液压动力卡瓦的研究与设计

《液压动力卡瓦的研究与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、5液压动力卡瓦的研究与设计5.1不压井装备卡瓦的工况及要求卡瓦是不压井装备的核心部件之一，不压井装备在作业过程中，利用卡瓦卡紧管柱，实现对管柱的控制，防止管柱掉入井内或者从井口飞出。在不压井起下管柱作业时，卡瓦的工作频率非常高，从而加快卡瓦牙的磨损。此外，卡瓦的工况也较为恶劣，卡瓦牙接触的管柱表面通常覆盖了一层约有1mm厚的锈蚀层或粘满了原油、水或混合物，有时管柱的表面还盖着一层石蜡等。根据不压井作业时卡瓦的工况特点，对卡瓦提出如下要求：（1）卡瓦开闭频繁，要求卡瓦安全可靠，卡瓦能可靠地卡紧管柱时，既不能打滑，也不能咬伤管柱。（2）要求卡瓦的通径

2、有一定的变化范围，正常作业时，小油管能自由通过，当下放大径的工具如封隔器、配水器时，卡瓦能把直径变大，允许大径工具通过。（3）要求结构简单，尺寸重量小，便于装拆、维护等。液压动力卡瓦因其结构紧凑，响应速度高，稳定性容易得到保证，安全可靠。因此，不压井装备宜采用液压动力卡瓦。5.2国内外液压动力卡瓦的现状卡瓦广泛用于钻井工程中卡紧管柱以实现对管柱的控制，为了降低工人的劳动强度，提高工效，机械化的动力卡瓦在国外得到了广泛应用，在我国目前应用尚不普遍，而且主要是气动卡瓦。目前国外生产液压动力卡瓦的主要是美国TES公司和HydraRig公司。美国TES公

3、司是生产液压动力卡瓦的专业公司，其产品结构紧凑、使用方便、安全可靠，适用于1"～95/8"的作业管柱。图5.1和表5-1是TES公司生产的液压动力卡瓦的外形结构和基本参数。图5.2和表5-2是HydraRig公司生产的液压动力卡瓦的外形结构和基本参数。国内目前还没有生产液压动力卡瓦的厂家。350型550型762型图5.1美国TES公司生产的液压动力卡瓦表5-1美国TES公司生产的液压动力卡瓦型号及参数型号350型550型762型963型外形尺寸（英寸）长×宽×高15.88x16.5x1818.38x21x2123.75x22x2326x26x26

4、作业管柱尺寸（英寸）1～3½21/8～5½2-3/8～7-5/84-½～9-5/8最大通过直径（英寸）6”8-¼”10-3/8”12“额定载荷（lbs）150,000300,000400,000600,000HR-150型HR-225型HR-340型图5.2美国HydraRig公司生产的液压动力卡瓦表5-2美国HydraRig公司生产的液压动力卡瓦型号及参数型号HR-150HR-225HR-340HR-600额定载荷（lbs）150,000225,000340,000600,000作业管柱尺寸（英寸）1.315～2.8753.50～5.503.5

5、0～7.6253.50～8.625重量（lbs）3009501,1001,250开启高度（英寸）15.7519.525.025.0最大通过直径（英寸）4.3758.08.12511.1255.3动力卡瓦的方案研究油管卡瓦的结构类型通常有以下几种：图5.3轴向式卡瓦示意图1－环板；2－液缸；3－卡瓦座；4－卡瓦牙5.3.1轴向式轴向式卡瓦开口尺寸的变化与卡紧是靠液压缸通过连杆铰链机构带动卡瓦体沿着不动的斜面外壳上下滑动而实现的。其结构如图5.3所示。这种结构形式的优点是卡紧可靠，结构简单。突出的缺点是开口尺寸变化较大时，卡瓦轴向尺寸过长。因此，这种

6、结构通常用在卡持管径较小的场合。图5.4径向式卡瓦示意图1－壳体；2－卡瓦座；3－卡瓦牙；4－液缸5.3.2径向式径向式卡瓦的液压缸沿径向安装，其开口尺寸变化是靠径向液缸推动实现的，卡紧主要靠液缸推进实现，当然也有及斜面的楔形作用。如图5.4所示。径向式卡瓦的优点是开口尺寸变化范围大，轴向尺寸小，方便操作。缺点是卡紧效果较差。图5.5轴径式卡瓦示意图1－环板；2－液缸；3－顶丝；4－滑道；5－滑座；6－卡瓦牙5.3.3轴径合一式这类卡瓦结构如图5.5所示，既保持了轴向移动的液缸驱动形式，又采取了径向丝杆调节方式；既具有轴向卡紧的可靠性，又吸取了径

7、向式变化范围大的优点。但顶丝受力严重，结构也较复杂，制造以及维护困难。5.3.4补心式图5.6补心式卡瓦示意图1－环板；2－液缸；3－壳体；4－补心；5－卡瓦座；6－卡瓦牙补心式卡瓦结构如图5.6所示，它是在可动卡瓦座与固定壳体间加了一个与转盘大方瓦相似的补心。当通过大直径管柱时，可以把补心提走，正常工作时再放入。补心不一定做成一周，可根据卡瓦片数做成几块镶条。这种结构形式具有轴径合一的优点。不压井装备起下管柱作业时，既要求其具有良好的可靠性，又要求其结构紧凑，同时还要考虑产品的制造成本以及使用成本。经过以上的对比分析，方案一具有卡紧可靠、结构简

8、单的优点，其装拆、维护也方便，因此，采用方案一，其驱动方式采用液压驱动。5.4动力卡瓦设计的基本理论对卡瓦机构的分析表明，只有在以下三个