CN215804409U - 一种重载卡瓦 - Google Patents

Abstract

本申请涉及油井钻采技术领域，公开了一种重载卡瓦，所述重载卡瓦包括卡瓦体，所述卡瓦体包括卡瓦牙板，卡瓦牙板上设置有卡瓦齿，所述卡瓦牙板沿长度方向从上往下划分为多个高度相同的卡瓦齿单元，卡瓦齿单元与被夹持物的总接触面积沿卡瓦牙板的长度方向从上往下逐渐减小。本申请重载卡瓦的卡瓦齿与被夹持物的总接触面积沿卡瓦的长度方向从上往下依次减小，通过上述卡瓦齿特殊的结构排布形式，使得被夹持物的受力更加均匀，避免被夹持物出现应力集中的现象，从而能够减小被夹持物被卡瓦挤毁而出现被夹持物失效或发生钻井事故的概率。

Description

一种重载卡瓦

技术领域

本申请涉及油井钻采技术领域，尤其涉及一种石油钻井设备，更具体的说涉及一种重载卡瓦。

背景技术

卡瓦是钻井过程中起下钻时用于卡住和悬持钻柱、被夹持物等的工具，适用于石油以及天然气钻井作业，防止钻杆、被夹持物等部件在重力的作用下下落。卡瓦主要由卡瓦片和卡瓦牙板组成，外形为圆锥体，可楔落在卡瓦座的内孔内，多个卡瓦片内壁围合成一个与管柱外形尺寸相适配的圆孔，其上装有卡瓦牙板，卡瓦牙板上设置有卡瓦齿。在钻井时，卡瓦设置在卡瓦座内，被夹持物穿过卡瓦片内壁围合成的圆孔，内壁上的卡瓦齿与被夹持物外壁接触，在被夹持物的重力以及卡瓦座内壁锥面和卡瓦外壁锥面的配合作用下，卡瓦齿将被夹持物紧紧抱住，防止被夹持物下落。

随着我国深层油气田的开发与勘探，钻井的深度越来越深，卡瓦承受被夹持物的载荷也在逐渐增加，并且由于钻井本身的复杂工艺以及被夹持物结构的复杂动力学行为，被夹持物在使用过程中很容易被周围高强度的卡瓦挤毁，而导致被夹持物失效，严重的还会出现钻井事故。现有的重载卡瓦在使用时，被夹持物容易出现应力集中的现象，导致被夹持物整体受力不均匀，应力集中的部位为被夹持物最脆弱的部分，稍有不慎，被夹持物就会被周围高强度的卡瓦挤毁。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本申请旨在于提供一种在被夹持物使用过程中，减小被夹持物应力集中，使被夹持物受力均匀的重载钻杆卡瓦。

为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种重载卡瓦，包括卡瓦体，所述卡瓦体包括卡瓦牙板，卡瓦牙板上设置有卡瓦齿，所述卡瓦牙板沿长度方向从上往下划分为多个高度相同的卡瓦齿单元，卡瓦齿单元与被夹持物的总接触面积沿卡瓦牙板的长度方向从上往下逐渐减小。

进一步地，所述卡瓦齿单元内，至少包括一横排卡瓦齿。

进一步地，所述卡瓦齿单元内，包括若干横排卡瓦齿。

进一步地，所述卡瓦齿单元内，卡瓦齿的总数量不变，每一横排卡瓦齿的齿顶总面积沿卡瓦牙板的长度方向从上往下逐渐减小。

进一步地，所述卡瓦齿单元内，每一个卡瓦齿的齿顶面积不变，卡瓦齿的总数量沿卡瓦体的长度方向从上往下逐渐减小。

进一步地，所述卡瓦体还包括卡瓦片，卡瓦片上设置有牙板槽，所述卡瓦牙板通过牙板槽固定安装在卡瓦片上。

进一步地，所述卡瓦牙板上设置有打尖槽。

进一步地，所述卡瓦片上设置有多列卡瓦牙板，每一列卡瓦牙板的顶部均设置有牙板压块，牙板压块通过锁定螺栓与卡瓦片连接，锁定螺栓沿卡瓦片的长度方向设置。

进一步地，所述重载卡瓦设置在卡瓦座的圆锥孔上，重载卡瓦的顶端向上延伸超出卡瓦座圆锥孔的上端面，顶端超出卡瓦座圆锥孔上端面的长度L1为L/10~L/3，L为重载卡瓦的总长度。

进一步地，所述重载卡瓦设置在卡瓦座的圆锥孔上，重载卡瓦的底端向下延伸超出卡瓦座圆锥孔的下端面，底端超出卡瓦座圆锥孔下端面的长度L2为L/10~L/3，L为重载卡瓦的总长度。

本申请的有益效果：

（1）本申请重载卡瓦的卡瓦齿与被夹持物的总接触面积沿卡瓦的长度方向从上往下依次减小，通过上述卡瓦齿特殊的结构排布形式，使得被夹持物的受力更加均匀，避免被夹持物出现应力集中的现象，从而能够减小被夹持物被卡瓦挤毁而出现被夹持物失效或发生钻井事故的概率。

（2）本申请中，卡瓦牙板的底部设置有打尖槽，在拆卸卡瓦牙板时，尖钢条等部件插入上述打尖槽中，向下压即可将上方的卡瓦牙板向上撬动，最终能够顺利的将卡瓦牙板拆卸下来，整个拆卸过程十分方便快捷。

（3）本申请中每一列的卡瓦牙板分别采用一个牙板压块在纵向单独将其压紧，并且牙板压块与卡瓦片连接的锁定螺栓沿卡瓦片的长度方向设置，与常规的卡瓦牙板固定方式相比，本申请的重载卡瓦在使用时，卡瓦牙板的压紧效果更好，卡瓦牙板不会产生窜动，因此卡瓦牙板与卡瓦片之间的配合间隙不会混入杂质，所以卡瓦牙板不会产生应力集中的现象而导致受到高应力部分的牙板和被夹持物因应力集中而损坏。

（4）在本申请中，重载卡瓦的顶端和底端均向下延伸超出卡瓦座的圆锥孔端面，并且超出的长度远远大于现有技术，所以卡瓦悬持钻具时，能够将钻杆所受到的应力由卡瓦座范围以内分担一部分到卡瓦座范围以外，进一步改善了钻杆的受力环境。

附图说明

图1为本申请重载卡瓦整体结构示意图；

图2为本申请重载卡瓦俯视结构示意图；

图3为本申请重载卡瓦内部结构示意图；

图4为图3中A部结构放大图；

图5为本申请卡瓦牙板结构示意图；

图6为本申请重载卡瓦使用状态示意图（图中，L为重载卡瓦的总长度，L1为重载卡瓦的顶端向上延伸超出卡瓦座圆锥孔上端面的长度，L2为重载卡瓦的底端向下延伸超出卡瓦座圆锥孔下端面的长度）。

附图中：

1、卡瓦体；2、卡瓦齿单元；3、打尖槽；4、牙板压块；5、卡瓦座；6、被夹持物；7、锁定螺栓；11、卡瓦片；12、卡瓦牙板；121卡瓦齿。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请作进一步地详细说明，但本申请的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种重载卡瓦，参照说明书附图1-5，所述重载卡瓦由若干个卡瓦体1构成，相邻的卡瓦体1之间通过连接销转动连接，其中位于最边上的两个卡瓦体1一侧通过连接销与旁边相邻的卡瓦体1连接，另一侧为自由端，不与其他的卡瓦体1连接，所述每个卡瓦体1包括卡瓦牙板12，卡瓦牙板12上设置有卡瓦齿121，卡瓦牙板12沿长度方向从上往下划分为多个高度相同的卡瓦齿单元2，所述卡瓦齿单元2与被夹持物6的总接触面积沿卡瓦牙板1的长度方向从上往下逐渐减小；进一步地，在本实施例中，卡瓦齿单元2的高度任意，可以是10cm、20cm等高度，但是每个卡瓦齿单元2内必须至少包含一横排的卡瓦齿121。

在使用时，重载卡瓦放在卡瓦座上设置的圆锥孔中，多个卡瓦体的内壁围合成一个与被夹持物外形尺寸相适配的圆孔，位于圆锥孔内的卡瓦体的外壁与圆锥孔的内壁接触楔合，被夹持物设置在卡瓦体内壁围合成的圆孔内，位于卡瓦牙板上的卡瓦齿与被夹持物的外壁接触，在被夹持物的重力以及卡瓦座内壁锥面和重载卡瓦外壁锥面的配合作用下，卡瓦齿将被夹持物紧紧抱住，防止被夹持物下落。传统的重载卡瓦在使用时，由于卡牙板上卡瓦齿排布结构的不合理导致被夹持物容易出现应力集中的现象，造成被夹持物整体受力不均匀，应力集中的部位为被夹持物最脆弱的部分，稍有不慎，被夹持物就会被周围高强度的卡瓦挤毁，因此，本申请为了使重载卡瓦对被夹持物整体的夹持力更加均匀，减少被夹持物应力集中现象的产生，本申请将卡瓦牙板从上往下划分为多个卡瓦齿单元，每一个卡瓦齿单元的高度相同，并且每一个卡瓦齿单元内包含多个卡瓦齿，所述卡瓦齿单元与被夹持物的总接触面积沿卡瓦牙板的长度方向从上往下逐渐减小。

本申请通过上述卡瓦齿特殊的结构排布形式，使得被夹持物的受力更加均匀，避免被夹持物出现应力集中的现象，从而能够减小被夹持物被卡瓦挤毁而出现被夹持物失效或发生钻井事故的概率。

实施例2

本实施例公开了一种重载卡瓦，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中，所述卡瓦齿单元2内，包括若干横排的卡瓦齿121。本实施例的卡瓦齿单元内，可以有两横排的卡瓦齿、三横排的卡瓦齿、四横排的卡瓦齿，甚至更多。

实施例3

本实施例公开了一种重载卡瓦，参照说明书附图4，卡瓦齿121为一个四棱台形状的齿状结构，其顶面为与被夹持物6外壁接触的面，为一个矩形平面，卡瓦齿121齿顶的矩形面积就是单个卡瓦齿121与被夹持物6的接触面积。实现卡瓦齿单元2与被夹持物6的总接触面积逐渐减小的方式有很多，在实施例1或实施例2的基础上，在本实施例中，在所述卡瓦齿单元2内，每一个卡瓦齿121的齿顶面积均不改变，都相同，但是卡瓦齿121的总数量沿卡瓦牙板12的长度方向从上往下逐渐减小。

本实施例中，卡瓦齿总数量减少的方式有很多种，例如所有卡瓦齿单元内，每一横排卡瓦齿的数量都不变，是相同的，但是沿卡瓦牙板的长度方向从上往下，卡瓦齿单元内卡瓦齿的横排数逐渐减少。

实施例4

本实施例公开了一种重载卡瓦，参照说明书附图4，卡瓦齿121为一个四棱台形状的齿状结构，其顶面为与被夹持物6外壁接触的面，为一个矩形平面，卡瓦齿121齿顶的矩形面积就是单个卡瓦齿121与被夹持物6的接触面积，也就是说卡瓦齿单元2内，所有卡瓦齿121的齿顶面积相加即是卡瓦齿单元2与被夹持物6的总接触面积。本实施例在实施例2的基础上，通过另一种方式实现了卡瓦齿单元2与被夹持物体的总接触面积沿卡瓦牙板的长度方向从上往下逐渐减小，具体的，在所述卡瓦齿单元2内，卡瓦齿121的总数量不变，但是每一横排卡瓦齿121的齿顶总面积沿卡瓦牙板1的长度方向从上往下逐渐减小。

实施例5

本实施例公开了一种重载卡瓦，在上述实施例的基础上，参照说明书附图1-3，本实施例中的卡瓦体1还包括卡瓦片11，卡瓦牙板12设置在卡瓦片11上，具体的，卡瓦片11上设置有牙板槽，牙板槽为一个燕尾槽，卡瓦牙板12的背面设置有与燕尾槽配合的燕尾槽滑块，燕尾槽滑块设置在上述燕尾槽中。

进一步地，参照说明书附图4和图5，本实施例中的卡瓦牙板12上设置有打尖槽3，打尖槽3位于卡瓦牙板12的底部。卡瓦在使用时，水泥等杂质会进入卡瓦片11与卡瓦牙板12之间的缝隙中，并使卡瓦牙板12粘附在卡瓦牙11上，后期在更换卡瓦牙板12时，很难将卡瓦牙板12拆卸下来，因此，本实施例在卡瓦牙板12的底部设置一个打尖槽3，在更换卡瓦牙板12时，将尖钢条等工具插入打尖槽3中，下压尖钢条将卡瓦牙板12向上撬动，使卡瓦片11与卡瓦牙板12之间凝固的水泥等杂质松动，然后就可以很轻松的将卡瓦牙板12沿着牙板槽向上取出。

进一步地，现有技术中，卡瓦牙板12通常是采用一整块压块进行固定，而由于牙板的高度会有所不同，因此压块并不能很好的将牙板在纵向压紧，在使用过程中，牙板可能会上下窜动，导致杂质进入卡瓦片11与卡瓦牙板12之间的缝隙中，最终导致应力集中到部分卡瓦牙板12上而造成被夹持物受力不均匀，并且现有的压块在压紧牙板时，锁定螺栓是垂直于压块以及卡瓦片设置的，因此锁定螺栓所受的力垂直于螺栓轴向，螺栓对牙板的锁紧效果也不是很好，所以本实施例为了使卡瓦牙板12在纵向被压紧，使用过程中，卡瓦牙板12不会窜动，参照说明书附图1-3，本实施例的卡瓦片11上设置有多列卡瓦牙板12，每一列卡瓦牙板12的顶部都设置有牙板压块4，用于在竖直方向将卡瓦牙板12压紧，所述牙板压块4的一端与卡瓦牙板12的上顶面接触，另一端与卡瓦片11的上顶面接触，并通过锁定螺栓7与卡瓦片11连接，卡瓦片11以及牙板压块4上设置的螺纹孔均沿卡瓦片11的长度方向设置，与竖直方向平行，即锁定螺栓7沿卡瓦片11的长度方向设置，与卡瓦片11平行。

实施例6

本实施例公开了一种重载卡瓦，在上述实施例的基础上，参照说明书附图6，所述重载卡瓦是使用时，设置在卡瓦座5上，具体的说是设置在卡瓦座5的圆锥孔上，重载卡瓦的顶端和底端分别向上和向下延伸超出卡瓦座5圆锥孔的上端面和下端面，顶端向上延伸超出卡瓦座5圆锥孔上端面的长度为L1，底端向下延伸超出卡瓦座5圆锥孔下端面的长度为L2，L1和L2的长度均为L/10~L/3，L为重载卡瓦的总长度，所述长度或总长度指的是竖直平面内的长度。本实施例相较于现有技术，重载卡瓦的顶端和底端超出卡瓦座顶部和底部的长度远大于现有技术，所以本申请的重载卡瓦在悬持钻具时，能够将钻杆所受到的应力由卡瓦座范围以内分担一部分到卡瓦座范围以外，改善了钻杆的受力环境。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重载卡瓦，包括卡瓦体（1），所述卡瓦体（1）包括卡瓦牙板（12），卡瓦牙板（12）上设置有卡瓦齿（121），其特征在于：所述卡瓦牙板（12）沿长度方向从上往下划分为多个高度相同的卡瓦齿单元（2），卡瓦齿单元（2）与被夹持物（6）的总接触面积沿卡瓦牙板（12）的长度方向从上往下逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的一种重载卡瓦，其特征在于：所述卡瓦齿单元（2）内，至少包括一横排卡瓦齿（121）。

3.根据权利要求1所述的一种重载卡瓦，其特征在于：所述卡瓦齿单元（2）内，包括若干横排卡瓦齿（121）。

4.根据权利要求3所述的一种重载卡瓦，其特征在于：所述卡瓦齿单元（2）内，卡瓦齿（121）的总数量不变，每一横排卡瓦齿（121）的齿顶总面积沿卡瓦牙板（12）的长度方向从上往下逐渐减小。

5.根据权利要求2或3所述的一种重载卡瓦，其特征在于：所述卡瓦齿单元（2）内，每一个卡瓦齿（121）的齿顶面积不变，卡瓦齿（121）的总数量沿卡瓦体（1）的长度方向从上往下逐渐减小。

6.根据权利要求1所述的一种重载卡瓦，其特征在于：所述卡瓦体（1）还包括卡瓦片（11），卡瓦片（11）上设置有牙板槽，所述卡瓦牙板（12）通过牙板槽固定安装在卡瓦片（11）上。

7.根据权利要求1所述的一种重载卡瓦，其特征在于：所述卡瓦牙板（12）上设置有打尖槽（3）。

8.根据权利要求6所述的一种重载卡瓦，其特征在于：所述卡瓦片（11）上设置有多列卡瓦牙板（12），每一列卡瓦牙板（12）的顶部均设置有牙板压块（4），牙板压块（4）通过锁定螺栓（7）与卡瓦片（11）连接，锁定螺栓（7）沿卡瓦片（11）的长度方向设置。

9.根据权利要求1所述的一种重载卡瓦，其特征在于：所述重载卡瓦设置在卡瓦座（5）的圆锥孔上，重载卡瓦的顶端向上延伸超出卡瓦座（5）圆锥孔的上端面，顶端超出卡瓦座（5）圆锥孔上端面的长度L1为L/10~L/3，L为重载卡瓦的总长度。

10.根据权利要求1所述的一种重载卡瓦，其特征在于：所述重载卡瓦设置在卡瓦座（5）的圆锥孔上，重载卡瓦的底端向下延伸超出卡瓦座（5）圆锥孔的下端面，底端超出卡瓦座（5）圆锥孔下端面的长度L2为L/10~L/3，L为重载卡瓦的总长度。

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