CN201778693U - 多功能管杆气动卡瓦 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能管杆气动卡瓦，属钻井、采油配套设备领域。它由大方瓦、卡瓦体、动力缸、支撑盘、连接片、刮泥盘及扶正环等组成。大方瓦由两块组成，其上装有动力缸，动力缸上的动力缸推拉杆上装有支撑盘，支撑盘下面装有卡瓦体，卡瓦体置于大方瓦内。支撑盘上部装有刮泥托盘和刮泥盘，大方瓦的底部装有扶正环。本实用新型采用全内置式气缸气路结构，卡紧管杆时工作面基本与钻台面平齐，方便液压大钳使用。支撑盘上装有刮泥盘，实现了刮泥和卡持管杆的双重功能，更换卡瓦牙可适用油管、钻杆、钻铤和套管的起下钻作业，能实现多功能性；且具有卡瓦体防钮功能，提高了卡瓦的使用寿命和安全性，在降低劳动强度的同时大大提高了工作效率。

Description

多功能管杆气动卡瓦

技术领域

本实用新型涉及一种石油或地质钻井采油过程中起下油管、钻杆、钻铤及下放套管作业的多功能管杆气动卡瓦，属钻井、采油配套设备领域。

背景技术

现在油田或地质钻井采油起下油管、起下钻作业和下套管作业时，为了将作业的油管、钻杆、钻铤或套管卡住固定在井口处，再利用液压大钳拆卸管具扣，一般采用双吊卡作业或单吊卡加手提式卡瓦的作业方式；同时为了防止钻铤或套管下滑，还要加装安全卡瓦。这些方式都存在工人劳动强度大，工作效率低，安全性能差等问题。特别是双吊卡作业方式，更容易造成单吊环起钻引发的重大工程和人身事故等问题。手提式管杆卡瓦虽可提高一定的工作效率，但其自身重量较大，一般都在70公斤以上，工人劳动强度特别大，钻台上要配备多名操作人员轮班。

为了解决上述问题，有人对手提式卡瓦做过改进，但都只适用于起下钻杆使用。如中国专利：91229687.9，“一种石油钻井施工用气（液）动卡瓦”提供的多功能卡瓦，由于其工作高度高出钻台面较多、外置式动力缸占据空间大及运动易损件较多等原因，无法在现场得到大范围的推广。又如中国专利：92242347.4，“半自动钻柱卡瓦”，该卡瓦利用柱塞弹簧和操作人员施加的外力及体重实现卡瓦体的升降，工作高度较高，且同样存在自动化程度低，工人劳动强度大，工作效率低、安全性能差等问题。另有中国专利：02212500.0，“动力卡瓦”提供了一种利用外置式气缸为动力的钻柱卡瓦，气缸固定在大方瓦上面，气管线悬挂在外面，卡瓦体实际工作高度高，不利于井口设备和人员的操作。国外也有类似的气动钻杆动力卡瓦，工作高度均在600mm以上，井口进行液压大钳拆卸钻杆扣及摆放防喷盒等操作时相当困难，不适合我国国情使用。

中国专利：200320100403.0，“多功能全自动钻杆气动卡瓦”虽然设置有刮泥盘，也克服了上述的各种卡瓦的不足，但由于其卡瓦体在提升和下放的过程中是采用活动铰链靠卡瓦体的自重打开，经过多次作业后，会出现如上销轴固定螺丝滑扣、下销轴弯曲变形、导向杆固定螺丝松动等现象，工作可靠性较差，同时当出现铰链锈蚀时，卡瓦不能全部打开，易出现钻杆接箍与卡瓦体相碰撞，使卡瓦装置损坏的问题。

另外，以上几种改进过的气动卡瓦都不具有卡瓦体防钮功能，在起下钻铤过程中遇到液压背钳打滑时，夹持的管具旋转会引起卡瓦体以及支撑盘、支撑盘连接组件、导向杆和气缸轴扭曲变形，严重影响卡瓦的使用，降低卡瓦使用寿命；在下套管过程中一般不打液压背钳，全部靠卡瓦的夹持力与液压钳配合接上套管接箍，因此卡瓦体径向夹持和轴向的防扭能力至关重要。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种以内置式气缸为卡瓦体张开的推举动力，卡瓦体在大方瓦内通过滑槽上下滑动打开和收拢，并具有卡瓦体背锥面凸台防钮功能；且运行时可靠度高，方便更换卡瓦牙以适应不同管杆的起下油管、钻杆、钻铤和下套管作业的多功能管杆气动卡瓦。

本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的：

该多功能管杆气动卡瓦由大方瓦、卡瓦体、动力缸、支撑盘、上销轴、连接片、下销轴、动力缸推拉杆、刮泥盘、卡瓦牙、导向杆 、扶正环、刮泥托盘、托盘销轴组成。其特征在于：大方瓦由两块组成，通过铰链连接，大方瓦上安装有动力缸，动力缸上的动力缸推拉杆上端安装有支撑盘；支撑盘下面通过上销轴装有连接片，连接片下面通过下销轴装有卡瓦体，卡瓦体置于大方瓦内；卡瓦体的外圆弧面上制作有卡瓦体凸锥面，卡瓦体的内圆弧面上制作有卡瓦牙；大方瓦的内圆弧面上制作有大方瓦凹锥面；支撑盘上部通过托盘销轴安装有刮泥托盘，刮泥托盘内安装有刮泥盘；大方瓦的底部装有扶正环。

本实用新型的有益效果在于：

该多功能管杆气动卡瓦采用全内置式气缸及气路结构，大大降低了卡瓦的工作高度，使其卡紧钻杆时工作面基本上与钻台面平齐，方便液压大钳使用；在气路配置中增加了气控单向阀，保证了气动卡瓦在张开状态下突然泄气时不至下滑，提高了使用的安全性。在支撑盘上增设易装拆的刮泥托盘并内置刮泥盘，实现了刮泥和卡持钻杆的双重功能，降低劳动强度的同时大大提高了工作效率；通过更换不同类型的卡瓦牙，适用于油管、钻杆、钻铤和套管的起下钻作业，实现了管杆气动卡瓦的多功能性。该多功能管杆气动卡瓦具有卡瓦体防钮功能，在起下油管、钻杆、钻铤和下放套管的过程中，夹持的管杆打滑不会引起卡瓦体以及支撑盘、支撑盘连接组件、导向杆和动力缸推拉杆的扭曲变形，提高了卡瓦的使用寿命。能应用于ZP175、ZP205、 ZP275、 ZP375等钻井转盘和修井机上，应用范围广，功能性强。

附图说明：

图1为多功能管杆气动卡瓦松开时的结构示意图；

图2为多功能管杆气动卡瓦卡紧时的结构示意图；

图3为大方瓦与卡瓦体的凸凹锥面配合截面示意图；

图4为刮泥托盘及刮泥盘的结构示意图。

图中：1、大方瓦，2、卡瓦体，3、动力缸，4、支撑盘，5、上销轴，6、连接片，7、下销轴，8、动力缸推拉杆，9、卡瓦体凸锥面，  10、大方瓦凹锥面，11、刮泥盘，12、卡瓦牙，13、导向杆，14、扶正环，15、刮泥托盘，16、管杆，17、托盘销轴。

具体实施方式：

该多功能管杆气动卡瓦由大方瓦1、卡瓦体2、动力缸3、支撑盘4、上销轴5、连接片6、下销轴7、动力缸推拉杆8、刮泥盘11、卡瓦牙12、导向杆13、扶正环14、刮泥托盘15和托盘销轴17组成。大方瓦1由两块组成，通过铰链连接，大方瓦1上装置有两个动力缸3，动力缸3上的动力缸推拉杆8上端安装有支撑盘4，支撑盘4的下面通过上销轴5装有连接片6，连接片6下面通过下销轴7装有卡瓦体2，卡瓦体2置于大方瓦1内。卡瓦体2的外圆弧面上制作有卡瓦体凸锥面9，卡瓦体2的内圆弧面上制作有卡瓦牙12；大方瓦1的内圆弧面上制作有大方瓦凹锥面10；卡瓦体2上下滑动时，卡瓦体2的外圆弧面上的卡瓦体凸锥面9在大方瓦1的内圆弧面上的大方瓦凹锥面10内滑行，并依靠卡瓦体2的重力及支点偏差与大方瓦凹锥面10的径向保持接触，卡瓦体2下行卡住管杆时，通过卡瓦体凸锥面9与大方瓦1的大方瓦凹锥面10配合形成周向防扭力。支撑盘4上部安装有由两块组合成的刮泥托盘15，两块刮泥托盘15通过托盘销轴17活动安装在支撑盘4，并以托盘销轴17为轴心向外90度旋转打开后安装刮泥盘11，刮泥盘11为自由浮动式，上下左右都有一定的移动空间，保证管杆16偏移气动卡瓦中心时也能使用。大方瓦1的底部装有扶正环14。

下面具体说明本实用新型起管杆作业和下管杆作业时的工作过程。

起管杆作业时，司钻操作先挂住管杆16，操作二位五通阀使动力缸3的底部进气，活塞上行，同时上提管杆16，利用管杆16与卡瓦牙的摩擦力，活塞通过动力缸推拉杆8推动支撑盘4上升，支撑盘4拉动连接杆6带动卡瓦体2上升。同时利用卡瓦体2的重力偏心和背部锥度，使卡瓦体2向外扩开，让开管杆16的通道，管杆16上行，同时刮泥盘11开始工作，将管杆上粘附的泥浆或油泥刮入井口。当卸螺杆扣要卡住管杆16时，停止提升管杆16，通过二位五通阀控制从动力缸3上部进气，活塞下行，经推拉杆8拉动支撑盘4下降，支撑盘4通过连接杆6带动卡瓦体2沿大方瓦1上的大方瓦凹锥面10下行，四片卡瓦体2合成的圆开口直径逐渐减小，直至抱合卡紧管杆16为止。由于卡瓦体2背面的卡瓦体凸锥面9卡在大方瓦1上的大方瓦凹锥面10内，当旋转螺杆接头时可以防止卡瓦体2旋转。同时，在卡瓦体2的内圆表面固装有卡瓦牙12，合理的卡瓦牙齿能防止管杆下滑并具有一定的防周向转动的功能，根据使用的管杆种类（油管、钻杆、钻铤和套管）和材质，可选择用相应的卡瓦牙，以达到使用安全、操作合理、并减少对管杆的压痕伤害等目的。

下管杆作业时卡瓦时的工作过程与起管杆作业时基本相同，也是先提住管杆并通气松开卡瓦，下放管杆，然后再由卡瓦收缩卡紧管杆。下管杆作业时不需要刮泥或油泥，可以先把刮泥盘取出再作业，起管杆时再装上。

Claims (1)

1.一种多功能管杆气动卡瓦，它由大方瓦（1）、卡瓦体（2）、动力缸（3）、支撑盘（4）、上销轴（5）、连接片（6）、下销轴（7）、动力缸推拉杆（8）、刮泥盘（11）、卡瓦牙（12）、导向杆（13）、扶正环（14）、刮泥托盘（15）、托盘销轴（17）组成，其特征在于：大方瓦（1）由两块组成，通过铰链连接，大方瓦（1）上安装有动力缸（3），动力缸（3）上的动力缸推拉杆（8）上端安装有支撑盘（4）；支撑盘（4）下面通过上销轴（5）装有连接片（6），连接片（6）下面通过下销轴（7）装有卡瓦体（2），卡瓦体（2）置于大方瓦（1）内；卡瓦体（2）的外圆弧面上制作有卡瓦体凸锥面（9），卡瓦体（2）的内圆弧面上制作有卡瓦牙（12）；大方瓦（1）的内圆弧面上制作有大方瓦凹锥面（10）；支撑盘（4）上部通过托盘销轴（17）安装有刮泥托盘（15），刮泥托盘（15）内安装有刮泥盘（11）；大方瓦（1）的底部装有扶正环（14）。

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