的施工工序。但是，这种气动卡紧装置由于其底座部分是平面结构，需要专门安装井口平台摆放设备，对大多数小修作业没有操作平台的油井无法使用，且利用杠杆原理实现的卡瓦体升降推动力较小，当井口偏斜严重时无法可靠有效地卡紧油管，存在油管下滑的情况，当前采油井的井深越来越深，油管重量也越来越重，亟待解决卡紧油管时需要较大居中力必须将油管推至井口中心并可靠卡紧的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采油井圆盘式气动卡瓦，整体式吊装固定安装在采油井井口中心，远程操作多个气缸垂直作用实现卡瓦体的升降动作，具有较大居中力能有效卡紧并悬持油管重量同时兼具起升油管时自动刮油等功能。
本发明主要由圆盘式卡瓦座(1)、卡瓦体(2)、气缸(3)、支撑盘(4)、连杆片(5)、上销轴(6)、下销轴(7)、刮油托盘(8)、刮油器(9)、扶正环(10)组成；其中，圆盘式卡瓦座(1)为一整体结构，或者由一开合门(11)通过卡瓦销(12)连接为整体结构，卡瓦体(2)与卡瓦座(1)通过尺寸相同的内圆弧锥面接触并可相对上下滑动，气缸(3)固定在卡瓦座(1)周边法兰上并附带气路通道可远程开关控制，气缸(3)的活塞杆固定在支撑盘(4)上，卡瓦体(2)与下销轴(7)连接并通过连杆片(5)与固定在支撑盘(4)上的上销轴连接，刮油托盘(8)与支撑盘(4)绞接并在其间安装刮油器(9)，扶正环(10)安装在卡瓦座(1)底部居中位置。
本发明的有益效果在于：一种采油井圆盘式气动卡瓦旨在解决现有气动卡盘存在的安装使用不便、卡紧油管居中力小的难题，首次采用整体圆盘式卡瓦座结构，通过井口法兰固定在井口位置，利用三到四个垂直作用的气缸直接推动三到四瓣卡瓦体上下活动卡紧或松开油管，具有居中力大，卡紧可靠，安装使用方便等特点。既克服了现有气动卡盘体积大、安装不便的问题，也解决了气动卡盘居中力小、卡紧油管不可靠的问题，由司钻远程操作气动阀，通过单吊卡加气动卡瓦配合起下油管的方式，大大降低了工人劳动强度，提高起下油管工作效率，提高了井口安全操作性能，保证起下油管管柱作业的人身安全和设备安全，保证施工作业顺利进行。
附图说明
附图1是本发明专利剖面示意图，表达采油井圆盘式气动卡瓦的整体结构。
附图2是本发明专利采油井圆盘式气动卡瓦俯视图。
附图3是开合门(11)和卡瓦销(12)连接结构图。
具体实施方式
本发明提供了一种采油井圆盘式气动卡瓦，主要由圆盘式卡瓦座(1)、卡瓦体(2)、气缸(3)、支撑盘(4)、连杆片(5)、上销轴(6)、下销轴(7)、刮油托盘(8)、刮油器(9)、扶正环(10)组成；其中，圆盘式卡瓦座(1)为整体结构，或者由一开合门(11)通过卡瓦销(12)连接为整体结构，底部为与采油井口尺寸一致的法兰，卡瓦体(2)与卡瓦座(1)通过尺寸相同的内圆弧锥面接触并相对上下滑动，气缸(3)固定在卡瓦座(1)周边法兰上并附带气路通道可由司钻进行远程开关控制，气缸(3)的活塞杆固定在支撑盘(4)上，卡瓦体(2)与下销轴(7)连接并通过连杆片(5)与固定在支撑盘(4)上的上销轴连接，刮油托盘(8)与支撑盘(4)绞接并在其间安装刮油器(9)，扶正环(10)安装在卡瓦座(1)底部居中位置。
较佳的，整体结构的圆盘式卡瓦座(1)通过底部的法兰与采油井的井口法兰固定在一起，承受全部油管及卡瓦体(2)重量。气缸(3)固定在卡瓦座上并且垂直作用，直接推动装有卡瓦牙的卡瓦体上下运动，多个气缸(三个或四个)同时作用保证井口偏斜情况下卡紧油管时具有足够大的居中力。
较佳的，卡瓦体(2)外锥面与卡瓦座(1)内锥面上设有一到两个台阶，可以保证卡瓦体升起后充分向四周张开，油管接箍不会磕碰到卡瓦体。
较佳的，支撑盘(4)上安装易于拆卸的刮油托盘(8)，刮油器(9)置于刮油托盘(8)和支撑盘(4)形成的腔体内，起油管作业时自动刮除浮着在油管表面的油污和油泥，保持采油井口干净环保。
较佳的，固定在卡瓦座上的气缸(3)周围及气路管线专门设有铁板保护装置，可以免除气缸或气路管线磕碰造成漏气。
为了对本发明技术特征、目的和效果有更加清晰的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
请参照附图1、2所示，使用时，司钻操作气动阀进气，推动气缸的活塞杆上行，气缸的活塞杆固定在支撑盘(6)上推动支撑盘(6)上升，通过连杆片(7)的带动卡瓦体(2)上行，卡瓦体(2)上升形成的圆逐渐增大，此时即可提升或下放油管，若提升油管的同时刮油器(9)开始工作刮除附着在油管表面的油泥。反之，司钻操作气动阀反向进气，拉动气缸活塞下行，活塞杆拉动支撑盘下行，通过连杆片(5)带动卡瓦体(2)沿卡瓦座(1)内锥面下行并向中心收拢，直到卡紧油管为止。
本发明专利为整体式吊装结构，固定安装在采油井井口法兰上，动力端操作由司钻一人完成，数个气缸垂直作用在卡瓦体上，对油管施加的居中力大，能有效卡紧并悬持油管重量同时兼具起升油管时自动刮油等功能，设备装卸方便，操作简单，安全高效，性能可靠。
Claims (4)
1.一种采油井圆盘式气动卡瓦，主要由圆盘式卡瓦座(1)、卡瓦体(2)、气缸(3)、支撑盘(4)、连杆片(5)、上销轴(6)、下销轴(7)、刮油托盘(8)、刮油器(9)、扶正环(10)组成；其特征在于，圆盘式卡瓦座(1)为整体结构，或者由一开合门(11)通过卡瓦销(12)连接为整体结构，底部为与采油井口尺寸一致的法兰，卡瓦体(2)与卡瓦座(1)通过尺寸相同的内圆弧锥面接触并可相对上下滑动，气缸(3)固定在卡瓦座(1)周边法兰上并附带气路通道可远程开关控制，气缸(3)的活塞杆固定在支撑盘(4)上，卡瓦体(2)与下销轴(7)连接并通过连杆片(5)与固定在支撑盘(4)上的上销轴连接，刮油托盘(8)与支撑盘(4)绞接并在其间安装刮油器(9)，扶正环(10)安装在卡瓦座(1)底部居中位置；所述气缸(3)固定在圆盘式卡瓦座(1)上并且垂直作用，直接推动卡瓦体运动，多个气缸同时作用保证井口偏斜情况下卡紧油管时具有足够大的居中力；固定在卡瓦座上的气缸(3)周围及气路管线专门设有铁板保护装置；采用整体结构的圆盘式卡瓦座(1)承受全部油管及卡瓦体(2)的重量，卡瓦座(1)是通过底部的法兰与采油井的井口法兰固定在一起的。
2.根据权利要求1所述的一种采油井圆盘式气动卡瓦，其特征在于：气缸个数为三个或四个。
3.根据权利要求1所述的一种采油井圆盘式气动卡瓦，其特征在于：卡瓦体(2)外锥面与圆盘式卡瓦座(1)内锥面上设有一到两个台阶。
4.根据权利要求1所述的一种采油井圆盘式气动卡瓦，其特征在于：支撑盘(4)上安装易于拆卸的刮油托盘(8)，刮油器(9)置于刮油托盘(8)和支撑盘(4)形成的腔体内，起油管作业时自动刮除浮着在油管表面的油污。
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