CN105350930A - 一种液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器 - Google Patents

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Abstract

一种液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，属于钻井设备技术领域，它包括上壳体、下壳体和锁紧器芯体；所述上壳体与下壳体通过螺栓组件装配；所述锁紧器芯体布置在由上壳体和下壳体围合的空腔中，在锁紧器芯体中设有卡瓦固定座和对称布置在卡瓦固定座上下两端的卡瓦、卡瓦滑动座、径向驱动油缸和卡瓦锁紧套筒，所述卡瓦嵌装在卡瓦滑动座内侧壁上，所述径向驱动油缸的活塞与卡瓦滑动座螺接装配，所述卡瓦锁紧套筒内壁为圆锥面结构，在上下两个卡瓦套筒之间沿圆周方向均匀设置一组轴向锁紧双作用油缸，上下两个卡瓦套筒分别与所述轴向锁紧双作用油缸的活塞杆连接。本发明不仅能自动完成锁止和解锁钻井管柱的操作，而且具有防顶和防落双向锁止功能。

Description

一种液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器
技术领域
本发明涉及一种钻井或修井管柱锁紧器，尤其是一种适于在钻井或修井管柱出现上顶、下落情况时将其抱紧锁止的液压旋转式锁紧器，属于钻井设备技术领域。
背景技术
目前，石油钻井、拔管取套、常规及带压修井作业中使用的管柱锁紧器大多采用卡瓦锁紧结构，按其驱动方式可分为手动式机械锁紧器和气动、液动式锁紧器。其中，手动式机械锁紧器要求卡瓦直径略小于钻井或修井管柱直径，卡瓦打开时与钻井或修井管柱的间隙很小，钻井或修井管柱一旦发生滑脱，导致出现上顶或下落现象时，钻井或修井管柱与卡瓦之间产生的摩擦力迅速将卡瓦送入锥座筒中，卡瓦闭合将钻井或修井管柱抱紧锁止；气动、液动式锁紧器包括通径可变型锁紧器和通径微变型锁紧器，两者均将卡瓦设计为游动件，在钻井或修井管柱发生滑脱，导致出现上顶或下落现象时，通过气压或者液压驱动方式使卡瓦快速聚拢，由钻井或修井管柱与卡瓦之间产生的摩擦力将卡瓦送入锥座筒中，卡瓦闭合将钻井或修井管柱抱紧锁止。
上述两种驱动方式的钻井或修井管柱锁紧器在对卡瓦结构解锁时，必须首先拉动钻井或修井管柱使其脱离锥座筒，卡瓦才可打开，因此对于重量大的钻井或修井管柱而言，完成卡瓦解锁操作非常困难。另外现有的钻井或修井管柱锁紧器按其功能又可划分为防落锁紧器和防顶锁紧器两种类型，其中防落锁紧器用于钻井或修井管柱出现下落情况时对其锁止固定，防顶锁紧器用于钻井或修井管柱出现上顶情况时对其锁止固定，两种类型的锁紧器均存在功能单一的缺陷。同时，现有的钻井或修井管柱锁紧器还在以下方面存在不足：一是锁紧器依靠钻井或修井管柱与卡瓦之间产生的摩擦力将卡瓦送入锥座筒中的，再由卡瓦将钻井或修井管柱抱紧锁止，当钻井或修井管柱与卡瓦之间摩擦力不足以将卡瓦送入锥座筒中时，极易发生飞管伤人或者管柱落井事故；二是现有的钻井或修井管柱锁紧器卡瓦大多为两半式结构，针对不同直径尺寸的钻井管柱需配备不同型号的卡瓦，通用性能较差；三是现有的钻井或修井管柱锁紧器不具备旋转功能，不适于旋转钻进和带压修井作业。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术之弊端，提供一种通用性能好、安全可靠，既可自动完成锁止和解锁操作，又具有防顶和防落双向锁止功能的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器。
本发明上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，包括上壳体、下壳体和锁紧器芯体；所述上壳体与下壳体通过螺栓组件装配；所述锁紧器芯体布置在由上壳体和下壳体围合的空腔中，在锁紧器芯体中设有卡瓦固定座和对称布置在卡瓦固定座上下两端的卡瓦、卡瓦滑动座、径向驱动油缸和卡瓦锁紧套筒，所述卡瓦嵌装在卡瓦滑动座内侧壁上，所述径向驱动油缸的活塞与卡瓦滑动座螺接装配，所述卡瓦锁紧套筒内壁为圆锥面结构，在上下两个卡瓦套筒之间沿圆周方向均匀设置一组轴向锁紧双作用油缸，上下两个卡瓦套筒分别与所述轴向锁紧双作用油缸的活塞杆连接。
上述液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，所述卡瓦由至少六组沿圆周方向均匀布置的卡瓦单体组成，所述卡瓦滑动座及径向驱动油缸数量与卡瓦单体的数量相匹配。
上述液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，所述锁紧器芯体上、下两端分别通过滚子轴承与上壳体、下壳体装配。
上述液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，在卡瓦的工作面上设有锯齿状卡齿。
上述液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，所述上壳体的上端设置上端盖，所述下壳体的下端设置下端盖。
上述液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，通过上端盖和下端盖的法兰密封结构与钻井或修井设备装配。
本发明可通过径向驱动油缸控制卡瓦滑动座及嵌装在卡瓦滑动座内侧壁上的卡瓦径向运动，使各卡瓦单体聚拢或散开；本发明可通过在上下两个卡瓦套筒之间设置的轴向锁紧双作用油缸驱动上下两个卡瓦套筒轴向运动，当轴向锁紧双作用油缸的活塞杆处于收缩状态时，上下两个卡瓦套筒相对运动，通过卡瓦套筒的内圆锥面将聚拢后的卡瓦单体锁止，实现对钻井或修井管柱的抱紧，当轴向锁紧双作用油缸的活塞杆处于伸展状态时，上下两个卡瓦套筒分别向两端运动，解除对卡瓦单体的锁止作用，以此实现钻井或修井管柱的自动解锁功能；本发明中卡瓦由至少六组沿圆周方向均匀布置的卡瓦单体组成，因此可与不同直径尺寸的钻井或修井管柱配合使用；本发明的锁紧器芯体上、下两端分别通过滚子轴承与上壳体、下壳体装配，可适用于旋转钻进和带压修井作业。总之，本发明具有性能稳定、安全可靠的特点，不仅能自动完成锁止和解锁钻井或修井管柱的操作，而且具有防顶和防落双向锁止功能，从而进一步提高了钻井或修井管柱锁紧器的通用性能。
附图说明
图1是本发明所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器结构示意图；
图2是图1的结构爆炸图；
图3是液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器打开状态剖面结构示意图；
图4是图3中A-A剖面结构示意图；
图5是液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器锁止状态剖面结构示意图；
图6是图5中B-B剖面结构示意图。
图中各标号清单为：1、上端盖，2、上壳体，3、下壳体，4、下端盖，5、滚子轴承，6、锁紧器芯体，6-1、卡瓦锁紧套筒，6-2、卡瓦，6-3、卡瓦滑动座，6-4、径向驱动油缸，6-5、卡瓦固定座，6-6、轴向锁紧双作用油缸，7、钻井或修井管柱。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
参看图1、图2、图3、图4，本发明所述液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，用于钻井或修井作业过程中防止飞管伤人或者管柱落井事故的发生，它包括上壳体2、下壳体3和锁紧器芯体6；所述上壳体2与下壳体3通过螺栓组件装配，在上壳体2的上端设置上端盖1，在下壳体3的下端设置下端盖4，所述锁紧器通过上端盖1和下端盖4的法兰密封结构与钻井设备装配；所述锁紧器芯体6布置在由上壳体2和下壳体3围合的空腔中，在锁紧器芯体6中设有卡瓦固定座6-5和对称布置在卡瓦固定座上下两端的卡瓦6-2、卡瓦滑动座6-3、径向驱动油缸6-4和卡瓦锁紧套筒6-1，所述卡瓦6-2嵌装在卡瓦滑动座6-3内侧壁上，在卡瓦6-2的工作面上设有锯齿状卡齿，所述径向驱动油缸6-4的活塞与卡瓦滑动座6-3螺接装配，所述卡瓦锁紧套筒6-1内壁为圆锥面结构，在上下两个卡瓦套筒6-1之间沿圆周方向均匀设置一组轴向锁紧双作用油缸6-6，上下两个卡瓦套筒6-1分别与所述轴向锁紧双作用油缸6-6的活塞杆连接。
参看图3、图4，在本发明所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器中，所述卡瓦6-2由至少六组沿圆周方向均匀布置的卡瓦单体组成，所述卡瓦滑动座6-3及径向驱动油缸6-4数量与卡瓦单体的数量相匹配，由此本发明可与不同直径尺寸的钻井或修井管柱配合使用，具备了良好的通用性能。
参看图2、图3、图4，在本发明所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器中，所述锁紧器芯体6上、下两端分别通过滚子轴承5与上壳体2、下壳体3装配，因此可适用于旋转钻进和带压修井作业。
参看图3、图4，在钻井或修井管柱处于正常工作状态时，本发明所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器处于打开状态，轴向锁紧双作用油缸6-6的活塞杆处于伸展状态，上下两个卡瓦套筒6-1位于两端极限位置，一组径向驱动油缸6-4的活塞带动各卡瓦单体散开。
参看图5、图6，在钻井或修井管柱出现上顶或下落情况时，本发明所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器的一组径向驱动油缸6-4的活塞带动各卡瓦单体聚拢，将钻井或修井管柱7抱住，钻井或修井管柱7与卡瓦6-2之间产生的摩擦力将卡瓦6-2送入上端或者下端的卡瓦套筒6-1中，然后轴向锁紧双作用油缸6-6的活塞杆收缩，上下两个卡瓦套筒6-1相对运动，通过卡瓦套筒6-1的内圆锥面推动卡瓦单体将钻井或修井管柱7锁止，有效地避免了飞管伤人或者管柱落井事故的发生。

Claims (6)

1.一种液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，其特征是，所述锁紧器包括上壳体（2）、下壳体（3）和锁紧器芯体（6）；所述上壳体（2）与下壳体（3）通过螺栓组件装配；所述锁紧器芯体（6）布置在由上壳体（2）和下壳体（3）围合的空腔中，在锁紧器芯体（6）中设有卡瓦固定座（6-5）和对称布置在卡瓦固定座上下两端的卡瓦（6-2）、卡瓦滑动座（6-3）、径向驱动油缸（6-4）和卡瓦锁紧套筒（6-1），所述卡瓦（6-2）嵌装在卡瓦滑动座（6-3）内侧壁上，所述径向驱动油缸（6-4）的活塞与卡瓦滑动座（6-3）螺接装配，所述卡瓦锁紧套筒（6-1）内壁为圆锥面结构，在上下两个卡瓦套筒（6-1）之间沿圆周方向均匀设置一组轴向锁紧双作用油缸（6-6），上下两个卡瓦套筒（6-1）分别与所述轴向锁紧双作用油缸（6-6）的活塞杆连接。
2.根据权利要求1所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，其特征是，所述卡瓦（6-2）由至少六组沿圆周方向均匀布置的卡瓦单体组成，所述卡瓦滑动座（6-3）及径向驱动油缸（6-4）数量与卡瓦单体的数量相匹配。
3.根据权利要求1或2所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，其特征是，所述锁紧器芯体（6）上、下两端分别通过滚子轴承（5）与上壳体（2）、下壳体（3）装配。
4.根据权利要求3所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，其特征是，在卡瓦（6-2）的工作面上设有锯齿状卡齿。
5.根据权利要求4所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，其特征是，所述上壳体（2）的上端设置上端盖（1），所述下壳体（3）的下端设置下端盖（4）。
6.根据权利要求5所述的液压旋转式钻井或修井管柱双向锁紧器，其特征是，所述锁紧器通过上端盖（1）和下端盖（4）的法兰密封结构与钻井设备装配。
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