分析新型钻杆液压动力卡瓦的研制与应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011年11月第33卷第11期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Nov．2011Vo1．33No．11新型钻杆液压动力卡瓦的研制与应用余维初(长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州434023)胡琼(长江大学石油工程学院，湖北荆州434023)肖想松(荆州市现代石油科技发展有限公司，湖北荆州434000)吕德贵(中国石油集团长城钻探工程有限公司，北京100101)[摘要]为解决现有卡瓦在现场使用出现的结构复杂

2、、维修不便、安全性差等问题，研制了一种新型钻杆液压动力卡瓦，它具有刮泥和卡持钻杆的双重功能，可大大提高工作效率；更换不同型号的卡瓦牙，适用于不同直径的钻杆起下钻作业，实现了钻杆液压动力卡瓦的多功能性。该动力卡瓦能与不同转盘规格的自动化液压钻机、配置液压顶驱的钻机及普通钻机配套使用。[关键词]钻杆液压动力卡瓦；刮泥盘；旋转油缸；举升油缸；应用前景[中图分类号]TE921[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2011)11—0158一O3研究现状及存在问题为解决钻井起下钻和下套管作业时存在工人劳动强度大、工

3、作效率低、安全性能差等问题，对油田现有卡瓦做了改进，即引入气缸或液缸作为卡瓦工作的动力，并有效降低卡瓦体的工作高度。先后研发了气(液)动卡瓦、多功胄自动钻杆气动卡瓦、阶梯式气动钻杆卡瓦、旋转式液压卡瓦、双向液压卡瓦口州等。尽管这些卡瓦从某种程度上具有一定的自动化程度，但仍存在一些缺陷，如结构复杂、气液路管线繁多、维修不便、不具备防扭功能、工作可靠性差、工作压力冲击大且不易控制等；同时在使用时需要吊进转盘孑L内或直接安装在井口上，不用时又要取出或吊走，存在使用不方便、安全性不高等问题。为此，笔者研制了一种新型液压钻

4、杆动力卡瓦，使上述问题得到了解决。2新型钻杆液压动力卡瓦的工作原理与主要结构2．1工作原理新型钻杆液压动力卡瓦安装在钻井平台转盘中心附近，利用举升油缸并通过活动立柱带动提升臂下的卡瓦体进行升降，同时利用卡瓦体的重力偏心和背部锥度使3片卡瓦体向外扩张或向中心集拢，并结合卡瓦体的外锥面与转盘补心或衬套的内锥面的楔紧作用以及油缸的拉力，实现了对钻杆的卡紧作业；起下钻作业完成后利用旋转油缸把悬挂卡瓦体的提升臂向上旋转使卡瓦体远离井口中心，以不影响其他钻井作业；起钻操作时刮泥盘同时工作，具有自动刮除粘附在钻杆上泥浆的功能；

5、卡瓦体下行靠油缸拉力和卡瓦体自重共同作用，卡瓦外体上行则是靠油缸推力和钻杆与卡瓦体摩擦力共同作用。油缸的动作由司钻台控制阀进行控制。该钻杆液压动力卡瓦通过更换卡瓦体适用于在不同钻杆直径、转盘规格的自动化液压钻机、配置液压顶驱的钻机以及普通钻机上使用。[收稿日期]2011一o8—19[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(后)，教授，现主要从事油田化学和油气储层保护研究领域的教学和科研工作。学兔兔www.xuetutu.com第33卷第11期余维初等：新型钻杆液压动力卡瓦

6、的研制与应用2．2主要结构新型钻杆液压动力卡瓦主要由卡瓦体、旋转油缸、举升油缸、提升臂、活动立柱、刮泥盘、固定立柱、上销轴、下销轴、连接片等组成。其特征在于：卡瓦体由3片构成，其中一片卡瓦体通过下销轴、连接片和上销轴悬挂在提升臂左端的下方；在安装有耐磨环的提升臂左端上方安装的刮泥托盘内放置刮泥盘；提升臂的右端通过提升臂支架、支架背板固定在活动立柱上，旋转油缸通过两端转销把提升臂与旋转油缸支架连接起来；活动立柱与固定立柱之间均布装有4个导向滑块，活动立柱通过油缸上支架、举升油缸和油缸下支架与固定立柱连接；卡瓦体内弧

7、面上装有卡瓦牙，刮泥托盘为对半式结构，通过小销轴与提升臂连接，并且可以90。旋转，刮泥盘通过连接柱和紧固螺钉固定在刮泥托盘下方。新型钻杆液压动力卡瓦的主要技术参数包括：型号XDYW型；适用于375或275转盘，与标准补心配合使用；卡瓦体规格为3in、5in；液压额定压力6．3MPa；有效卡紧长度420mm；有效卡紧面积1008cm；适用管径3、4、5和5in钻杆；额定载荷2250kN；升降油缸行程450mm；旋转油缸行程300ram。关键结构尺寸包括：卡瓦体背锥锥度1：3±1．5mm／m，单面斜角9。2745”±

8、230。3新型钻杆液压动力卡瓦的使用及特点3．1新型钻杆液压动力卡瓦的工作过程起钻作业时，司钻操作用起钻短接头先挂住钻杆，操作举升油缸三位四通电磁阀使举升油缸的底部进油，通过活动立柱推动提升臂并带动卡瓦体上升，同时上提钻杆，利用卡瓦体的重力偏心和背部锥度，使3片卡瓦体向外扩开，让开钻杆通道，钻杆上行；同时刮泥盘开始工作，将钻杆上粘附的泥浆刮人井口。一具钻杆提起后要卸螺杆扣