一種修井作業井口卡瓦裝置的製作方法

2023-10-28 14:52:02

本發明涉及油田的修井作業設備領域，具體的是一種修井作業井口卡瓦裝置。

背景技術：

當前修井作業起下管柱操作普遍沿用傳統的作業方式，即在井口組合、拆分管柱時使用兩個吊卡，一個作為吊卡，另一個充當坐卡，來回輪換。井口需要兩名力氣大的操作人員搬抬吊卡。每口作業井需要數百次反覆搬抬，工作量大，負荷重；液壓鉗上扣、卸扣時，有遭受物體打擊的風險；部分井作業空間小，致使操作人員應對突發狀況的能力減弱；作業人員青壯年較少，中年操作工體力有限，搬抬吊卡不便；同時，作業隊伍人數少，待修井量多，造成作業人員勞動強度大。

技術實現要素：

為了解決現有組合與拆分管柱時員工勞動強度大的問題。本發明提供了一種修井作業井口卡瓦裝置，該修井作業井口卡瓦裝置通過採用液壓卡瓦來代替兩個吊卡的輪換，將原修井時井口部分繩連接改為固定件連接，以作業車載車液壓系統為動力，從而實現減少人員配置，降低勞動強度，增強安全保障的目的。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種修井作業井口卡瓦裝置，包括：

卡瓦，能夠夾緊或鬆開直立的管柱；

液壓鉗，能夠上扣或卸扣，液壓鉗位於卡瓦的正上方；

擺臂，能夠使液壓鉗離開原位以及返回原位，擺臂含有下連接件和上連接件，卡瓦通過下連接件與擺臂連接，液壓鉗通過上連接件與擺臂連接。

卡瓦部分以液壓為動力，採用液壓推拉式結構和機械滑動式結構相結合的方式實現管柱的夾緊與鬆弛；擺臂部分通過液壓操控，使上連接部分帶動液壓鉗擺動一定的角度，為作業機上提管柱留下作業空間；下連接件和上連接件起到連接擺臂、卡瓦和液壓鉗的作用。下連接件固定擺臂下部和卡瓦，上連接件固定擺臂和液壓鉗；液壓鉗部分通過液壓操控，液壓鉗的下部抱死管柱，上部轉動管柱上扣或卸扣。液壓系統的工作動力由作業車液壓系統提供，通過作業系統，經液壓管路驅動卡瓦、擺臂、液壓鉗工作；作業系統，該裝置將卡瓦和擺臂的控制集中在下連接部分的控制板處，通過操作杆控制各部分動作。

本發明的有益效果是：大幅提高修井作業自動化程度，減少人員配置，降低員工勞動強度，增強安全保障，為實現安全作業，高效作業提供了有力的技術支撐。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。

圖1是本發明所述修井作業井口卡瓦裝置的總體結構示意圖。

圖2是液壓鉗和擺臂在圖1中a方向的示意圖。

圖3是卡瓦的裝配示意圖。

圖4是瓦座的主視圖。

圖5是瓦座的俯視圖。

圖6是缸筒的剖視圖。

圖7是瓦領的俯視圖。

圖8是圖7中沿b-b方向的剖視圖。

圖9是瓦領燕尾槽導柱的斷面形狀示意圖。

圖10是瓦領與瓦棒的連接關係示意圖。

圖11是瓦棒的俯視圖。

圖12是瓦棒的左視圖。

圖13是圖12中沿c-c方向的剖視圖。

圖14是抱瓦的仰視圖。

圖15是圖14中沿d-d方向的剖視圖。

圖16是本發明所述修井作業井口卡瓦裝置的使用狀態示意圖。

圖17是液壓系統的示意圖。

10、卡瓦；20、液壓鉗；30、擺臂；40、管柱；

101、瓦座；102、限位擋板；103、抱瓦；104、抱瓦燕尾槽導柱；105、瓦座燕尾槽導柱；106、瓦棒定位銷；107、瓦棒；108、瓦領燕尾槽導柱；109、瓦領；110、瓦領定位銷；111、下端蓋；112、活塞；113、缸筒；114、液壓腔；115、上端蓋；116、上環形凹槽；117、上凸環；118、下環形凹槽；119、下凸環；120、第一液壓注入孔；121、第二液壓注入孔；

31、下連接件；32、上連接件；33、擺臂主體。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

一種修井作業井口卡瓦裝置，包括：

卡瓦10，能夠夾緊或鬆開直立的管柱40；

液壓鉗20，能夠上扣或卸扣，液壓鉗20位於卡瓦10的正上方；

擺臂30，能夠使液壓鉗20離開原位以及返回原位，擺臂30含有下連接件31和上連接件32，卡瓦10通過下連接件31與擺臂30連接，液壓鉗20通過上連接件32與擺臂30連接，如圖1、圖2和圖16所示。

在本實施例中，卡瓦10含有管柱40能夠穿過的殼體，該殼體內含有活塞112和用於夾緊管柱40的多個抱瓦103，抱瓦103呈條狀，活塞112為筒狀結構，活塞112內設有用於供管柱40穿過的內貫通孔，活塞112呈直立狀態，所述多個抱瓦103均位於活塞112的下方或上方，所述多個抱瓦103沿活塞112的周向依次間隔排列，所述多個抱瓦103與活塞112通過傳動組件連接，當活塞112沿豎直方向移動時，抱瓦103能夠收攏或張開從而相應的實現夾緊或鬆開管柱40。

在本實施例中，該殼體包括套設於活塞112外的液壓缸，該液壓缸含有從上向下依次連接固定的上端蓋115、缸筒113和下端蓋111，上端蓋115、缸筒113和下端蓋111均套設於活塞112外，缸筒113內設有環形的液壓腔114，如圖3所示，活塞112外設有環形突起，該環形突起位於該液壓腔114內，該環形突起將液壓腔114分隔為封閉的液壓上腔和液壓下腔。當向液壓上腔注入壓力液時，活塞112將會向下移動，當向液壓下腔注入壓力液時，活塞112將會向上移動。

在本實施例中，缸筒113的上端內設有上環形凹槽116，上環形凹槽116的中心線與缸筒113的中心線重合，上環形凹槽116與液壓腔114之間形成上凸環117，上環形凹槽116與缸筒113的筒壁內的第一液壓注入孔120連通，上凸環117與上端蓋115之間存在間隙，缸筒113的下端內設有下環形凹槽118，下環形凹槽118的中心線與缸筒113的中心線重合，下環形凹槽118與液壓腔114之間形成下凸環119，下環形凹槽118與缸筒113的筒壁內的第二液壓注入孔121連通，下凸環119與下端蓋111之間存在間隙，如圖6所示。上凸環117的上端面和下凸環119的下端面之間的距離小於缸筒113的軸向長度，進入第一液壓注入孔120的壓力液可以依次經過上環形凹槽116和上凸環117後進入液壓上腔，進入第二液壓注入孔121的壓力液可以依次經過下環形凹槽118和下凸環119後進入液壓下腔。

在本實施例中，該殼體還包括有筒狀的瓦座101，瓦座101的中心線與活塞112的中心線重合，該液壓缸與瓦座101上下設置，瓦座101套設於所述多個抱瓦103外，即優選所述多個抱瓦103均位於活塞112的下方，瓦座101的內表面為頂端朝下底端朝上的圓錐臺狀，每個抱瓦103均能夠沿瓦座101的內表面同步移動，如圖3至圖5所示。

在本實施例中，該傳動組件含有瓦領109和多個瓦棒107，瓦領109呈圓環狀，瓦領109內含有用於管柱40穿過的內通孔，瓦領109的中心線與活塞112的中心線重合，瓦領109的上部與活塞112通過螺紋連接固定，瓦領109的下部與所述多個瓦棒107的上端連接，所述多個瓦棒107均位於瓦領109的下方，所述多個瓦棒107的外側面均與瓦座101的內表面連接，所述多個瓦棒107的內側面與抱瓦103的外側面一一對應連接固定，瓦棒107位於抱瓦103和瓦座101之間，瓦棒107的數量和位置與抱瓦103一一對應，優選瓦棒107和抱瓦103均為三個，如圖3、圖7和圖8所示。

在本實施例中，瓦領109的下端面內為頂端朝上底端朝下的圓錐臺狀，瓦棒107的上端面與瓦領109的下端面相匹配，瓦領109的下端面內設有瓦領下燕尾槽，瓦棒107的上端面內設有瓦棒上燕尾槽，該瓦領下燕尾槽和瓦棒上燕尾槽均沿瓦領109的下端面的徑向開設，瓦棒107與瓦領109通過瓦領燕尾槽導柱108連接，如圖9和圖10所示，瓦領燕尾槽導柱108的一部分位於該瓦領下燕尾槽內，瓦領燕尾槽導柱108的另一部分位於該瓦棒上燕尾槽內，瓦領燕尾槽導柱108的一部分與該瓦領下燕尾槽相匹配，瓦領燕尾槽導柱108的另一部分與該瓦棒上燕尾槽相匹配，瓦領燕尾槽導柱108與瓦領109通過瓦領定位銷110連接固定，當活塞112帶動瓦領109向上移動時，瓦棒107能夠沿瓦領109的下端面的徑向遠離活塞112的中心線，當活塞112帶動瓦領109向下移動時，瓦棒107能夠沿瓦領109的下端面的徑向靠近活塞112的中心線。

在本實施例中，瓦棒107的外側面與瓦座101的內表面相匹配，瓦座101的內表面內設有瓦座內燕尾槽，瓦棒107的外側面內設有瓦棒外燕尾槽，該瓦棒外燕尾槽和瓦座內燕尾槽均沿瓦座101的內表面的徑向開設，瓦棒107與瓦座101通過瓦座燕尾槽導柱105連接，瓦座燕尾槽導柱105的一部分位於該瓦棒外燕尾槽內，瓦座燕尾槽導柱105的另一部分位於該瓦座內燕尾槽內，瓦座燕尾槽導柱105與瓦棒107通過瓦棒定位銷106連接固定，當活塞112帶動瓦領109向上移動時，瓦棒107能夠沿瓦座101的內表面的徑向遠離活塞112的中心線，當活塞112帶動瓦領109向下移動時，瓦棒107能夠沿瓦座101的內表面的徑向靠近活塞112的中心線。

瓦座燕尾槽導柱105與瓦領燕尾槽導柱108的斷面形狀基本相同，瓦棒107與瓦領109通過瓦領燕尾槽導柱108的連接方式和瓦棒107與瓦座101通過瓦座燕尾槽導柱105的連接方式基本相同，即瓦棒107與瓦座101通過瓦座燕尾槽導柱105的連接方式也可以參考圖9和圖10所示。當活塞112帶動瓦領109向上移動時，瓦棒107和抱瓦103能夠同步的沿瓦座101的內表面的徑向遠離活塞112的中心線，即瓦棒107和抱瓦103沿圖3中b方向移動，從而實現抱瓦103鬆開直立的管柱40。當活塞112帶動瓦領109向下移動時，瓦棒107和抱瓦103能夠同步的沿瓦座101的內表面的徑向靠近活塞112的中心線，即瓦棒107和抱瓦103沿圖3中b的反向移動，從而實現抱瓦103夾緊固定住直立的管柱40。

在本實施例中，抱瓦103的外側面與瓦棒107的內側面相匹配，瓦棒107的內側面內設有瓦棒內燕尾槽，抱瓦103的外側面內設有抱瓦外燕尾槽，如圖11、圖12和圖13所示，該瓦棒內燕尾槽和抱瓦外燕尾槽均沿活塞112的軸向開設，瓦棒107與抱瓦103通過抱瓦燕尾槽導柱104連接，抱瓦燕尾槽導柱104的一部分位於該瓦棒內燕尾槽內，抱瓦燕尾槽導柱104的另一部分位於該抱瓦外燕尾槽內，抱瓦103的上端外設有外突出部，該外突出部朝向瓦棒107，抱瓦103的內側面設有用於夾緊管住40的凸牙，抱瓦103的下端外設有限位擋板102，抱瓦103與限位擋板102通過螺釘連接，該外突出部與限位擋板102配合能夠使抱瓦燕尾槽導柱104固定於瓦棒107和抱瓦103之間從而可以防止瓦棒107與抱瓦103分離，如圖14和圖15所示。

瓦棒107與抱瓦103通過抱瓦燕尾槽導柱104的連接方式和瓦棒107與瓦座101通過瓦座燕尾槽導柱105的連接方式基本相同，即瓦棒107與抱瓦103通過抱瓦燕尾槽導柱104的連接方式也可以參考圖9和圖10所示。另外，活塞112與瓦領109的運動軌跡相同，瓦棒107與抱瓦103的運動軌跡相同。即活塞112與瓦領109均沿圖3中的上下方向移動，瓦棒107和抱瓦103均沿圖3中b的正向或反向移動，即最終抱瓦103和瓦棒107的運動軌跡均為沿圖3中b的正方向或反方向同步移動。

在本實施例中，擺臂30還含有擺臂主體33，擺臂主體33呈直立的圓柱狀結構，下連接件31與上連接件32平行，下連接件31和上連接件32均與擺臂主體33連接，即下連接件31的兩端分別與擺臂主體33的下部和卡瓦10的外部連接固定，上連接件32的兩端分別與擺臂主體33的上部和液壓鉗20的外部連接固定，擺臂主體33能夠依靠液壓驅動上連接件32和液壓鉗20以擺臂主體33的中心線為軸轉動一定角度。如圖2所示，擺臂主體33能夠使上連接件32和液壓鉗20以擺臂主體33的中心線為軸轉動一定角度，從而使液壓鉗20離開管柱40的上部。

在本發明中，卡瓦10、液壓鉗20和擺臂30均採用液壓作為動力源，擺臂主體33可以為套管結構，擺臂主體33內設有液壓腔，通過注入壓力液使內外套管之間產生轉動。本發明所述的修井作業井口卡瓦裝置的液壓系統如圖17所示，其中上部左側表示液壓鉗20的液壓控制，上部中間表示擺臂30的液壓控制，上部右側表示卡瓦10的液壓控制。液壓鉗20與目前作業現場所用液壓鉗相同，即液壓鉗20為現有市售產品，液壓鉗20的下部可以抱死管柱，液壓鉗20的上部能夠轉動管柱上扣或卸扣。本發明所述的修井作業井口卡瓦裝置還含有用於控制該修井作業井口卡瓦裝置運行的作業系統。

本發明所述的修井作業井口卡瓦裝置的工作過程如下：

以管柱回收為例，起重裝置上提管柱40至合適位置，液壓系統控制活塞112上移，抱瓦103和瓦棒107沿圖3中b的反向移動，從而使卡瓦10的抱瓦103夾緊並固定管柱40，此時管柱40懸停在井口，擺臂30將液壓鉗20轉動至卡瓦10的正上方，此時液壓鉗20的中心線、卡瓦10的中心線和管柱40的中心線重合，使液壓鉗20套設於管柱40上的接箍外，液壓鉗20對管柱40卸扣，卸扣完畢後擺臂30使液壓鉗20轉動並離開原位，作業機操作帶有吊卡的起重裝置將卸開扣的管柱40提走，放至管橋，隨後作業機將吊卡移至剩餘管柱的接箍處，卡住接箍，液壓系統控制活塞112下移，抱瓦103和瓦棒107沿圖3中b的方向移動，使卡瓦10的抱瓦103鬆開管柱，作業機上提管柱40，使管柱40的下一個接箍與液壓鉗20處於同一高度，擺臂30再將液壓鉗20轉動至卡瓦10的正上方，液壓鉗20對管柱40卸扣，如此重複動作起管。下管時反向操作即可。

本發明所述的修井作業井口卡瓦裝置在進行現場試驗時，取得了理想的適用效果：操作人員通過操作杆控制卡瓦、擺臂、液壓鉗工作，裝置在16mpa的工作壓力下，卡瓦部分能抱死管柱，擺臂部分擺動靈活，液壓鉗轉動自如，管柱上扣卸扣效果較好。能很好的替代兩個吊卡的輪換，從而大幅提高修井作業自動化程度，減少人員配置，降低員工勞動強度，增強安全保障，為實現安全作業，高效作業提供了有力的技術支撐。

本發明適用於目前所有採用液壓修井機的小修作業現場，目前可實現φ114mm和φ89mm兩種管柱的起下，具有廣闊的應用前景。

以上所述，僅為本發明的具體實施例，不能以其限定發明實施的範圍，所以其等同組件的置換，或依本發明專利保護範圍所作的等同變化與修飾，都應仍屬於本專利涵蓋的範疇。另外，本發明中的技術特徵與技術特徵之間、技術特徵與技術方案之間、技術方案與技術方案之間均可以自由組合使用。