分析新型xdqw多功能管杆气动卡瓦的研究与应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第33卷第2期余维初等：新型XDQW多功能管杆气动卡瓦的研究与应用新型XDQW多功能管杆气动卡瓦的研究与应用身专维初(长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州434023)[摘要]研制了一种新型XDQW多功能管杆气动卡瓦，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2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，实现了刮泥和卡持管杆的双重功能，大方瓦的底部装有扶

2、正环；气动卡瓦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；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；卡瓦体具有防扭功能，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。[关键词]管杆气动卡瓦；刮泥盘；内置式气缸；防扭[中图分类号]TE921．2[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2011)02—0155—031研究现状及存在的问题现在油田或地质钻井起下钻作业和下套管作业时，为了将作业的钻杆、钻铤或套管卡住固定在井口处

3、，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L1；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[2]。手提式钻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7Okg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。为解决上述问题，有人对手提式卡瓦做了改进，但都只适用于起下钻杆使用。如多功能卡瓦、“半自动钻柱卡瓦”、“动力卡瓦”等，

4、都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，不适合我国油田使用。为此，笔者研究了一种新型XDQW多功能管杆气动卡瓦，使上述问题得到了解决。2新型xDQw多功能管杆气动卡瓦工作原理与主要结构2．1工作原理新型XDQW多功能管杆气动卡瓦安装在转盘大瓦孔内取代转盘大瓦，由支撑板通过连接片连接卡盘体，气缸活塞杆及导向杆与支撑板固定连接。工作时，卡瓦体沿阶梯式卡瓦座锥面下行，推动钻杆向中心收拢，卡紧钻杆；反之，卡瓦体沿

5、卡瓦座锥面上行时向外张开，松开钻杆，同时让出通道，允许钻杆从卡瓦中心自由通过。起钻操作时刮泥盘同时工作兼具自动刮除粘附在钻杆上泥浆的功能。卡瓦体的升降是靠气缸带动支撑板通过连接片进行动作的。卡瓦体下行靠气缸拉力和卡瓦体囟重及钻杆与卡瓦体摩擦力共同作用；卡瓦体上行靠气缸推力和钻杆与卡瓦体摩擦力作用。气缸的动作_由司钻操作台上的气控阀进行控制。该管杆气动卡瓦的尺寸可根据不同转盘规格、钻杆直径进行更换。[收稿日期]2011一O1—02[作者简介]余维初(1965一)，男，2006年中国石油大学(北京)博士毕业，博士

6、(后)，教授，现主要从事油田化学和油气储层保护领域的教学和科研工作。学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011年2月2．2主要结构及其技术指标新型XDQW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2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

7、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，具有卡瓦体背锥面凸台防钮功能；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。新型XDQW多功能管杆气动卡瓦主要技术指标见表1。表l新型XDQW多功能管杆气动卡瓦主要技术指标一。气源工作有效卡紧卡盘卡紧位置卡盘放开位置适用管杆规格最大试验外形尺寸重量压力／MPa长度／ram高度／mm高度／ram／in静载荷／kN／mm／ksZP一1750．6～0．942

8、0482605014455×455×h570500ZP一205534×534×h550600ZF2757l2X712×h550980ZP一375600×h645640注：外形尺寸中“h”指高度。3新型XDQW多功能管杆气动卡瓦的使用及特点3．1新型XDQW多功能管杆气动卡瓦的起钻作业和下钻作业时的工作过程起钻作业时，司钻操作先挂住管杆，操作二位五通阀使动力缸的底部进气，活塞上行；同时上提管杆，利用管