CN107879274A - 连续油管举升解卡装置 - Google Patents

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赵思禹
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Abstract

本发明属于连续油管开发领域,具体地,涉及一种连续油管举升解卡装置。一种连续油管举升解卡装置,使用两组卡瓦和举升油缸配合工作,包括:游动卡瓦活塞缸、游动卡瓦活塞、连接螺栓、游动卡瓦、限位螺柱、游动卡瓦座、弹簧、举升油缸端盖、导向套、缸筒、举升活塞、耳环、耳环轴、耳环座、固定螺栓、螺母、支撑座、悬挂卡瓦、悬挂卡瓦座、上顶活塞、挡环、封套;游动卡瓦活塞缸、游动卡瓦座通过连接螺栓相互连接形成空间,限位螺柱直接插入游动卡瓦座,限位螺柱进入游动卡瓦的限位耳环以限制游动卡瓦的位移,游动卡瓦座下端开有与弹簧等宽的槽,弹簧的顶端、底端分别抵靠在游动卡瓦的底部、游动卡瓦座下端开槽的顶部。

Description

连续油管举升解卡装置
技术领域
本发明属于连续油管开发领域,具体地,涉及一种连续油管举升解卡装置。
背景技术
连续油管举升解卡装置是连续油管辅助作业的重要组成部分,常见举升解卡装置的工作原理如下:在正常工作时,游动卡瓦在活塞杆的推动下靠近连续油管,游动卡瓦上的卡瓦牙咬入连续油管,以此来卡紧连续油管,同时,举升液压缸中的活塞杆在液压油的作用下向上推动整个游动卡瓦座,使游动卡瓦在卡紧连续油管的条件下向上移动,以此来强制连续油管在井内遇卡的情况下向上移动从而解卡。在游动卡瓦下方的游动卡瓦的配合下,游动卡瓦可松开连续油管并进行下一个举升动作。
目前,连续油管举升解卡装置存在以下问题:每瓣游动卡瓦都由单一的油缸推动,同步性难以保证。当连续油管遇卡严重时,游动卡瓦无法在抱紧连续油管的情况下实现举升,并且,游动卡瓦的锥形面只能单一地实现举升动作,易造成解卡失败,同时若进行下放动作会不利于卡紧连续油管。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题,本发明提供一种连续油管举升解卡装置,创新性地设计了游动卡瓦结构,该游动卡瓦具有双向卡紧功能,能够保证连续油管安全的进行举升和下放两个动作,在单一举升动作无法完成解卡的情况下,使用高频率的举升下放动作以增加解卡的可能。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种连续油管举升解卡装置,使用两组卡瓦和举升油缸配合工作,包括:游动卡瓦活塞缸(1)、游动卡瓦活塞(2)、连接螺栓(3)、游动卡瓦(4)、限位螺柱(5)、游动卡瓦座(6)、弹簧(7)、举升油缸端盖(8)、导向套(9)、缸筒(10)、举升活塞(11)、耳环(12)、耳环轴(13)、耳环座(14)、固定螺栓(15)、螺母(16)、支撑座(17)、悬挂卡瓦(18)、悬挂卡瓦座(19)、上顶活塞(20)、挡环(21)、封套(22)。
上述的游动卡瓦活塞缸(1)、游动卡瓦座(6)通过连接螺栓(3)相互连接形成空间,限位螺柱(5)直接插入游动卡瓦座(6),限位螺柱(5)进入游动卡瓦(4)的限位耳环以限制游动卡瓦(4)的位移。
上述的游动卡瓦座(6)下端开有与弹簧(7)等宽的槽,弹簧(7)的顶端、底端分别抵靠在游动卡瓦(4)的底部、游动卡瓦座(6)下端开槽的顶部,举升活塞(11)的杆端与游动卡瓦座(6)通过螺纹连接。
上述的耳环(12)与耳环座(14)通过耳环轴(13)连接,耳环座(14)通过固定螺栓(15)和螺母(16)固定在支撑座(17)上,支撑座(17)直接坐于悬挂卡瓦座(19)之上,悬挂卡瓦座(19)下端开槽形成空间使上顶活塞(20)完成动作,封套(22)则焊接于悬挂卡瓦座(19)下端形成密封。
相对于现有技术,本发明具有如下有益效果:与现有的连续油管举升解卡装置相比,能出色地完成正常工作状态下的连续油管举升解卡动作的同时,遇到单一举升方式无法解卡的情况下,通过改良设计的游动卡瓦结构,依然可以保持解卡功能。
附图说明
图1是连续油管举升解卡装置整体轴测图;
图2是连续油管举升解卡装置游动卡瓦工作时且举升活塞下降的示意图;
图3是连续油管举升解卡装置游动卡瓦工作时且举升活塞上升的示意图;
图4是连续油管举升解卡装置游动卡瓦松卡时且举升活塞上升的示意图;
图5是连续油管举升解卡装置游动卡瓦松卡时且举升活塞下降的示意图;
图6是游动卡瓦工作时的轴测图;
图7是游动卡瓦松卡时的轴测图;
图8是游动卡瓦工作时的示意图;
图9是游动卡瓦松卡时的示意图;
图中:1、游动卡瓦活塞缸,2、游动卡瓦活塞,3、连接螺栓,4、游动卡瓦,5、限位螺柱,6、游动卡瓦座,7、弹簧,8、举升油缸端盖,9、导向套,10、缸筒,11、举升活塞,12、耳环,13、耳环轴,14、固定螺栓,15、耳环座,16、螺母,17、支撑座,18、悬挂卡瓦,19、悬挂卡瓦座,20、上顶活塞,21、挡环,22、封套。
具体实施方式
如图2、图3、图4、图5所示,连续油管举升解卡装置,使用两组卡瓦和举升油缸配合工作,包括:游动卡瓦活塞缸1,游动卡瓦活塞2,连接螺栓3,游动卡瓦4,限位螺柱5,游动卡瓦座6,弹簧7,举升油缸端盖8,导向套9,缸筒10,举升活塞11,耳环12,耳环轴13,固定螺栓14,耳环座15,螺母16,支撑座17,悬挂卡瓦18,悬挂卡瓦座19,上顶活塞20,挡环21,封套22。
优选地,所述的游动卡瓦活塞缸1为复杂圆柱缸体结构,上端有较长的圆柱壳体延伸,缸体内部有圆柱凸台,在缸体一侧开有两个进油口,缸体下端开有螺纹孔。
优选地,所述的游动卡瓦活塞2为不规则旋转体,上段在游动卡瓦活塞缸1内,并且上段内侧与游动卡瓦活塞缸1内部的凸台接触形成密封,上段外侧与卡瓦活塞缸1缸体内壁接触形成密封,游动卡瓦活塞2下段在游动卡瓦座6内;下段外侧与游动卡瓦座6内壁接触形成密封,下段内侧为内锥面,与游动卡瓦4上段外锥面形成接触。
优选地,所述的游动卡瓦4采用双锥面结构,一共有三瓣,下锥面与游动卡瓦座6内部的内锥面接触;上锥面与游动卡瓦活塞2的内锥面接触;下端与弹簧7接触,游动卡瓦4在外侧有限位耳环,限位螺柱5与此限位耳环间隙配合。
优选地,所述的游动卡瓦座6为不规则旋转体,可分为上下段,在顶端外围开有圆孔,连接螺栓3通过这些圆孔和游动卡瓦活塞缸1下端的螺纹孔连接,使游动卡瓦活塞缸1与游动卡瓦座6稳固相连;上段有内腔,内壁与游动卡瓦活塞2接触,内腔下端开有小孔与限位螺柱5过盈连接,内腔下端有一内锥面,与游动卡瓦4的下锥面接触,内锥面以下开有弹簧槽以放置弹簧7;座体外部有较厚的圆盘状部分,并开有螺纹孔与举升活塞11杆端相连;下段为一长圆柱壳体,其外壁与支撑座17接触并形成密封。
优选地,所述的举升油缸通过现有的设计标准选得,为耳环式液压缸,由举升油缸端盖8、导向套9、缸筒10、举升活塞11、耳环12组成;缸筒10与耳环12焊接为一体,缸筒10与耳环12上各有一个进油口,通入液压油即可完成举升活塞11的动作;举升油缸端盖8通过螺纹连接于缸筒10的上端,同时压紧导向套9;耳环12通过耳环轴13固定于耳环座15;同时耳环座15通过固定螺栓14以及螺母16固定于支撑座17的支撑盘上,形成一整套举升系统。
正常工作时,液压油经过游动卡瓦活塞缸1上端进油口,作用到游动卡瓦活塞2顶面,游动卡瓦活塞2下行,其内锥面接触游动卡瓦4的上锥面,迫使游动卡瓦4下行,游动卡瓦4下锥面再与游动卡瓦座6内腔下端的内锥面接触,在两个锥面接触的作用下,游动卡瓦4径向移动向内靠近连续油管,在多个卡瓦牙的作用下咬紧连续油管。咬紧连续油管后,液压油进入举升液压缸,举升活塞11在液压油的作用下推动游动卡瓦座6向上移动,游动卡瓦座6内腔中的游动卡瓦4则能在咬紧连续油管的条件下带动连续油管向上移动,如图2、图3。
优选地,所述的支撑座17为不规则旋转体结构,上段内壁与游动卡瓦座6接触形成密封;中部有一较大且较厚的支撑盘状结构,在支撑盘上开有小孔使固定螺栓14通过;下段有较大内腔,与悬挂卡瓦座19相连,下段内壁与悬挂卡瓦座19接触并形成密封。
优选地,所述的悬挂卡瓦18为锥形结构,一共有三瓣,锥面与悬挂卡瓦座19内壁的内锥面接触;每瓣悬挂卡瓦18下端开有小孔与上顶活塞20相连,悬挂卡瓦18可以在管柱自身的重力下卡紧管柱,解卡时也只需要上提油管即可。
优选地,所述的悬挂卡瓦座19为整个装置的基座,内壁有内锥面与悬挂卡瓦18接触;在下端开有环形槽以容纳上顶活塞20,此环形槽上方开有三个孔,使上顶活塞20的三个上顶柱得以通过;在靠近底端的位置开有进油口,使液压油得以进入环形槽。
优选地,所述的上顶活塞20是环形活塞,在环形的活塞上有三个较小的上顶柱体,用于悬挂卡瓦18的辅助解卡。
优选地,所述的挡环21为环形结构,用以保证上顶活塞20底部在悬挂卡瓦座19的环形槽内拥有足够的空间使得液压油进入。
优选地,所述的封套22用以密封悬挂卡瓦座19的环形槽。
上述的连续油管举升解卡装置操作方法如下:
(1)、整个装置开始工作之前,悬挂卡瓦18处于咬紧状态用以悬挂连续油管防止其下落;
正常工作时,由于连续油管的自重以及连续油管与悬挂卡瓦18接触产生的摩擦力,该摩擦力会带动悬挂卡瓦18下行,于是在锥面的作用下悬挂卡瓦18对连续油管的径向力越来越大,直至完全卡紧连续油管;此时的举升油缸处于初始位置,举升活塞11并未伸出缸体,如图2;同时,高压油开始进入游动卡瓦活塞缸1上端的进油口,游动卡瓦活塞2在高压油的作用下向下压紧游动卡瓦4,游动卡瓦4在上下端锥面接触的作用下靠近连续油管,并在较大的压力下牢牢卡紧连续油管,如图8。
(2)、当游动卡瓦4卡紧连续油管时,需要进行举升动作:
当游动卡瓦4卡紧连续油管后,液压油进入举升油缸下端的进油口,推动举升活塞11上行,举升活塞11推动游动卡瓦座6向上运动,由于游动卡瓦座6向上运动,则其内部的游动卡瓦4也因此向上运动,因为游动卡瓦4已经卡紧连续油管,所以游动卡瓦4能够带动连续油管一起向上移动,如图3,此时需要注意的是,游动卡瓦活塞缸1上端进油口的高压油在举升动作下依旧需要保持足够的压力以保证游动卡瓦4卡紧连续油管;由于连续油管在游动卡瓦4的作用下得到上提,在上提的过程中,悬挂卡瓦18其特殊的1:3锥度不会自锁,能够随着连续油管的上提而自动松卡,如果悬挂卡瓦18自动松卡失败,则可在悬挂卡瓦座19下端进油口通入一定压力的液压油,该液压油推动上顶活塞20上行,可给予悬挂卡瓦18上顶力而辅助松卡。
(3)、举升动作完毕后,液压油进入游动卡瓦活塞缸1下端的进油口,并推动游动卡瓦活塞2上行,如图9;处于游动卡瓦4下方的弹簧7发挥作用并上顶游动卡瓦4,游动卡瓦4上下锥面都失去接触压力,从而不再卡紧连续油管;并且由于游动卡瓦座6上的限位螺柱5与游动卡瓦4上的限位耳环的间隙配合,游动卡瓦4并不会移动过大的距离,保证了下一次卡紧动作的顺利完成;弹簧7、限位螺柱5与游动卡瓦4之间在卡紧、松卡状态下的三维示意图如图6和图7;在游动卡瓦4松开连续油管后,连续油管会有短暂的下落,由于悬挂卡瓦18的存在,短暂的下落后连续油管会再次被悬挂卡瓦18卡紧,连续油管下落的距离远小于被上提的距离。
(4)、恢复初始状态,准备下一次举升动作:
悬挂卡瓦18已经恢复到初始状态下的卡紧状态,同时液压油进入举升油缸上端的进油口,推动举升活塞11下行至初始位置,举升活塞11下行则带动游动卡瓦座6向下移动,游动卡瓦座6内部的部件以及上端的连接件也都向下移动;举升油缸恢复至初始位置后,液压油进入游动卡瓦活塞缸1上端的进油口,推动游动卡瓦活塞2下行使其接触游动卡瓦4,至此整个装置恢复到图2所示的初始状态,以进行下一个举升动作。

Claims (8)

1.一种连续油管举升解卡装置,使用两组卡瓦和举升油缸配合工作,包括:游动卡瓦活塞缸(1)、游动卡瓦活塞(2)、连接螺栓(3)、游动卡瓦(4)、限位螺柱(5)、游动卡瓦座(6)、弹簧(7)、举升油缸端盖(8)、导向套(9)、缸筒(10)、举升活塞(11)、耳环(12)、耳环轴(13)、耳环座(14)、固定螺栓(15)、螺母(16)、支撑座(17)、悬挂卡瓦(18)、悬挂卡瓦座(19)、上顶活塞(20)、挡环(21)、封套(22),其特征在于:游动卡瓦活塞缸(1)、游动卡瓦座(6)通过连接螺栓(3)相互连接形成空间,限位螺柱(5)直接插入游动卡瓦座(6),限位螺柱(5)进入游动卡瓦(4)的限位耳环以限制游动卡瓦(4)的位移;游动卡瓦座(6)下端开有与弹簧(7)等宽的槽,弹簧(7)的顶端、底端分别抵靠在游动卡瓦(4)的底部、游动卡瓦座(6)下端开槽的顶部,举升活塞(11)的杆端与游动卡瓦座(6)通过螺纹连接;耳环(12)与耳环座(14)通过耳环轴(13)连接,耳环座(14)通过固定螺栓(15)和螺母(16)固定在支撑座(17)上,支撑座(17)直接坐于悬挂卡瓦座(19)之上,悬挂卡瓦座(19)下端开槽形成空间使上顶活塞(20)完成动作,封套(22)则焊接于悬挂卡瓦座(19)下端形成密封。
2.根据权利要求1所述的连续油管举升解卡装置,其特征在于,游动卡瓦活塞缸(1)为复杂圆柱缸体结构,上端有较长的圆柱壳体延伸,缸体内部有圆柱凸台,在缸体一侧开有两个进油口,缸体下端开有螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的连续油管举升解卡装置,其特征在于,游动卡瓦活塞(2)为不规则旋转体,上段在游动卡瓦活塞缸(1)内,并且上段内侧与游动卡瓦活塞缸(1)内部的凸台接触形成密封,上段外侧与卡瓦活塞缸缸体内壁接触形成密封,游动卡瓦活塞(2)下段在游动卡瓦座(6)内,下段外侧与游动卡瓦座(6)内壁接触形成密封,下段内侧为内锥面,与游动卡瓦(4)上段外锥面形成接触。
4.根据权利要求1所述的连续油管举升解卡装置,其特征在于,游动卡瓦(4)采用双锥面结构,一共有三瓣,下锥面与游动卡瓦座(6)内部的内锥面接触,上锥面与游动卡瓦活塞(2)的内锥面接触,下端与弹簧(7)接触,游动卡瓦(4)在外侧有限位耳环,限位螺柱(5)与此限位耳环间隙配合。
5.根据权利要求1所述的连续油管举升解卡装置,其特征在于,游动卡瓦座(6)为不规则旋转体,可分为上下段,在顶端外围开有圆孔,连接螺栓(3)通过这些圆孔和游动卡瓦活塞缸(1)下端的螺纹孔连接,使游动卡瓦活塞缸(1)与游动卡瓦座(6)稳固相连,上段有内腔,内壁与游动卡瓦活塞(2)接触,内腔下端开有小孔与限位螺柱(5)过盈连接,内腔下端有一内锥面,与游动卡瓦(4)的下锥面接触,内锥面以下开有弹簧槽以放置弹簧(7),座体外部有较厚的圆盘状部分,并开有螺纹孔与举升活塞(11)杆端相连,下段为一长圆柱壳体,其外壁与支撑座(17)接触并形成密封。
6.根据权利要求1所述的连续油管举升解卡装置,其特征在于,支撑座(17)为不规则旋转体结构,上段内壁与游动卡瓦座(6)接触形成密封,中部有一较大且较厚的支撑盘状结构,在支撑盘上开有小孔使固定螺栓(14)通过,下段有较大内腔,与悬挂卡瓦座(19)相连,下段内壁与悬挂卡瓦座(19)接触并形成密封。
7.根据权利要求1所述的连续油管举升解卡装置,其特征在于,悬挂卡瓦(18)为锥形结构,一共有三瓣,锥面与悬挂卡瓦座(19)内壁的内锥面接触,每瓣悬挂卡瓦(18)下端开有小孔与上顶活塞(20)相连,悬挂卡瓦(18)可以在管柱自身的重力下卡紧管柱,解卡时也只需要上提油管即可。
8.根据权利要求1所述的连续油管举升解卡装置,其特征在于,悬挂卡瓦座(19)为整个装置的基座,内壁有内锥面与悬挂卡瓦(18)接触,在下端开有环形槽以容纳上顶活塞(20),此环形槽上方开有三个孔,使上顶活塞(20)的三个上顶柱得以通过,在靠近底端的位置开有进油口,使液压油得以进入环形槽。
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