CN115653519A - 一种石油钻进液压卡瓦装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油钻进技术领域，具体为一种石油钻进液压卡瓦装置，包括卡瓦座、卡瓦夹体、扶正环、气腔内道、拆卸固定环、定位座板和倾斜刮片，所述卡瓦座的内部设置有卡瓦夹体，所述卡瓦座的底部嵌设固定有扶正环，所述扶正环呈圆环状，且与卡瓦座同轴对应设置，所述气腔内道开设于卡瓦座的内部，所述卡瓦座的下表面位置设置有具有防泥功能的喷气冲刷结构，所述喷气冲刷结构与所述气腔内道的下端连通；本发明石油钻进液压卡瓦装置，在起钻刮泥过程中，能够减少污泥残留在卡瓦座的内部，避免造成卡瓦座内部结构被污泥大量填充，不便清理的同时，还会影响卡瓦的使用。

Description

一种石油钻进液压卡瓦装置

技术领域

本发明涉及石油钻进技术领域，具体为一种石油钻进液压卡瓦装置。

背景技术

石油钻进卡瓦是在油田钻井施工中用来把钻杆或套管夹紧卡持在转盘上的井口工具，具备起钻自动刮泥、现场更换钻杆、套管卡瓦体等功能；现有技术下的卡瓦，例如中国专利CN2656607Y公开的多功能全自动钻杆气动卡瓦，技术方案包括：包括卡瓦座1、卡瓦体2、动力缸3、支撑盘4、导向杆5、连杆6、配气销轴7、刮泥托盘8、刮泥盘9、扶正环10，两片卡瓦座1由配气销轴7及另一端的快速碰销连接成一整体，卡瓦体2外侧与卡瓦座1内侧面接触，动力缸3安装在卡瓦座1内部，其附带的集成式气路通道11汇集于配气销轴7，动力缸3的活塞杆与导向杆5连接并固定在支撑盘4上，卡瓦体2绞接连杆6并与支撑盘4连接，刮泥托盘8与支撑盘4连接并在其间安装刮泥盘9，扶正环10安装在卡瓦座1的底部；

如上述专利中记载，现有技术下的卡瓦装置，常通过在卡瓦座的上部设置刮泥盘来实现起钻刮泥功能，但是刮下的污泥会大量残留在卡瓦座的内部，不仅不便清理，且在后续使用时，会对卡瓦的使用产生一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油钻进液压卡瓦装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石油钻进液压卡瓦装置，包括卡瓦座、卡瓦夹体、扶正环、气腔内道、拆卸固定环、定位座板和倾斜刮片，所述卡瓦座的内部设置有卡瓦夹体，所述卡瓦座的底部嵌设固定有扶正环，所述扶正环呈圆环状，且与卡瓦座同轴对应设置，所述气腔内道开设于卡瓦座的内部，所述卡瓦座的下表面位置设置有具有防泥功能的喷气冲刷结构，所述喷气冲刷结构与所述气腔内道的下端连通，所述卡瓦座的上表面位置可拆卸固定设置有拆卸固定环，所述拆卸固定环的上方设置有齿圈驱动机构，所述拆卸固定环通过齿圈驱动机构驱动定位座板旋转，所述倾斜刮片活动穿插经过定位座板，所述定位座板与所述倾斜刮片之间设置有具有限位功能的弹力挤压机构。

所述倾斜刮片呈薄片状，且具有一定弹性，所述倾斜刮片倾斜设置，所述定位座板的外表面固定设置有冲击机构，所述冲击机构撞击在驱动倾斜刮片表面，能够驱动倾斜刮片弹动。

所述喷气冲刷结构包括连通弧腔、遮板沉槽、气缝遮板、倾斜导流面、侧壁嵌槽、常闭胶片、密封弧槽和弧槽胶圈。

所述连通弧腔开设在卡瓦座的下表面位置，所述连通弧腔呈圆弧状，且与卡瓦座同轴心设置，所述气腔内道的下端与连通弧腔连通，所述连通弧腔的一侧开设有遮板沉槽，所述遮板沉槽的内部固定设置有气缝遮板，所述气缝遮板呈圆弧状，且其内圈表面位置开设有倾斜导流面，所述倾斜导流面与所述连通弧腔的内壁表面相互配合形成喷气间隙。

所述倾斜导流面的表面位置开设有侧壁嵌槽，所述侧壁嵌槽的内部嵌设固定有常闭胶片，所述常闭胶片具有弹性，所述常闭胶片将倾斜导流面与连通弧腔的内壁表面之间形成的喷气间隙堵塞，所述遮板沉槽的内壁表面开设有密封弧槽，所述密封弧槽的内部设置有弧槽胶圈，所述弧槽胶圈与所述气缝遮板的上表面挤压密封。

所述齿圈驱动机构包括驱动支撑盒、齿圈卡槽、从动齿圈和供电滑触环，所述驱动支撑盒固定设置在拆卸固定环的上表面位置，所述驱动支撑盒的内部开设有齿圈卡槽，所述齿圈卡槽的内部设置有从动齿圈，所述驱动支撑盒能够驱动从动齿圈旋转，所述从动齿圈的表面嵌设固定有供电滑触环，所述驱动支撑盒通过电刷与供电滑触环滑动导通。

所述弹力挤压机构包括限位斜槽、弹簧端板、拉力弹簧、螺纹座套、挤压螺纹杆和手柄盘，所述定位座板的表面贯穿开设有限位斜槽，所述限位斜槽倾斜设置，所述倾斜刮片活动穿插设置在限位斜槽内部，所述倾斜刮片的端部，位于定位座板的远离卡瓦座轴心方向的一侧表面位置固定设置有弹簧端板，所述弹簧端板与所述定位座板的外表面之间连接设置有拉力弹簧，所述弹簧端板的表面固定设置有螺纹座套，所述螺纹座套的内部螺旋配合安装有挤压螺纹杆，所述挤压螺纹杆的一端固定设置有手柄盘。

所述冲击机构包括支撑侧壁板、容置腔管、电磁铁端塞、冲击弹柱、弹簧压环和复位冲击弹簧。

所述支撑侧壁板固定设置在定位座板的靠近卡瓦座轴心方向的一侧表面位置，所述支撑侧壁板的表面固定设置有容置腔管，所述容置腔管的轴线方向与倾斜刮片的表面垂直，所述容置腔管远离倾斜刮片所在位置的一端插设固定有电磁铁端塞，所述电磁铁端塞与所述供电滑触环供电导通，所述容置腔管的内部活动穿插设置有冲击弹柱，所述冲击弹柱的外表面固定设置有弹簧压环，所述冲击弹柱的外部套设安装有复位冲击弹簧，所述复位冲击弹簧压缩夹设于弹簧压环与支撑侧壁板之间。

所述卡瓦座的内部固定设置有液压油缸，所述卡瓦座的内部活动设置有支撑升降盘，所述液压油缸驱动支撑升降盘升降移动，所述支撑升降盘与所述卡瓦夹体的上表面之间摆动设置有活动铰链板，所述卡瓦夹体的内侧表面位置开设有防滑槽棱，所述卡瓦座的上表面位置固定连通设置有高压连接嘴，所述高压连接嘴与所述气腔内道的上部连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明石油钻进液压卡瓦装置，在起钻刮泥过程中，能够减少污泥残留在卡瓦座的内部，避免造成卡瓦座内部结构被污泥大量填充，不便清理的同时，还会影响卡瓦的使用；

通过设置的喷气冲刷结构与倾斜刮片配合，能够在起钻时，首先利用喷气冲刷结构产生的弧状高压气刃对钻柱的表面向下进行冲刷，除去钻柱表面大部分沾附的污泥污液，在倾斜刮片后续刮泥时，能够减少刮除产生的污泥，喷气冲刷结构中设置有常闭胶片，能够在未使用时起到封堵作用，避免污泥将连通弧腔堵塞。

通过设置的弹力挤压机构使得倾斜刮片能够自动适应不同钻柱的直径，提高适用性，且利用挤压螺纹杆的顶持作用，能够使得倾斜刮片在不使用时内缩收起，无需进行拆除，不会干扰其他工序。

通过倾斜刮片的旋转运动，并且配合冲击机构，能够使得倾斜刮片在旋转刮泥时，端部快速摆动，提高对一些固定性粘附物的清除效果，同时，能够使得倾斜刮片将刮取的泥片碎渣弹射出去，避免泥片碎渣堆积在卡瓦座上部，更加有利于维持卡瓦的清洁。

附图说明

图1为本发明整体结构的示意图。

图2为图1中B区域放大示意图。

图3为本发明整体结构另一角度的示意图。

图4为图3中C区域放大示意图。

图5为本发明整体结构斜向上视角的示意图。

图6为本发明整体结构的主视图。

图7为图6中A-A处剖面图。

图8为图7中D区域放大示意图。

图9为本发明立体半剖示意图。

图10为图9中E区域放大示意图。

图11为本发明立体半剖主视图。

图中：1、卡瓦座；2、卡瓦夹体；3、扶正环；4、气腔内道；5、拆卸固定环；6、定位座板；7、倾斜刮片；401、连通弧腔；402、遮板沉槽；403、气缝遮板；404、倾斜导流面；405、侧壁嵌槽；406、常闭胶片；407、密封弧槽；408、弧槽胶圈；501、驱动支撑盒；502、齿圈卡槽；503、从动齿圈；504、供电滑触环；601、限位斜槽；602、弹簧端板；603、拉力弹簧；604、螺纹座套；605、挤压螺纹杆；606、手柄盘；701、支撑侧壁板；702、容置腔管；703、电磁铁端塞；704、冲击弹柱；705、弹簧压环；706、复位冲击弹簧；101、液压油缸；102、支撑升降盘；103、活动铰链板；201、防滑槽棱；409、高压连接嘴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图11，本发明提供一种技术方案：一种石油钻进液压卡瓦装置，包括卡瓦座1、卡瓦夹体2、扶正环3、气腔内道4、拆卸固定环5、定位座板6和倾斜刮片7，卡瓦座1的内部设置有卡瓦夹体2，卡瓦座1的底部嵌设固定有扶正环3，扶正环3呈圆环状，且与卡瓦座1同轴对应设置，扶正环3能够在钻杆偏斜时，避免钻杆直接与卡瓦座1产生磕碰，起到了保护效果，气腔内道4开设于卡瓦座1的内部，卡瓦座1的下表面位置设置有具有防泥功能的喷气冲刷结构，喷气冲刷结构与气腔内道4的下端连通，卡瓦座1的上表面位置可拆卸固定设置有拆卸固定环5，拆卸固定环5的上方设置有齿圈驱动机构，拆卸固定环5通过齿圈驱动机构驱动定位座板6旋转，倾斜刮片7活动穿插经过定位座板6，定位座板6与倾斜刮片7之间设置有具有限位功能的弹力挤压机构。

倾斜刮片7呈薄片状，且具有一定弹性，倾斜刮片7倾斜设置，定位座板6的外表面固定设置有冲击机构，冲击机构撞击在驱动倾斜刮片7表面，能够驱动倾斜刮片7弹动。

喷气冲刷结构包括连通弧腔401、遮板沉槽402、气缝遮板403、倾斜导流面404、侧壁嵌槽405、常闭胶片406、密封弧槽407和弧槽胶圈408。

连通弧腔401开设在卡瓦座1的下表面位置，连通弧腔401呈圆弧状，且与卡瓦座1同轴心设置，气腔内道4的下端与连通弧腔401连通，连通弧腔401的一侧开设有遮板沉槽402，遮板沉槽402的内部固定设置有气缝遮板403，气缝遮板403呈圆弧状，且其内圈表面位置开设有倾斜导流面404，倾斜导流面404与连通弧腔401的内壁表面相互配合形成喷气间隙。

倾斜导流面404的表面位置开设有侧壁嵌槽405，侧壁嵌槽405的内部嵌设固定有常闭胶片406，常闭胶片406具有弹性，常闭胶片406将倾斜导流面404与连通弧腔401的内壁表面之间形成的喷气间隙堵塞，遮板沉槽402的内壁表面开设有密封弧槽407，密封弧槽407的内部设置有弧槽胶圈408，弧槽胶圈408与气缝遮板403的上表面挤压密封。

齿圈驱动机构包括驱动支撑盒501、齿圈卡槽502、从动齿圈503和供电滑触环504，驱动支撑盒501固定设置在拆卸固定环5的上表面位置，驱动支撑盒501的内部开设有齿圈卡槽502，齿圈卡槽502的内部设置有从动齿圈503，驱动支撑盒501的内部设置有电机以及驱动齿轮等结构，上述驱动齿轮与从动齿圈503啮合，从而能够使得驱动支撑盒501驱动从动齿圈503旋转，从动齿圈503的表面嵌设固定有供电滑触环504，驱动支撑盒501通过电刷与供电滑触环504滑动导通，从而使得供电滑触环504带电，便于对电磁铁端塞703进行供电，从而使得电磁铁端塞703产生间歇性磁力，上述从动齿圈503以及供电滑触环504等结构在实际生产安装时，均可以设置保护外壳，防止被污泥飞溅影响正常运行，本申请文件附图中为方便展示略去外壳结构。

弹力挤压机构包括限位斜槽601、弹簧端板602、拉力弹簧603、螺纹座套604、挤压螺纹杆605和手柄盘606，定位座板6的表面贯穿开设有限位斜槽601，限位斜槽601倾斜设置，倾斜刮片7活动穿插设置在限位斜槽601内部，倾斜刮片7的端部，位于定位座板6的远离卡瓦座1轴心方向的一侧表面位置固定设置有弹簧端板602，弹簧端板602与定位座板6的外表面之间连接设置有拉力弹簧603，弹簧端板602的表面固定设置有螺纹座套604，螺纹座套604的内部螺旋配合安装有挤压螺纹杆605，挤压螺纹杆605的一端固定设置有手柄盘606，在进行其他工序时，为防止倾斜刮片7对钻杆的影响，可以旋转手柄盘606，使得挤压螺纹杆605顶在定位座板6的外表面位置，如图2中所示，此时倾斜刮片7会向着定位座板6的内部方向缩回移动，从而不与钻杆的外表面接触，拉力弹簧603提供的拉持弹力需要大于倾斜刮片7在旋转过程中所产生的离心力，避免倾斜刮片7受到离心力影响而向着远离钻杆的方向后退移动。

冲击机构包括支撑侧壁板701、容置腔管702、电磁铁端塞703、冲击弹柱704、弹簧压环705和复位冲击弹簧706。

支撑侧壁板701固定设置在定位座板6的靠近卡瓦座1轴心方向的一侧表面位置，支撑侧壁板701的表面固定设置有容置腔管702，容置腔管702的轴线方向与倾斜刮片7的表面垂直，容置腔管702远离倾斜刮片7所在位置的一端插设固定有电磁铁端塞703，电磁铁端塞703与供电滑触环504供电导通，容置腔管702的内部活动穿插设置有冲击弹柱704，冲击弹柱704的外表面固定设置有弹簧压环705，冲击弹柱704的外部套设安装有复位冲击弹簧706，复位冲击弹簧706压缩夹设于弹簧压环705与支撑侧壁板701之间。

卡瓦座1的内部固定设置有液压油缸101，卡瓦座1的内部活动设置有支撑升降盘102，液压油缸101驱动支撑升降盘102升降移动，支撑升降盘102与卡瓦夹体2的上表面之间摆动设置有活动铰链板103，卡瓦夹体2的内侧表面位置开设有防滑槽棱201，卡瓦座1的上表面位置固定连通设置有高压连接嘴409，高压连接嘴409与气腔内道4的上部连通。

本发明在使用时，首先将高压连接嘴409通过气路管道与外界高压气源连通，高压气流从高压连接嘴409进入，经过气腔内道4，进入连通弧腔401中，将常闭胶片406顶开，呈气刃状喷出，在起钻过程中，钻杆逐渐上移，气刃冲刷在钻杆的外表面，能够首先除去钻杆表面沾附的大部分的污泥污液。

驱动支撑盒501驱动从动齿圈503快速旋转，且旋转方向如图1中所示，为图1中俯视逆时针转动，方便倾斜刮片7刮取污泥后将其弹开，此时从动齿圈503通过定位座板6驱动倾斜刮片7转动，倾斜刮片7在拉力弹簧603的弹力拉持下，与钻杆的外表面适应性挤压接触，在起钻过程中，将钻杆表面沾附的顽固污泥刮除。

电磁铁端塞703供入脉冲电流产生间歇性磁力，吸附冲击弹柱704轴向移动，并在磁力消失时，在复位冲击弹簧706的弹力下使得冲击弹柱704撞击在倾斜刮片7的表面，使得倾斜刮片7在旋转刮泥过程中，出现快速弹动，倾斜刮片7的端部快速摆动，可以提高对一些固定性粘附物的清除效果，同时，能够使得倾斜刮片7将刮取的泥片碎渣弹射出去，避免泥片碎渣堆积在卡瓦座1上部。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种石油钻进液压卡瓦装置，包括卡瓦座（1）、卡瓦夹体（2）、扶正环（3）、气腔内道（4）、拆卸固定环（5）、定位座板（6）和倾斜刮片（7），所述卡瓦座（1）的内部设置有卡瓦夹体（2），所述卡瓦座（1）的底部嵌设固定有扶正环（3），所述扶正环（3）呈圆环状，且与卡瓦座（1）同轴对应设置，其特征在于：所述气腔内道（4）开设于卡瓦座（1）的内部，所述卡瓦座（1）的下表面位置设置有具有防泥功能的喷气冲刷结构，所述喷气冲刷结构与所述气腔内道（4）的下端连通，所述卡瓦座（1）的上表面位置可拆卸固定设置有拆卸固定环（5），所述拆卸固定环（5）的上方设置有齿圈驱动机构，所述拆卸固定环（5）通过齿圈驱动机构驱动定位座板（6）旋转，所述倾斜刮片（7）活动穿插经过定位座板（6），所述定位座板（6）与所述倾斜刮片（7）之间设置有具有限位功能的弹力挤压机构。

2.根据权利要求1所述的一种石油钻进液压卡瓦装置，其特征在于：所述倾斜刮片（7）呈薄片状，且具有一定弹性，所述倾斜刮片（7）倾斜设置，所述定位座板（6）的外表面固定设置有冲击机构，所述冲击机构撞击在驱动倾斜刮片（7）表面，能够驱动倾斜刮片（7）弹动。

3.根据权利要求1所述的一种石油钻进液压卡瓦装置，其特征在于：所述喷气冲刷结构包括连通弧腔（401）、遮板沉槽（402）、气缝遮板（403）、倾斜导流面（404）、侧壁嵌槽（405）、常闭胶片（406）、密封弧槽（407）和弧槽胶圈（408）。

4.根据权利要求3所述的一种石油钻进液压卡瓦装置，其特征在于：所述连通弧腔（401）开设在卡瓦座（1）的下表面位置，所述连通弧腔（401）呈圆弧状，且与卡瓦座（1）同轴心设置，所述气腔内道（4）的下端与连通弧腔（401）连通，所述连通弧腔（401）的一侧开设有遮板沉槽（402），所述遮板沉槽（402）的内部固定设置有气缝遮板（403），所述气缝遮板（403）呈圆弧状，且其内圈表面位置开设有倾斜导流面（404），所述倾斜导流面（404）与所述连通弧腔（401）的内壁表面相互配合形成喷气间隙。

5.根据权利要求4所述的一种石油钻进液压卡瓦装置，其特征在于：所述倾斜导流面（404）的表面位置开设有侧壁嵌槽（405），所述侧壁嵌槽（405）的内部嵌设固定有常闭胶片（406），所述常闭胶片（406）具有弹性，所述常闭胶片（406）将倾斜导流面（404）与连通弧腔（401）的内壁表面之间形成的喷气间隙堵塞，所述遮板沉槽（402）的内壁表面开设有密封弧槽（407），所述密封弧槽（407）的内部设置有弧槽胶圈（408），所述弧槽胶圈（408）与所述气缝遮板（403）的上表面挤压密封。

6.根据权利要求2所述的一种石油钻进液压卡瓦装置，其特征在于：所述齿圈驱动机构包括驱动支撑盒（501）、齿圈卡槽（502）、从动齿圈（503）和供电滑触环（504），所述驱动支撑盒（501）固定设置在拆卸固定环（5）的上表面位置，所述驱动支撑盒（501）的内部开设有齿圈卡槽（502），所述齿圈卡槽（502）的内部设置有从动齿圈（503），所述驱动支撑盒（501）能够驱动从动齿圈（503）旋转，所述从动齿圈（503）的表面嵌设固定有供电滑触环（504），所述驱动支撑盒（501）通过电刷与供电滑触环（504）滑动导通。

7.根据权利要求1所述的一种石油钻进液压卡瓦装置，其特征在于：所述弹力挤压机构包括限位斜槽（601）、弹簧端板（602）、拉力弹簧（603）、螺纹座套（604）、挤压螺纹杆（605）和手柄盘（606），所述定位座板（6）的表面贯穿开设有限位斜槽（601），所述限位斜槽（601）倾斜设置，所述倾斜刮片（7）活动穿插设置在限位斜槽（601）内部，所述倾斜刮片（7）的端部，位于定位座板（6）的远离卡瓦座（1）轴心方向的一侧表面位置固定设置有弹簧端板（602），所述弹簧端板（602）与所述定位座板（6）的外表面之间连接设置有拉力弹簧（603），所述弹簧端板（602）的表面固定设置有螺纹座套（604），所述螺纹座套（604）的内部螺旋配合安装有挤压螺纹杆（605），所述挤压螺纹杆（605）的一端固定设置有手柄盘（606）。

8.根据权利要求6所述的一种石油钻进液压卡瓦装置，其特征在于：所述冲击机构包括支撑侧壁板（701）、容置腔管（702）、电磁铁端塞（703）、冲击弹柱（704）、弹簧压环（705）和复位冲击弹簧（706）。

9.根据权利要求8所述的一种石油钻进液压卡瓦装置，其特征在于：所述支撑侧壁板（701）固定设置在定位座板（6）的靠近卡瓦座（1）轴心方向的一侧表面位置，所述支撑侧壁板（701）的表面固定设置有容置腔管（702），所述容置腔管（702）的轴线方向与倾斜刮片（7）的表面垂直，所述容置腔管（702）远离倾斜刮片（7）所在位置的一端插设固定有电磁铁端塞（703），所述电磁铁端塞（703）与所述供电滑触环（504）供电导通，所述容置腔管（702）的内部活动穿插设置有冲击弹柱（704），所述冲击弹柱（704）的外表面固定设置有弹簧压环（705），所述冲击弹柱（704）的外部套设安装有复位冲击弹簧（706），所述复位冲击弹簧（706）压缩夹设于弹簧压环（705）与支撑侧壁板（701）之间。

10.根据权利要求1所述的一种石油钻进液压卡瓦装置，其特征在于：所述卡瓦座（1）的内部固定设置有液压油缸（101），所述卡瓦座（1）的内部活动设置有支撑升降盘（102），所述液压油缸（101）驱动支撑升降盘（102）升降移动，所述支撑升降盘（102）与所述卡瓦夹体（2）的上表面之间摆动设置有活动铰链板（103），所述卡瓦夹体（2）的内侧表面位置开设有防滑槽棱（201），所述卡瓦座（1）的上表面位置固定连通设置有高压连接嘴（409），所述高压连接嘴（409）与所述气腔内道（4）的上部连通。

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