CN108266136B - 一种液动内卡式油套管夹持器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种液动内卡式油套管夹持器，包括导向套、定位卡瓦、卡瓦座、胶筒、挡环、隔套、挡套、隔环、封隔胶筒、左挡环、定位套、右挡环、压套、中心管、长套筒、驱动套、牙板、凸轮块、曲柄、轴承座、连杆、左滚动轴承、连杆座、弹簧、弹簧座、液缸外壳、右滚动轴承、液缸内筒、轴承端盖、轴承挡环、本体，右端设置在卡瓦座内；所述卡瓦座、胶筒、挡环、隔套、隔环、封隔胶筒、左挡环、定位套、右挡环，压套依次套设在中心管中部；所述挡套设置在隔套与中心管之间。本发明具有以下有益效果：该夹持器对套管柱或油管柱的夹紧主要靠液压推力及下部卡瓦的夹紧作用，这样将利用双重夹持力，更利于夹紧力的加强，不需要额外增加钻压。
Description
技术领域
本发明属于油田油套管钻井或修井设备领域，尤其是一种液动内卡式油套管夹持器。
背景技术
套管钻井或油管修井作业中，需要悬持钻柱重量、传递扭矩、循环泥浆，能大大提高劳动效率，节约钻井成本，为油气田的开发带来了显著的经济效益，在国外逐渐得到广泛的应用和发展。下套管作业是石油钻井工程中非常重要的常规作业之一，其作业质量和安全至关重要，会直接影响到井筒质量、油井的寿命等。随着钻井工艺技术的发展，下套管作业装备也发生了革命性的变化，为提高下(入)套管的作业质量发挥了重要的作用。
开发的套管钻井系统主要采用转盘驱动钻井方式，使用机械式套管夹持头（或套管螺纹承扭保护器）连接在方钻杆下，工作在导管内，无需改变原钻机的结构，满足钻头可钻式和钻头可回收式套管钻井功能需求。进行套管钻井时，方钻杆下连接着套管夹持头，套管夹持头对套管柱进行夹持，套管柱下端通过特制的固井短节与钻头相连。中国石油钻井工程技术研究院在套管钻井技术研发中，申请了套管钻井液压式套管夹持头的专利。这种液压式套管夹持头实现了套管柱的自动化连接，可以悬持钻具重量，却不能传递较大扭矩、旋转整个套管柱。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中的不足之处，为了适应现场运用产品需要，针对国内现有简易套管钻井不能自动控制，操作效率较低的缺点，提供一种液动内卡式油套管夹持器。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种液动内卡式油套管夹持器，包括导向套、定位卡瓦、卡瓦座、胶筒、挡环、隔套、挡套、隔环、封隔胶筒、左挡环、定位套、右挡环、压套、中心管、长套筒、驱动套、牙板、凸轮块、曲柄、轴承座、连杆、左滚动轴承、连杆座、弹簧、弹簧座、液缸外壳、右滚动轴承、液缸内筒、轴承端盖、轴承挡环、本体；
所述导向套螺纹连接在中心管左端，其导向套右端为锥形体；所述定位卡瓦左端套设在导向套右端的锥形体上，右端设置在卡瓦座内；所述卡瓦座、胶筒、挡环、隔套、隔环、封隔胶筒、左挡环、定位套、右挡环，压套依次套设在中心管中部；所述挡套设置在隔套与中心管之间；
所述长套筒与中心管右端螺纹连接，所述驱动套连接在长套筒右端的外圆周上，所述牙板连接在驱动套右端，所述凸轮块嵌入在牙板内，所述曲柄两端分别与凸轮块右端、连杆左端活动连接；
所述连杆座设置在轴承座内，所述左滚动轴承设置在连杆座与轴承座之间，所述弹簧座设置在连杆座右端上，所述弹簧左端设置在弹簧座右端端面上；
所述液缸内筒设置在液缸外壳内，所述轴承座设置在液缸外壳左端上，所述本体设置在液缸内筒内，并穿过连杆座、弹簧、弹簧座；
所述右滚动轴承设置在液缸内筒与本体外壁之间，并与弹簧右端压紧配合，所述轴承挡环设置在右滚动轴承右端，所述轴承端盖设置在液缸外壳右端；
所述轴承座左端上设有内环槽，所述连杆右端设置在轴承座的内环槽上。
进一步的是，所述胶筒、挡环的个数均为两个。
进一步的是，所述隔环、封隔胶筒的个数均为三个。
进一步的是，所述导向套外表面上设有O型密封圈。
进一步的是，所述挡套外壁上设有环形槽，所述环形槽内设有密封圈。
进一步的是，所述牙板内壁上设有凸轮凹槽，所述凸轮块嵌入在凸轮凹槽内。
进一步的是，所述牙板外表面上设有倒钩型牙齿。
进一步的是，所述曲柄两端分别通过销钉与凸轮块右端、连杆左端连接。
本发明具有以下有益效果：
（1）该夹持器对套管柱或油管柱的夹紧主要靠液压推力及下部卡瓦的夹紧作用，这样将利用双重夹持力，更利于夹紧力的加强，不需要额外增加钻压。
（2）本方案设计在不损坏套管或油管的前提下，可实现套管柱或油管柱快速有效连接，同时满足提升和下放井下工具串重量、传递扭矩、循环泥浆三大功能要求。
（3）本技术方案通过分体体式连接，满足套管柱或油管柱的下放，同时可有效解决水平井下套管的难题。
（4） 此液动内卡式油套管夹持器的夹持器，下端密封系统采用主要有上下两道封隔胶筒组成，密封性更加可靠，循环工作液不会漏失。
（5）此液动内卡式油套管夹持器的夹持器内卡式利用液压曲柄机构，利于下放夹持的灵活性。
（6）套管夹持器作为套管钻井技术装备的关键零部件，对其研究有助于套管钻井或油管修井钻机的研发和套管钻井技术的推广应用。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图。
图中所示：1-导向套、2-O型密封圈、3-定位卡瓦、4-卡瓦座、5-胶筒、7-挡环、9-隔套、10-挡套、11-密封圈、12-隔环、13-封隔胶筒、18-左挡环、19-定位套、20-右挡环、21-压套、-中心管22、-长套筒23、-驱动套24、-牙板25、26-凸轮块、27-曲柄、28-销钉、30-轴承座、31-连杆、32-左滚动轴承、33-连杆座、34-弹簧、35-弹簧座、37-液缸外壳、38-右滚动轴承、39-液缸内筒、40-轴承端盖、41-轴承挡环、42-本体。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。
如图1所示，包括导向套1、定位卡瓦3、卡瓦座4、胶筒5、挡环7、隔套9、挡套10、隔环12、封隔胶筒13、左挡环18、定位套19、右挡环20、压套21、中心管22、长套筒23、驱动套24、牙板25、凸轮块26、曲柄27、轴承座30、连杆31、左滚动轴承32、连杆座33、弹簧34、弹簧座35、液缸外壳37、右滚动轴承38、液缸内筒39、轴承端盖40、轴承挡环41、本体42；
所述导向套1螺纹连接在中心管22左端，其导向套1右端为锥形体；所述定位卡瓦3左端套设在导向套1右端的锥形体上，右端设置在卡瓦座4内；所述卡瓦座4、胶筒5、挡环7、隔套9、隔环12、封隔胶筒13、左挡环18、定位套19、右挡环20，压套21依次套设在中心管22中部；所述挡套10设置在隔套9与中心管22之间；
所述长套筒23与中心管22右端螺纹连接，所述驱动套24连接在长套筒23右端的外圆周上，所述牙板25连接在驱动套24右端，所述凸轮块26嵌入在牙板25内，所述曲柄27两端分别与凸轮块26右端、连杆31左端活动连接；
所述连杆座33设置在轴承座30内，所述左滚动轴承32设置在连杆座33与轴承座30之间，所述弹簧座35设置在连杆座33右端上，所述弹簧34左端设置在弹簧座35右端端面上；
所述液缸内筒39设置在液缸外壳37内，所述轴承座30设置在液缸外壳37左端上，所述本体42设置在液缸内筒39内，并穿过连杆座33、弹簧34、弹簧座35；
所述右滚动轴承38设置在液缸内筒39与本体42外壁之间，并与弹簧34右端压紧配合，所述轴承挡环41设置在右滚动轴承38右端，所述轴承端盖40设置在液缸外壳37右端；
所述轴承座30左端上设有内环槽，所述连杆31右端设置在轴承座30的内环槽上。
其中本体42上端有螺纹与方钻杆相连接，牙板25的牙齿为倒钩型结构，左滚动轴承32、右滚动轴承38与本体42及夹持的套管随主轴一同转动，左滚动轴承32、右滚动轴承38均采用圆柱滚子轴承GB/T2002，下端密封系统采用主要有上、下两道封隔胶筒组合组成，密封性更加可靠，循环工作液不会漏失，内卡式利用液压曲柄连杆机构，利于下放夹持的灵活性。
本实施例中优选的是，所述牙板25内壁上设有凸轮凹槽，所述凸轮块26嵌入在凸轮凹槽内，所述牙板25外表面上设有倒钩型牙齿，所述曲柄27两端分别通过销钉28与凸轮块26右端、连杆31左端连接。
本发明的使用过程为：导向套1伸入到套管内孔，通过液压系统打压后，弹簧34推动连杆座33动作，连杆座33推力作用使连杆31伸展，曲柄27通过销钉28发生转动，从而推动凸轮块26运动，牙板25与凸轮块26之间的配合作用后，使得牙板25张开，张开后的牙板25上的牙齿卡住套管43，同时推动驱动套24向下移动，迫使中心管22也沿轴向方向向下移动，压套21在外力作用下使其下方的定位卡瓦3沿着导向套1的锥面向上移动，最后卡在套管内壁面，胶筒5及封隔胶筒13也随着压力作用挤压膨胀，与套管内壁面形成密封。
通过液压系统卸压后，弹簧34拉动连杆座33动作，连杆座33拉力作用使连杆31缩回，曲柄27通过销钉28发生反转，从而拉动凸轮块26运动，牙板25与凸轮块26之间的配合作用后，使得牙板25松开，同时拉动驱动套24向上移动，迫使中心管22也沿轴向方向向上移动，压套21在外力作用下使其下方的定位卡瓦3沿着导向套1的锥面反向移动，最后脱离于套管内壁面的接触，胶筒5及封隔胶筒13也随着压力卸载后回弹，与套管内壁面脱离接触。
胶筒5、封隔胶筒13起到密封作用，进一步的提高密封效果，优选的实施方式是，所述胶筒5、挡环7的个数均为两个，所述隔环12、封隔胶筒13的个数均为三个。
为了更进一步的提高密封效果，优选的是实施方式是，所述导向套1外表面上设有O型密封圈2，所述挡套10外壁上设有环形槽，所述环形槽内设有密封圈11。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种液动内卡式油套管夹持器，其特征在于，包括导向套（1）、定位卡瓦（3）、卡瓦座（4）、胶筒（5）、挡环（7）、隔套（9）、挡套（10）、隔环（12）、封隔胶筒（13）、左挡环（18）、定位套（19）、右挡环（20）、压套（21）、中心管（22）、长套筒（23）、驱动套（24）、牙板（25）、凸轮块（26）、曲柄（27）、轴承座（30）、连杆（31）、左滚动轴承（32）、连杆座（33）、弹簧（34）、弹簧座（35）、液缸外壳（37）、右滚动轴承（38）、液缸内筒（39）、轴承端盖（40）、轴承挡环（41）、本体（42）；
所述导向套（1）螺纹连接在中心管（22）左端，其导向套（1）右端为锥形体；所述定位卡瓦（3）左端套设在导向套（1）右端的锥形体上，右端设置在卡瓦座（4）内；所述卡瓦座（4）、胶筒（5）、挡环（7）、隔套（9）、隔环（12）、封隔胶筒（13）、左挡环（18）、定位套（19）、右挡环（20），压套（21）依次套设在中心管（22）中部；所述挡套（10）设置在隔套（9）与中心管（22）之间；
所述长套筒（23）与中心管（22）右端螺纹连接，所述驱动套（24）连接在长套筒（23）右端的外圆周上，所述牙板（25）连接在驱动套（24）右端，所述凸轮块（26）嵌入在牙板（25）内，所述曲柄（27）两端分别与凸轮块（26）右端、连杆（31）左端活动连接；
所述连杆座（33）设置在轴承座（30）内，所述左滚动轴承（32）设置在连杆座（33）与轴承座（30）之间，所述弹簧座（35）设置在连杆座（33）右端上，所述弹簧（34）左端设置在弹簧座（35）右端端面上；
所述液缸内筒（39）设置在液缸外壳（37）内，所述轴承座（30）设置在液缸外壳（37）左端上，所述本体（42）设置在液缸内筒（39）内，并穿过连杆座（33）、弹簧（34）、弹簧座（35）；
所述右滚动轴承（38）设置在液缸内筒（39）与本体（42）外壁之间，并与弹簧（34）右端压紧配合，所述轴承挡环（41）设置在右滚动轴承（38）右端，所述轴承端盖（40）设置在液缸外壳（37）右端；
所述轴承座（30）左端上设有内环槽，所述连杆（31）右端设置在轴承座（30）的内环槽上，所述胶筒（5）、挡环（7）的个数均为两个，所述隔环（12）、封隔胶筒（13）的个数均为三个。
2.根据权利要求1所述的一种液动内卡式油套管夹持器，其特征在于，所述导向套（1）外表面上设有O型密封圈（2）。
3.根据权利要求1所述的一种液动内卡式油套管夹持器，其特征在于，所述挡套（10）外壁上设有环形槽，所述环形槽内设有密封圈（11）。
4.根据权利要求1所述的一种液动内卡式油套管夹持器，其特征在于，所述牙板（25）内壁上设有凸轮凹槽，所述凸轮块（26）嵌入在凸轮凹槽内。
5.根据权利要求4所述的一种液动内卡式油套管夹持器，其特征在于，所述牙板（25）外表面上设有倒钩型牙齿。
6.根据权利要求1所述的一种液动内卡式油套管夹持器，其特征在于，所述曲柄（27）两端分别通过销钉（28）与凸轮块（26）右端、连杆（31）左端连接。
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