CN108979580A - 油水井带压大修作业装置 - Google Patents

Abstract

一种油水井带压大修作业装置。包括井控组件、旋转密封组件及伸缩控制旋转驱动组件。所述井控组件包括三闸板防喷器、双闸板防喷器和旋转法兰，依次连接；旋转密封组件包括球形防喷器和旋转环形防喷器；伸缩控制、旋转驱动组件包括下横梁、中间横梁、双向固定卡瓦、双向游动锥形旋转防顶卡瓦、上横梁和轴配流摆线马达，依次与旋转防喷器连接。利用本种油水井带压大修作业装置,可以实现在油水井内带有压力的情况下，为大修作业管柱提供旋转驱动力的目的，而且在提供驱动力的同时还能够对被作业管柱进行可靠的密封。

Description

油水井带压大修作业装置

技术领域

本发明涉及石油机械设备领域，具体而言，涉及一种油水井带压大修作业装置。

背景技术

目前，我国陆上油田高压油水井的修井作业主要采取压井、防喷降压或带压作业等三种措施。带压作业能够最大限度的实现对油气层和环境的保护，有利于油气水井修复后的稳产、提高注水效率和降低成本，具有不可比拟的优越性。近年来，国内带压作业小修技术已获得一定成果，动密封、静密封带压作业设备相继研制成功。但对于需要完成磨、铣、打捞、侧钻等带有旋转动作的大修作业技术方面，国内仅有少数外资公司使用引进的改进型小修作业机，能够进行的带压大修作业类型少，且价格昂贵。辽河油田与胜利油田均曾使用普通带压小修作业设备进行过带压大修作业尝试，防喷器胶芯的使用寿命大幅下降作业成本大幅增高，而且该设备不能够进行需要带压强行旋转下钻的作业类型。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种油水井带压大修作业装置,利用该装置可以实现在油水井内带有压力的情况下，为大修作业装置提供旋转驱动力的目的，而且在提供驱动力的同时还能够对管柱进行可靠的密封。

本发明的技术方案是：该种油水井带压大修作业装置，包括井控组件、旋转密封组件及伸缩控制旋转驱动组件，其独特之处在于：

所述井控组件用于固定在油水井井口上，包括旋转法兰、三闸板防喷器、双闸板防喷器和闸阀组。

所述闸阀组由四通与高压阀门组合而成，其中所述四通在所述闸阀组的垂直中轴线上，所述高压阀门组在垂直中轴线的两侧；三闸板防喷器连接在旋转法兰上，双闸板防喷器连接在三闸板防喷器上，闸阀组连接在三闸板防喷器上。

所述旋转密封组件包括球形防喷器和旋转环形防喷器；所述球形防喷器具有底座、活塞、防尘圈、上球盖和胶圈。其中，活塞放置在底座内，防尘圈放置在底座与活塞之间，上球盖与底座相连；胶圈置于上球盖内；所述球形防喷器通过法兰与旋转环形防喷器相连；

所述伸缩控制旋转驱动组件包括下横梁、双向固定卡瓦、双向游动锥形旋转卡瓦、上横梁、轴配流线型马达以及升降油缸；

所述双向固定卡瓦分为上下两部分，下部结构与上部结构基本相同，上部结构与下部结构之间利用固定卡瓦立柱连接；所述双向固定卡瓦包括固定卡瓦上板、油缸、卡瓦、动板组合、拉簧以及固定卡瓦底板；

其中，所述卡瓦具有卡瓦锥体、4个卡瓦滑块及4个卡瓦牙板，其中，所述卡瓦滑块安装在卡瓦锥体的导向槽内中，所述卡瓦牙板安装在卡瓦滑块内，由螺钉固定；

所述动板组合包括固定卡瓦动板、固定卡瓦连接耳环、固定卡瓦连杆弹簧座；所述固定卡瓦连接耳环通过螺钉连接在固定卡瓦动板上；

所述卡瓦上部通过螺钉连接在固定卡瓦上板上，所述卡瓦下部通过第二固定卡瓦连杆销与固定卡瓦动板相连；固定卡瓦连杆上部通过固定卡瓦连杆销连接在所述卡瓦滑块内，固定卡瓦连杆下部通过固定卡瓦连杆销与固定卡瓦连接耳环相连；拉簧将固定卡瓦连杆弹簧座与连杆相连；卡瓦油缸通过卡瓦油缸尾座螺母、第二圆螺母止动垫圈以及第二圆螺母与固定卡瓦上板相连；卡瓦油缸内的活塞杆由卡瓦油缸头连接套、第一圆螺母止动垫圈、第一圆螺母与固定卡瓦动板相连；当所述活塞杆进行往复运动时，带动卡瓦牙组合在卡瓦锥体的导向槽内上下移动，从而实现对管柱的卡紧和松开。

所述双向游动锥形旋转卡瓦包括防顶卡瓦组装和举升卡瓦组装；

所述防顶卡瓦组装自下而上由卡瓦体、防顶卡瓦、防顶油缸、防顶动板组合及上横梁连接后组成；其中，所述卡瓦体由卡瓦体底板、4个卡瓦体立柱及第二卡瓦体组成，所述卡瓦体底板与卡瓦立柱通过螺纹连接，第二卡瓦体与卡瓦立柱亦通过螺纹连接；所述卡瓦由卡瓦锥体、4个第二卡瓦滑块及4个第二卡瓦牙板组成，所述第二卡瓦滑块安装在卡瓦锥体的导向槽内中，所述第二卡瓦牙板安装在第二卡瓦滑块内，由螺钉固定；所述防顶动板组合由动板、固定板、连杆座板以及游动卡瓦连接耳环组成；其中，所述防顶卡瓦与防顶动板组合由连杆与油缸连接，所述连杆上端与第二卡瓦滑块之间通过连接销相连，下端与游动卡瓦连接耳环之间通过连接销相连，以保证防顶卡瓦的运动距离；所述防顶油缸与第二卡瓦体之间通过螺纹连接，第二活塞杆通过螺纹连接在动板上，当第二活塞杆进行往复运动时，带动卡瓦牙组合在卡瓦锥体的导向槽内上下移动，从而实现对管柱的卡紧和松开；卡瓦锥体通过轴承压盖与上盖与上横梁相连。

所述举升卡瓦组装主要由框架组合、举升卡瓦、举升动板组合和举升油缸连接后组成；其中，所述框架组合由举升卡瓦横梁、4个上平台支柱、举升卡瓦上平台组成；所述举升卡瓦横梁与上平台支柱由螺钉连接；举升动板组合由举升卡瓦动板与固定卡瓦连接耳环通过螺钉连接；其中，所述举升卡瓦与举升动板组合由连杆与油缸连接；所述连杆上端与卡瓦滑块通过连接销相连，下端与固定卡瓦连接耳环通过连接销相连；油缸通过螺纹连接在举升卡瓦横梁上，活塞杆通过螺纹连接在举升卡瓦动板上；其中，所述举升卡瓦直线轴将举升卡瓦动板、举升卡瓦横梁、举升卡瓦上平台相连接。

轴配流线型马达固定在上横梁上，升降油缸固定在上横梁下端；升降油缸中部位置被卡子固定在双向固定卡瓦的底部；升降油缸的活塞杆与上横梁两端固定连接。

闸阀穿过下横梁与球形防喷器通过法兰相连；下横梁通过法兰与球形防喷器下端相连，球形防喷器上端通过法兰与中间横梁相连；中间横梁上端通过法兰与环形防喷器下部相连；旋转环形防喷器上端与双向固定卡瓦的底板相连；双向固定卡瓦上部为双向游动锥形卡瓦；双向游动锥形卡瓦通过其中的上平台支柱连接在上横梁上。

本发明具有如下有益效果：本发明整套装置结构空间布置简单，安装与移运方便，适用于通过Φ350以下井口油管挂及所有井下工具，静密封压力35MPa，安全作业压力21MPa。本发明使用上横梁、下横梁与两侧的升降油缸共同构成了一个可伸缩的矩形框。所述矩形框节约空间且使整体结构上下自由活动。升降油缸活塞杆与马达安装在上横梁上，上下方向和旋转方向运动可同时或单独动作，结构简单，运行方便。

另外，在本发明中，双向游动锥形旋转卡瓦和固定防顶卡瓦，可以有效防止窜管事故发生；所述双向游动锥形旋转卡瓦采用两套被动旋转防顶卡瓦结构整合改良，增加动力系统、传动系统；卡紧系统成熟可靠，卡紧力足够作业所需；两组卡瓦共用贯通式主直线轴，共用贯通式浮动直线轴，分别配直线轴承及传动轴套，可以使卡瓦结构更紧凑，体积更小；卡瓦新设计一种特殊形式牙板，该牙板能够满足旋转及卡紧两种要求；双向游动锥形旋转卡瓦具有自锁防落特性，自带液压旋转驱动系统，可以驱动被卡紧的管柱旋转，可以确保在作业中不会发生管柱落井类事故。所述双向固定卡瓦中卡瓦底板两侧带卡子可以卡紧升降油缸，使固定卡瓦可作为第二道中间横梁使用，节约空间，提高设备整体刚性。

在本发明中，设备配备包含球型胶芯以及快速动作型闸板防喷器的三闸板防喷器和双闸板防喷器在内的多重密封措施，遇复杂情况时可迅速关井，避免井喷事故的发生。所述三闸板防喷器包含三种功能：半封闸板、安全卡瓦、管柱挤扁器，其主要用于封闭井筒及应对紧急情况。半封闸板及安全卡瓦可以确保在井内有管柱情况下可靠封井，同时固定井内管柱。管柱挤扁器可以在管内堵塞失效的情况下挤扁作业管柱，多点挤扁后可基本封闭管柱内腔高压介质，避免井喷事故；其应用目的是取代剪切闸板，在紧急封闭管柱内腔的同时保持管柱的整体性，避免剪断管柱落井后的打捞工序。三闸板防喷器上部安装一套双闸板防喷器，它包含两种功能：半封闸板和全封闸板，再高压力情况下半封闸板用于与球形防喷器配合倒出管接箍、井下工具等凸出物，降低球形胶芯磨损；全封闸板可以封闭空井，并完成带压卸扣功能。

在本发明中，三闸板防喷器下部安装的旋转法兰1可旋转，使安装主机时更易对正；所述旋转法兰可选配各种规格，以便适应不同井位的井口法兰规格。

本发明实现了其在油水井内带有压力的情况下，为大修作业装置提供旋转驱动力的目的，而且在提供驱动力的同时还能够对管柱进行可靠的密封。

附图说明：

图1所示为本发明的结构示意图。

图2是本发明中所涉及的球形防喷器的结构示意图。

图3是本发明中所涉及的球形防喷器的局部装配图。

图4是本发明中所涉及的双向游动锥形旋转卡瓦的结构示意图。

图5是本发明中所涉及的双向游动锥形旋转卡瓦中举升卡瓦的结构示意图。

图6是本发明中所涉及举升卡瓦中动板的局部装配图。

图7是本发明中所涉及的卡瓦体的结构示意图。

图8是本发明中所涉及的卡瓦体的局部装配图。

图9是本发明中所涉及的双向游动锥形旋转卡瓦中旋转卡瓦的结构示意图。

图10是本发明中所涉及的双向游动锥形旋转卡瓦中动板组合的局部装配图。

图11是本发明中所涉及的双向固定卡瓦的结构示意图。

图12是本发明中所涉及的双向固定卡瓦中卡瓦体的结构示意图。

图13是本发明中所涉及的双向固定卡瓦中动板组合的局部装配图。

图14是本发明中所涉及的分体式框架的结构图。

图中1-旋转法兰；2-三闸板防喷器；3-双闸板防喷器；4-闸阀；5-下横梁；6-球形防喷器；7-中间横梁；8-旋转环形防喷器；9-卡子；10-双向固定卡瓦；11-双向游动锥形旋转卡瓦；12-上横梁；13-轴配流摆线马达；14-升降油缸；15-底座；16-活塞；17-防尘圈；18-上球盖；19-橡胶圈；20-卡瓦体底板；21-动板；22-连杆座板；23-游动卡瓦连接耳环；24-第二活塞杆；25-卡瓦体立柱；26-第二卡瓦体；27-上横梁垫；28-上横梁；29-吊耳；30-油缸；31-轴承压盖；32-上盖；33-圆螺母；34-连接套垫；35-卡瓦锥体；36-连接套；37-第二卡瓦牙板；38-第二卡瓦滑块；39-连杆；40-固定板；41-举升卡瓦横梁；42-旋转卡瓦上举升卡瓦锥体；43-卡瓦滑块；44-游动卡瓦牙板；45-举升连杆卡瓦；46-举升卡瓦直线轴；47-举升卡瓦上平台。48-立柱连接套下；49-固定立柱端头封闭垫圈；50-举升卡瓦动板；51-固定卡瓦连接耳环；52-油缸；53-上平台支柱；54-拉簧；55-第一圆螺母；56-第一圆螺母止动垫圈；57-固定卡瓦动板组合；58-卡瓦油缸头连接套；59-卡瓦油缸；60-卡瓦油缸尾螺母；61-第二圆螺母止动垫圈；62-第二圆螺母；63-固定卡瓦上板；64-第三圆柱头内六角螺钉；65-倒锥体；66-第六圆柱头内六角螺钉；67-卡瓦滑块；68-卡瓦牙板；69-立柱连接套上；70-立柱端头封闭垫；71-第四圆柱头内六角螺钉；72-圆螺母止动垫圈；73-立柱连接套螺母；74-固定卡瓦立柱；75-固定卡瓦连杆销；76-固定卡瓦连杆；77-连杆拉簧销；78-直线轴承；79-第二固定卡瓦连杆销；80-第五圆柱头内六角螺钉；81-固定卡瓦底板；82-拉簧；83-拉簧销；84-固定卡瓦连接耳环；85-固定卡瓦连杆弹簧座；86-固定卡瓦连接耳环。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本种油水井带压大修作业装置，包括井控组件、旋转密封组件及伸缩控制旋转驱动组件，其独特之处在于：所述井控组件包括旋转法兰1，三闸板防喷器2，双闸板防喷器3，闸阀组4。

所述闸阀组由四通与高压阀门组组合。其中所述四通在装置垂直中轴线上，高压阀门组在两侧。所述井控组件用于固定在油水井井口，由上而下的顺序连接为三闸板防喷器2通过法兰连接在旋转法兰1上，双闸板防喷器3通过法兰连接在三闸板防喷器2上，闸阀组4通过法兰连接在三闸板防喷器3上。

所述旋转密封组件包括球形防喷器6，旋转环形防喷器8。

所述旋转环形防喷器8采用通用FH18-35环型防喷器。

所述球形防喷器由底座15，活塞16，防尘圈17上球盖18，胶圈19组成。其中，活塞16放置在底座15内，防尘圈17放置在底座15与活塞之间。上球盖18与底座15相连；其中胶圈19置于上球盖18内。

所述旋转密封组件中球形防喷器6通过法兰与旋转环形防喷器8相连。

所述伸缩控制-旋转驱动组件包括下横梁5、双向固定卡瓦10、双向游动锥形旋转卡瓦11、上横梁12、轴配流线型马达13、升降油缸14。

图11所示为本发明一种油水井带压大修作业装置的双向固定卡瓦的整体结构示意图。

所述双向固定卡瓦10主要由固定卡瓦上板、油缸、卡瓦、动板组合、拉簧、固定卡瓦底板组成。卡瓦的结构图如图12所示，所述卡瓦由卡瓦锥体65、4个卡瓦滑块67及4个卡瓦牙板68组成，所述卡瓦滑块67安装在卡瓦锥体65导向槽内中，所述卡瓦牙板68安装在卡瓦滑块67内由螺钉固定。动板组合的结构图如图13所示。所述动板组合由固定卡瓦动板57、固定卡瓦连接耳环84、固定卡瓦连杆弹簧座85组成，所述固定卡瓦连接耳环84通过螺钉连接在固定卡瓦动板57上；所述卡瓦上部通过螺钉连接在固定卡瓦上板63上，所述卡瓦下部通过连杆79与固定卡瓦动板57相连，其中，连杆76上部通过连杆销75连接在卡瓦滑块内，所述连杆76下部通过连杆销75与固定卡瓦连接耳环84相连，其中，拉簧62将固定卡瓦连杆弹簧座85与连杆76相连。油缸59通过卡瓦油缸尾座螺母60，第二圆螺母止动垫圈61，第二圆螺母62与固定卡瓦上板63相连，所述活塞杆由卡瓦油缸头连接套58，第一圆螺母止动垫圈56，第一圆螺母与固定卡瓦动板57相连。当活塞杆进行往复运动时，带动卡瓦牙组合在卡瓦锥体65的导向槽内上下移动，从而实现对管柱的卡紧和松开。所述双向固定卡瓦分为上下两部分。下部结构与上部结构基本相同，所述上部与下部利用固定卡瓦立柱74连接。

图4所示为双向游动锥形旋转卡瓦的整体结构示意图。

所述双向游动锥形旋转11卡瓦由防顶卡瓦组装和举升卡瓦组装。所述防顶卡瓦自下而上主要由由卡瓦体、卡瓦、油缸、动板组合及上横梁组成。卡瓦体的结构图如图10所示。其中，所述卡瓦体由卡瓦体底板20、4个卡瓦立柱25及第二卡瓦体26组成，所述卡瓦体底板20与卡瓦立柱25为螺纹连接，第二卡瓦体26与卡瓦立柱25为螺纹连接；所述卡瓦由卡瓦锥体35、4个卡瓦滑块38及4个第二卡瓦牙板37组成，所述第二卡瓦滑块38安装在卡瓦锥体35的导向槽内中，所述第二卡瓦牙板37安装在卡瓦滑块38内由螺钉固定；卡瓦体的结构图如图10所示。动板组合由动板21、固定板40、连杆座板22、游动卡瓦连接耳环23组成。其中，所述卡瓦与动板组合由连杆39与油缸30连接，所述连杆30上端与卡瓦滑块38之间通过连接销相连，下端与游动卡瓦连接耳环23之间通过连接销相连，保证了卡瓦的运动距离；所述油缸30与第二卡瓦体之间通过螺纹连接，所述活塞杆通过螺纹连接在动板21上，当活塞杆进行往复运动时，带动卡瓦牙组合在卡瓦锥体35的导向槽内上下移动，从而实现对管柱的卡紧和松开。卡瓦锥体35通过轴承压盖上盖31与上横梁28相连。所述举升卡瓦主要由框架组合、卡瓦、动板组合、油缸组成。其中，所述框架组合由举升卡瓦横梁41、4个上平台支柱53、举升卡瓦上平台47组成。所述举升卡瓦横梁41与上平台支柱53由螺钉连接；卡瓦的结构图如图7、8所示。卡瓦与防顶卡瓦组合类似；动板组合的结构图如图6所示。动板组合由举升卡瓦动板50与固定卡瓦连接耳环51通过螺钉连接。其中，所述卡瓦与动板组合由连杆45与油缸52连接；所述连杆45上端与卡瓦滑块43通过连接销相连，下端与游动卡瓦连接耳环51通过连接销相连；油缸52通过螺纹连接在举升卡瓦横梁23上，活塞杆通过螺纹连接在举升卡瓦动板50上；其中，所述举升卡瓦直线轴将举升卡瓦动板50、举升卡瓦横梁41、举升卡瓦上平台47相连接。

所述伸缩控制-旋转驱动组件，自下而上的连接为：下横梁5通过法兰与旋转密封组件中的球形防喷器6下端相连，旋转密封组件中的球形防喷器6上端通过法兰与中间横梁7相连；中间横梁7上端通过法兰与旋转密封组件中旋转环形防喷器8下部相连。旋转密封组件中的旋转环形防喷器8上端与双向固定卡瓦10的底板相连；双向固定卡瓦10上部为双向游动锥形卡瓦11；双向游动锥形卡瓦11通过其中的上平台支柱53连接在上横梁12上；轴配流线型马达13固定在上横梁12上；升降油缸14固定在上横梁12下端；升降油缸14中部位置被卡子固定在双向固定卡瓦10的底部；升降油缸14的活塞杆与上横梁12两端固定连接。

所述井控组件与伸缩-旋转组件与旋转密封组件的连接关系为闸阀4穿过过下横梁5与球形防喷器6通过法兰相连。

所述伸缩控制、旋转驱动组件包括下横梁、双向固定卡瓦、双向游动锥形旋转卡瓦、上横梁、两套旋转驱动动力源、升降油缸及机架，所述下横梁用于固定所述闸板防喷器，所述中间横梁用于固定所述旋转环形防喷器，所述双向固定卡瓦底板两侧附带卡子，所述双向固定卡瓦下端与所述旋转环形防喷器连接，所述两套旋转驱动动力源用于驱动所述双向游动锥形旋转卡瓦，所述上横梁用于固定所述两套旋转驱动动力源。所述旋转驱动动力源采用轴配流摆线马达。所述的双向游动锥形旋转卡瓦，使用双向游动锥形旋转卡瓦作为管柱卡紧、上下、旋转运动的控制构件。

图1所示为本发明的结构示意图。下面结合图1详细描述本发明的实施例：它包括有井控组件、旋转密封组件及伸缩控制-旋转驱动组件，所述井控组件固定在油水井井口，包括由下而上顺序连接的旋转法兰1、三闸板防喷器2、双闸板防喷器3、闸阀组4。

所述旋转密封组件，包括与所述闸阀4连接的球形防喷器6以及与所述球形防喷器6连接的旋转环形防喷器8；所述伸缩控制-旋转驱动组件，与所述井控组件和旋转密封组均相连，用于为整个装置提供伸缩控制及旋转所需的驱动力。

在本实施例中，所述伸缩控制、旋转驱动组件包括下横梁5、中间横梁7、双向固定卡瓦10、双向游动锥形旋转卡瓦11、上横梁12、两套轴配流摆线马达13、升降油缸14，所述下横梁5用于固定所述闸阀4及所述球形防喷器6，所述双向固定卡瓦10底板两侧附带卡子9可以卡紧升降油缸，使双向固定卡瓦10可作为第二道中间横梁使用，提高设备整体刚性，所述两套轴配流摆线马达13用于驱动所述双向游动锥形旋转卡瓦11，所述上横梁12用于固定所述两套轴配流摆线马达13。

上横梁12、下横梁5与两侧的升降油缸14共同构成了一个可伸缩的矩形框。

升降油缸14的活塞杆与上横梁12两端固定连接，双向游动旋转卡瓦11、马达13安装于上横梁上，以上构件为运动端，可在升降油缸14行程范围内上下运动。

运动端的作用是卡紧被作业管柱（双向游动锥形旋转卡瓦11）并带动管柱运动，升降油缸14提供上下方向动力；马达13通过驱动双向游动锥形旋转卡瓦11旋转，为被卡紧的管柱提供旋转方向动力；上下方向和旋转方向运动可同时或单独动作。

升降油缸14缸体下端（或中段）固定在下横梁5两端，球形防喷器6、旋转环形防喷器8、双向固定卡瓦10依次与下横梁5连接固定，加上下横梁5以下的井控组件，最底端的构件与被作业井口法兰连接，共同构成固定端。

旋转环形防喷器8至装置最下端内腔可承压。

固定端下横梁5以上构件组的作用是在各种条件下,即作业管柱静止、被作业管柱上下运动、被作业管柱旋转运动、被作业管柱上下加旋转运动，密封被作业管柱与井筒间的环形空间，并且可在管柱静止时固定管柱，承受上、下方向的重力和井内压力。

下横梁5以下各构件的作用是井控安全控制，其构成方式可多样化组合，可关闭无管柱井筒，可独立固定被作业管柱并关闭被作业管柱与井筒间的环形空间，可在前两种状态下为装置内腔卸压或增压，所述装置内腔即关闭层以上的可承压段，所述卸压指将压力通过管线外泄至零，所述增压意指通过与井筒四通连接的管线导入压力介质，使关闭层以上的装置内腔压力增至与井内相同。

每一层闸板可以实现一种或几种功能，闸板的一般功能为：

⑴全封。关闭本层闸板可在内腔无管柱的情况下封闭内腔，并承受来自下方的压力而无泄漏。

⑵半封。关闭本层闸板可在内腔有管柱的情况下封闭内腔，并承受来自下方的压力而无泄漏。

⑶安全卡瓦。关闭本层闸板可固定内腔的被作业管柱，上/下、旋转方向均固定。

带压作业装置的井控组件至少应具备以上所有三种功能，一般配备方式为1、2层安全卡瓦、1、2层半封闸板、1、2层全封闸板。

设备配备包含球型胶芯以及快速动作型闸板防喷器的三闸板防喷器2和双闸板防喷器3在内的多重密封措施，遇复杂情况时可迅速关井，避免井喷事故的发生。

在本实施方式中，所述三闸板防喷器2包含三种功能：半封闸板、安全卡瓦、管柱挤扁器，其主要用于封闭井筒及应对紧急情况。半封闸板及安全卡瓦可以确保在井内有管柱情况下可靠封井，同时固定井内管柱。管柱挤扁器可以在管内堵塞失效的情况下挤扁作业管柱，多点挤扁后可基本封闭管柱内腔高压介质，避免井喷事故；其应用目的是取代剪切闸板，在紧急封闭管柱内腔的同时保持管柱的整体性，避免剪断管柱落井后的打捞工序。

在本实施方式中，三闸板防喷器2下部安装一套所述旋转法兰1，所述旋转法兰1可旋转，使安装主机时更易对正；所述旋转法兰1可选配各种规格，以便适应不同井位的井口法兰规格。

在本实施方式中，所述三闸板防喷器2上部安装一套所述双闸板防喷器3，它包含两种功能：半封闸板和全封闸板，再高压力情况下半封闸板用于与所述球形防喷器6配合倒出管接箍、井下工具等凸出物，降低球形胶芯磨损；全封闸板可以封闭空井，并完成带压卸扣功能。

在本实施方式中，所述旋转环形防喷器8采用通用FH18-35环型防喷器，该环型防喷器的胶芯性能可靠，储胶量大，寿命长，市场供应量足，有利于用户后勤供应保障；旋转环形防喷器8所有旋转驱动部位均安装至少两道旋转密封件，做逐级递减压力密封结构，无轴承定位的旋转密封部件全部增加一道导向支撑结构。

在本实施方式中，双向游动锥形旋转卡瓦11采用两套被动旋转防顶卡瓦结构整合改良，增加动力系统、传动系统而来，卡紧系统成熟可靠，卡紧力足够作业所需；两组卡瓦共用贯通式主直线轴，共用贯通式浮动直线轴，分别配直线轴承及传动轴套，可以使卡瓦结构更紧凑，体积更小；卡瓦新设计一种特殊形式牙板，该牙板需平衡旋转驱动和轴向控制两种卡紧需求，综合两种作用力，使其能够满足旋转及卡紧两种要求；双向游动锥形旋转卡瓦11具有自锁防落特性，自带液压旋转驱动系统，可以驱动被卡紧的管柱旋转，可以确保在作业中不会发生管柱落井类事故，可以作为强拔用途。

在本实施方式中，双向固定卡瓦10通过更换卡瓦牙座可卡紧4¹/₂英寸管柱，卡瓦油缸带同步马达保证同步动作，卡瓦底板两侧带卡子可以卡紧升降油缸，使固定卡瓦可作为第二道中间横梁使用，提高设备整体刚性。

上横梁12为整体锻件加工而成，额定抗弯强度1000kN；中间横梁7为焊接结构，起保证井口装置整体性及形状尺寸用途；下横梁5为焊接结构，额定抗弯强度1000kN。

在本实施例中，动力系统可按用户要求安装于野营房或集装箱内，主要由操作室、柴油机、分动箱、液压泵、液压阀组、液压油箱、蓄能器组、电气控制柜、液压管线卷收器、连接管线组成，可以对带压作业整机的所有功能进行操作控制。

本发明在进行起下油管管柱的作业工序如下所示：

步骤（1）卡紧双向游动锥形旋转卡瓦11；

步骤（2）打开双向固定卡瓦10 ；

步骤（3）升降油缸14的活塞杆升至上止点位置( 向上伸出的极限位置) ；

步骤（4）关闭双向固定卡瓦10 ；

步骤（5）打开双向游动锥形旋转卡瓦11；

步骤（6）升降油缸14中的活塞杆下行至下止点位置( 向下收缩的极限位置) ；

步骤（7）重复上述步骤（1）～（6），直到全部油管起出。

此工序为油管自重小于井筒内上顶力时，采用卡瓦进行作业。下入油管时，与以上工序相反。油管管柱起下作业过程中，旋转环形防喷器8始终处于打开状态，高压时靠双闸板防喷器3中的半封闸板与球形防喷器6配合倒出管接箍、井下工具等凸出物，以降低球形胶芯磨损。

本发明在进行旋转管柱的作业工序如下所示：

步骤（1）关闭旋转环形防喷器8同时打开球形防喷器6；

步骤（2）卡紧双向游动锥形旋转卡瓦11；

步骤（3）打开双向固定卡瓦10 ；

步骤（4）马达13驱动双向游动锥形旋转卡瓦11旋转管柱同时对其施加下压力。旋转管柱作业过程中，球形防喷器6始终处于打开状态。

Claims (1)

1.一种油水井带压大修作业装置，包括井控组件、旋转密封组件及伸缩控制旋转驱动组件，其特征在于：

所述井控组件用于固定在油水井井口上，包括旋转法兰（1）、三闸板防喷器（2）、双闸板防喷器（3）和闸阀组（4）；

所述闸阀组（4）由四通与高压阀门组合而成，其中所述四通在所述闸阀组的垂直中轴线上，所述高压阀门组在垂直中轴线的两侧；三闸板防喷器（2）连接在旋转法兰（1）上，双闸板防喷器（3）连接在三闸板防喷器（2）上，闸阀组（4）连接在三闸板防喷器（3）上；

所述旋转密封组件包括球形防喷器（6）和旋转环形防喷器（8）；所述球形防喷器（6）具有底座（15）、活塞（16）、防尘圈（17）、上球盖（18）和胶圈（19）；其中，活塞（16）放置在底座（15）内，防尘圈（17）放置在底座（15）与活塞（16）之间，上球盖（18）与底座（15）相连；胶圈（19）置于上球盖（18）内；所述球形防喷器（6）通过法兰与旋转环形防喷器（8）相连；

所述伸缩控制旋转驱动组件包括下横梁（5）、双向固定卡瓦（10）、双向游动锥形旋转卡瓦（11）、上横梁（12）、轴配流线型马达（13）以及升降油缸（14）；

所述双向固定卡瓦（10）分为上下两部分，下部结构与上部结构基本相同，上部结构与下部结构之间利用固定卡瓦立柱（74）连接；所述双向固定卡瓦（10）包括固定卡瓦上板、油缸、卡瓦、动板组合、拉簧以及固定卡瓦底板；

其中，所述卡瓦具有卡瓦锥体（65）、4个卡瓦滑块（67）及4个卡瓦牙板（68），其中，所述卡瓦滑块（67）安装在卡瓦锥体（65）的导向槽内中，所述卡瓦牙板（68）安装在卡瓦滑块（67）内，由螺钉固定；

所述动板组合包括固定卡瓦动板（57）、固定卡瓦连接耳环（84）、固定卡瓦连杆弹簧座（85）；所述固定卡瓦连接耳环（84）通过螺钉连接在固定卡瓦动板（57）上；

所述卡瓦上部通过螺钉连接在固定卡瓦上板（63）上，所述卡瓦下部通过第二固定卡瓦连杆销（79）与固定卡瓦动板（57）相连；固定卡瓦连杆（76）上部通过固定卡瓦连杆销（75）连接在所述卡瓦滑块内，固定卡瓦连杆（76）下部通过固定卡瓦连杆销（75）与固定卡瓦连接耳环（84）相连；拉簧（62）将固定卡瓦连杆弹簧座（85）与连杆（76）相连；卡瓦油缸（59）通过卡瓦油缸尾座螺母（60）、第二圆螺母止动垫圈（61）以及第二圆螺母（62）与固定卡瓦上板（63）相连；卡瓦油缸（59）内的活塞杆由卡瓦油缸头连接套（58）、第一圆螺母止动垫圈（56）、第一圆螺母（55）与固定卡瓦动板（57）相连；当所述活塞杆进行往复运动时，带动卡瓦牙组合在卡瓦锥体（65）的导向槽内上下移动，从而实现对管柱的卡紧和松开；

所述双向游动锥形旋转卡瓦（11）包括防顶卡瓦组装和举升卡瓦组装；

所述防顶卡瓦组装自下而上由卡瓦体、防顶卡瓦、防顶油缸、防顶动板组合及上横梁连接后组成；其中，所述卡瓦体由卡瓦体底板（20）、4个卡瓦体立柱（25）及第二卡瓦体（26）组成，所述卡瓦体底板（20）与卡瓦立柱（25）通过螺纹连接，第二卡瓦体（26）与卡瓦立柱（25）亦通过螺纹连接；所述卡瓦由卡瓦锥体（35）、4个第二卡瓦滑块（38）及4个第二卡瓦牙板（37）组成，所述第二卡瓦滑块（38）安装在卡瓦锥体（35）的导向槽内中，所述第二卡瓦牙板（37）安装在第二卡瓦滑块（38）内，由螺钉固定；所述防顶动板组合由动板（21）、固定板（40）、连杆座板（22）以及游动卡瓦连接耳环（23）组成；其中，所述防顶卡瓦与防顶动板组合由连杆（39）与油缸（30）连接，所述连杆（39）上端与第二卡瓦滑块（38）之间通过连接销相连，下端与游动卡瓦连接耳环（23）之间通过连接销相连，以保证防顶卡瓦的运动距离；所述防顶油缸（30）与第二卡瓦体之间通过螺纹连接，第二活塞杆（24）通过螺纹连接在动板（21）上，当第二活塞杆（24）进行往复运动时，带动卡瓦牙组合在卡瓦锥体（35）的导向槽内上下移动，从而实现对管柱的卡紧和松开；卡瓦锥体（35）通过轴承压盖（31）与上盖（32）与上横梁（28）相连；

所述举升卡瓦组装主要由框架组合、举升卡瓦、举升动板组合和举升油缸连接后组成；其中，所述框架组合由举升卡瓦横梁（41）、4个上平台支柱（53）、举升卡瓦上平台（47）组成；所述举升卡瓦横梁（41）与上平台支柱（53）由螺钉连接；举升动板组合由举升卡瓦动板（50）与固定卡瓦连接耳环（51）通过螺钉连接；其中，所述举升卡瓦与举升动板组合由连杆（39）与油缸（52）连接；所述连杆（39）上端与卡瓦滑块（43）通过连接销相连，下端与固定卡瓦连接耳环（51）通过连接销相连；油缸（52）通过螺纹连接在举升卡瓦横梁（41）上，活塞杆通过螺纹连接在举升卡瓦动板（50）上；其中，所述举升卡瓦直线轴将举升卡瓦动板（50）、举升卡瓦横梁（41）、举升卡瓦上平台（47）相连接；

轴配流线型马达（13）固定在上横梁（12）上，升降油缸（14）固定在上横梁（12）下端；升降油缸（14）中部位置被卡子固定在双向固定卡瓦（10）的底部；升降油缸（14）的活塞杆与上横梁（12）两端固定连接；

闸阀（4）穿过下横梁（5）与球形防喷器（6）通过法兰相连；下横梁（5）通过法兰与球形防喷器（6）下端相连，球形防喷器（6）上端通过法兰与中间横梁（7）相连；中间横梁（7）上端通过法兰与环形防喷器（8）下部相连；旋转环形防喷器（8）上端与双向固定卡瓦（10）的底板相连；双向固定卡瓦（10）上部为双向游动锥形卡瓦（11）；双向游动锥形卡瓦（11）通过其中的上平台支柱（53）连接在上横梁（12）上。