[发明专利]一种可拆装石油管柱的液压动力卡瓦

说明书

技术领域

本发明涉及石油和天然气钻井过程中自动卡持并固定钻杆、钻铤或套管并可以防止管柱扭转的一种井口液压动力工具，特别是具有与顶驱配套使用代替管柱动力钳拆、装石油管柱的一种可拆装石油管柱的液压动力卡瓦。

背景技术

在石油和天然气钻井起、下钻过程中，双吊卡作业或单吊卡加手动卡瓦作业方式已经不能满足现代钻井施工对高效、安全、环保等方面的要求，随之出现的多功能钻杆气动卡瓦、多功能管杆气动卡瓦和钻铤、套管气动卡瓦等大大提高了井口的操作安全性能、降低了工人劳动强度和提高了起、下钻工作效率，但气动卡瓦无法满足卡紧管柱直接拆卸扣时对石油管柱防止扭转的要求，也无法实现卡紧、松开管柱时不同的卡持力要求，且存在动作不平稳、噪声等问题；另一方面，为了满足钻机搬迁、安装的需要，现代轻便型钻机数量越来越多，特别是近几年快速发展的煤层气钻井对中、浅井钻机的设备配套提出了新的要求，需要最大程度地减少钻台设备配置，如去除笨重的钻井管柱动力钳、铁钻工等井口设备，在实现钻机远程自动控制的同时，提高钻机自动化控制水平。

中国专利：多功能杆管气动卡瓦(CN201020519940.9)和中国专利：多功能钻井管柱气动卡瓦(CN201120039748.4)即为利用气缸作为动力实现卡紧石油管柱的动力卡瓦，由于气源压力较低，驱动卡瓦体升降时主要实现了对管柱的承重作用而无法完全实现对管柱的防扭功能。又如中国专利：多功能液压动力卡瓦(201220149452.2)采用两级液压缸驱动卡瓦体升降来卡紧石油管柱，具备了一定的防扭能力，但当井深较浅管柱重量不大时普通液压卡紧力也不够大从而无法实现利用顶驱装置直接拆卸石油管柱的功能。再如中国专利：闸板式双向自紧密封卡瓦(CN201320238790.8)采用液压缸和液压控制系统驱动卡瓦牙双向卡紧或松开油管，主要为油田油水井不压井作业设备配套，只能卡持油管且不具备防扭功能，均不能实现顶驱钻机卡紧管柱并直接拆卸扣的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可拆装石油管柱的液压动力卡瓦，不仅可用于钻井起、下钻过程中有效卡持并固定钻杆、套管或钻铤等石油管柱，而且对于顶驱钻机，由顶驱设备配合该液压动力卡瓦可以直接拆卸、旋接不同尺寸的石油管柱，从而取代钻井管柱动力钳，简化钻台设备配置。

本发明主要由防扭卡瓦座(1)、防扭卡瓦体(2)、液压缸(3)、液压控制系统(4)、防扭卡瓦牙(5)、支撑板(6)、导向杆(7)、扶正环(8)等组成。其特征在于：两瓣防扭卡瓦座(1)可自由开合并与转盘大方瓦互换，分瓣式防扭卡瓦体(2)与防扭卡瓦座(1)通过内侧面接触可上下滑动并设有周向防扭槽，防扭卡瓦牙(5)安装在防扭卡瓦体(2)上可以卡持不同尺寸的石油管柱，液压缸(3)安装在防扭卡瓦座(1)上并与液压控制系统(4)连接，液压缸(3)的活塞杆与导向杆(7)同时固定在支撑板(6)上，扶正环(8)安装在防扭卡瓦座(1)的居中位置。

本发明的有益效果在于：一种可拆装石油管柱的液压动力卡瓦不仅可以给石油管柱施加可靠的液压卡紧力，保证卡紧或松开石油管柱时动作更加平稳，而且当液压动力卡瓦卡紧石油管柱时，液压控制系统工作压力为高压，防扭卡瓦牙(5)不仅有效卡紧石油管柱，同时提供了垂直方向的悬持力和防止管柱扭转的周向扭矩，可以实现卡紧管柱时由顶驱设备直接拆、装石油管柱；当液压动力卡瓦松开管柱时，液压控制系统为低压工作，只需要提供支撑卡瓦体重量的垂直向上液压力即可，液压控制系统安全保护回路同时工作。高、低压控制压力和安全保护回路均可实现远程操作，由司钻一人控制，不仅简化了钻台设备配置，而且提高了钻井自动化操作水平，液压管线全部置于钻台面底部，钻台上没有多余控制管线，井口操作更加安全。

附图说明

图1为一种可拆装石油管柱的液压动力卡瓦的结构示意图。

图2为一种可拆装石油管柱的液压动力卡瓦液压控制系统原理图。

具体实施方式

下面接合附图对本发明做进一步详细的说明。