套管限位及卡瓦約束裝置的製作方法

2023-09-19 21:40:35 2

專利名稱：套管限位及卡瓦約束裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油及天然氣鑽井和固井技術領域，特別涉及利用頂驅下套管裝
置作業時的套管限位裝置。
背景技術：
延長油氣井壽命是提高油氣採收率的有效方法。因井下套管損壞導致油氣井報廢 是縮短油氣井壽命的直接原因之一。電化學腐蝕對套管的破壞作用極大。加速套管電化學 腐蝕的原因是下套管旋扣時造成的套管外表面的鉗牙傷痕。頂驅下套管裝置的出現，改變 了下套管時的旋扣卡緊方式，不使用套管鉗卡緊旋口，最大程度保護了套管，使外壁不受損 傷，確保了套管下入質量，減少了因使用液壓套管鉗而對套管外壁產生的損傷。 頂驅下套管裝置的工作原理是單根套管的上端與頂驅主軸相連接，通過頂驅控 制下套管作業時套管的上扣扭矩。頂驅下套管裝置通過活塞的上、下運動驅動卡瓦復位或 張開，進而鬆開或撐緊套管，以傳遞旋轉及提升載荷，完成上扣及提放套管動作。該裝置採 用自封式皮碗密封套管，能在下套管作業的同時循環泥漿，以減少或避免複雜事故的發生。 與傳統下套管作業工藝相比，操作人員減少，司鑽能全程監控套管作業。此外，無需配備傳 統的液壓套管鉗。應用頂驅下套管裝置使下套管作業更為安全、高效，明顯節約成本。 除了用於固井下套管作業外，頂驅下套管裝置還能用於驅動套管柱進行套管鑽 井。 但是，在利用頂驅下套管裝置下套管作業或套管鑽井時，頂驅下套管裝置的卡瓦 機構需要頻繁插入套管頂部，完成相關作業後再從套管頂部提出。卡瓦機構插入到套管內 孔的深度必須適當。插入太淺，則卡瓦與套管接觸面積小影響整體受力；插入太深有可能把 大鉤所受載荷全部施加在套管接箍上，導致套管被壓壞。同時由於卡瓦具有一定的長度，垂 直作業時在徑向無約束狀態下呈自由狀態，四片卡瓦張開程度不同，插入套管時容易錯位； 打開狀態下也存在不同步張開的可能，導致卡瓦與套管受力不均。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種套管限位及卡瓦約束裝置，在利用頂驅下套管裝 置下套管作業或套管鑽井時，固定在頂驅下套管裝置的卡瓦機構上，能準確掌握卡瓦機構 插入到套管內孔的深度。 本實用新型採用的技術方案是套管限位及卡瓦約束裝置，主要由限位外套、限位 內套、復位片簧和限位卡環組成，其特徵在於限位外套為圓筒狀，限位外套一端內壁有臺 階，另一端內壁有螺紋。限位內套為圓筒狀外壁有螺紋，限位內套與限位外套螺紋連接。在 限位外套與限位內套之間固定有一個限位卡環。限位卡環與限位外套之間有環形縫隙。在 限位卡環的內壁均勻分布有四個矩形凸起，在四個矩形凸起之間有長方形孔。四個矩形凸 起裝在卡瓦心軸的溝槽上。長方形孔是固定復位片簧用的。沿限位卡環的長方形孔分別固 定有一個復位片簧，復位片簧的兩端插入限位卡環與限位外套之間的環形縫隙內。所述的復位片簧為平板弓形鋼板。復位片簧能壓在卡瓦的外表面上。 為了限位內套與限位外套螺紋連接後不會發生松扣現象，在限位外套上有螺釘
孔，在限位內套外圓有縱向定位溝槽，螺釘孔內固定有緊固螺釘，緊固螺釘的頂端固定在限
位內套外圓的縱向定位溝槽內。旋緊固螺釘使限位內套與限位外套連接牢固。
套管限位原理根據石油行業標準規定，套管(及套管接箍)的外徑是一定的，利
用直徑差異，限位機構是一個直徑大於套管外徑的圓環，當限位機構和套管接箍上表面相
貼時，自動限位。 卡瓦約束原理將四片復位片簧的兩端壓在限位卡環與限位外套之間的環形縫隙 內，卡瓦在復位片簧約束下，保證了動作的同步性和對中性。 本實用新型的有益效果本實用新型套管限位及卡瓦約束裝置，應用於頂驅下套 管裝置下套管作業或套管鑽井時，固定在頂驅下套管裝置的卡瓦機構上，起到套管限位和 卡瓦約束的作用。操作人員能準確掌握卡瓦機構插入套管內孔的深度；確保了卡瓦牙在合 適的工作部位發生作用。在較小的空間裡實現了雙重功能套管限位和卡瓦約束。 卡瓦約束機構在徑向利用復位片簧壓縮卡瓦，有利於減小勞動作業強度，提高作 業效率，同時有利於本裝置的推廣。

圖1是本實用新型套管限位及卡瓦約束裝置結構橫剖面示意圖。 圖2是本實用新型套管限位及卡瓦約束裝置結構縱向階梯剖面示意圖。 圖中，l.緊固螺釘，2.限位外套，3.限位內套，4.復位片簧，5.限位卡環，6.卡瓦，
7.卡瓦心軸。
具體實施方式實施例1 :以一個套管限位及卡瓦約束裝置為例，對本實用新型作進一步詳細說 明。 參閱圖1。本實用新型套管限位及卡瓦約束裝置，主要由緊固螺釘1、限位外套2、 限位內套3、復位片簧4和限位卡環5組成。限位外套2為圓筒狀，其外徑大於套管外徑的。 參閱圖2。限位外套2—端內壁有一個環形臺階，另一端內壁有螺紋。限位內套3為圓筒狀 外壁有螺紋，限位內套3與限位外套2螺紋連接。在限位外套2上有四個螺釘孔，在限位內 套2外圓有縱向定位溝槽，螺釘孔內分別固定有一個緊固螺釘l，緊固螺釘1的頂端固定在 限位內套2外圓的縱向定位溝槽內。 參閱圖l。在限位外套2與限位內套3之間固定有一個限位卡環5。限位卡環5 與限位外套2之間有環形縫隙。在限位卡環5的內壁均勻分布有四個矩形凸起，在四個矩 形凸起之間有長方形孔。四個矩形凸起的頂端組成一個圓弧面，圓弧面的直徑是卡瓦心軸7 外徑的長度。沿限位卡環5的長方形孔內分別固定有一個復位片簧4，復位片簧4的兩端插 入限位卡環5與限位外套2之間的環形縫隙內。所述的復位片簧4為平板弓形鋼板，復位 片簧的厚度根據不同規格套管選用不同剛度彈簧。復位片簧4能抵在卡瓦6的外表面上。 卡瓦6和卡瓦心軸7是頂驅下套管裝置的部件，不屬於本實用新型保護範圍。
權利要求一種套管限位及卡瓦約束裝置，主要由限位外套(2)、限位內套(3)、復位片簧(4)和限位卡環(5)組成，其特徵在於限位外套(2)為圓筒狀，限位外套(2)一端內壁有臺階，另一端內壁有螺紋，限位內套(3)為圓筒狀外壁有螺紋，限位內套(3)與限位外套(2)螺紋連接，在限位外套(2)與限位內套(3)之間固定有一個限位卡環(5)，限位卡環(5)與限位外套(2)之間有環形縫隙，在限位卡環(5)的內壁均勻分布有四個矩形凸起，在四個矩形凸起之間有長方形孔，四個矩形凸起裝在卡瓦心軸的溝槽上，沿限位卡環(5)的長方形孔分別固定有一個復位片簧(4)，復位片簧(4)的兩端插入限位卡環(5)與限位外套(2)之間的環形縫隙內，所述的復位片簧(4)為平板弓形鋼板，復位片簧(4)能壓在卡瓦(6)的外表面上。
2. 根據權利要求1所述的套管限位及卡瓦約束裝置，其特徵是在限位外套(2)上有 螺釘孔，在限位內套(2)外圓有縱向定位溝槽，螺釘孔內固定有緊固螺釘(l)，緊固螺釘(1) 的頂端固定在限位內套(2)外圓的縱向定位溝槽內，旋緊固螺釘(1)使限位內套(3)與限 位外套(2)連接牢固。
專利摘要套管限位及卡瓦約束裝置，應用於下套管作業或套管鑽井的頂驅下套管裝置中。限位內套與限位外套通過螺紋或花鍵連接。限位外套與限位內套之間夾有固定在心軸上的限位卡環。在限位卡環四個矩形凸起之間有長方形孔。沿限位卡環的長方形孔分別固定有一個復位片簧。所述的復位片簧為平板弓形金屬板。效果是能起到套管限位和卡瓦約束的作用。操作人員能準確掌握卡瓦機構插入套管內孔的深度；確保了卡瓦牙在合適的工作部位發生作用。卡瓦是裝置與套管工作直接接觸的部位，卡瓦約束機構確保了四片卡瓦的對中性和動作同步性，提高作業效率。在較小的空間裡實現了雙重功能套管限位和卡瓦約束。
文檔編號E21B23/00GK201439708SQ200920107550
公開日2010年4月21日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者劉鳳, 周家齊, 張國田, 張宏英, 黃衍福 申請人:中國石油天然氣集團公司;北京石油機械廠