分析新型鉆桿液壓動力卡瓦的研制與應(yīng)用

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報)2011年11月第33卷第11期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Nov．2011Vo1．33No．11新型鉆桿液壓動力卡瓦的研制與應(yīng)用余維初(長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北荊州434023)胡瓊(長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023)肖想松(荊州市現(xiàn)代石油科技發(fā)展有限公司，湖北荊州434000)呂德貴(中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司，北京100101)[摘要]為解決現(xiàn)有卡瓦在現(xiàn)場使用出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜

2、、維修不便、安全性差等問題，研制了一種新型鉆桿液壓動力卡瓦，它具有刮泥和卡持鉆桿的雙重功能，可大大提高工作效率；更換不同型號的卡瓦牙，適用于不同直徑的鉆桿起下鉆作業(yè)，實現(xiàn)了鉆桿液壓動力卡瓦的多功能性。該動力卡瓦能與不同轉(zhuǎn)盤規(guī)格的自動化液壓鉆機(jī)、配置液壓頂驅(qū)的鉆機(jī)及普通鉆機(jī)配套使用。[關(guān)鍵詞]鉆桿液壓動力卡瓦；刮泥盤；旋轉(zhuǎn)油缸；舉升油缸；應(yīng)用前景[中圖分類號]TE921[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1000—9752(2011)11—0158一O3研究現(xiàn)狀及存在問題為解決鉆井起下鉆和下套管作業(yè)時存在工人勞動強(qiáng)度大、工

3、作效率低、安全性能差等問題，對油田現(xiàn)有卡瓦做了改進(jìn)，即引入氣缸或液缸作為卡瓦工作的動力，并有效降低卡瓦體的工作高度。先后研發(fā)了氣(液)動卡瓦、多功胄自動鉆桿氣動卡瓦、階梯式氣動鉆桿卡瓦、旋轉(zhuǎn)式液壓卡瓦、雙向液壓卡瓦口州等。盡管這些卡瓦從某種程度上具有一定的自動化程度，但仍存在一些缺陷，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、氣液路管線繁多、維修不便、不具備防扭功能、工作可靠性差、工作壓力沖擊大且不易控制等；同時在使用時需要吊進(jìn)轉(zhuǎn)盤孑L內(nèi)或直接安裝在井口上，不用時又要取出或吊走，存在使用不方便、安全性不高等問題。為此，筆者研制了一種新型液壓鉆

4、桿動力卡瓦，使上述問題得到了解決。2新型鉆桿液壓動力卡瓦的工作原理與主要結(jié)構(gòu)2．1工作原理新型鉆桿液壓動力卡瓦安裝在鉆井平臺轉(zhuǎn)盤中心附近，利用舉升油缸并通過活動立柱帶動提升臂下的卡瓦體進(jìn)行升降，同時利用卡瓦體的重力偏心和背部錐度使3片卡瓦體向外擴(kuò)張或向中心集攏，并結(jié)合卡瓦體的外錐面與轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心或襯套的內(nèi)錐面的楔緊作用以及油缸的拉力，實現(xiàn)了對鉆桿的卡緊作業(yè)；起下鉆作業(yè)完成后利用旋轉(zhuǎn)油缸把懸掛卡瓦體的提升臂向上旋轉(zhuǎn)使卡瓦體遠(yuǎn)離井口中心，以不影響其他鉆井作業(yè)；起鉆操作時刮泥盤同時工作，具有自動刮除粘附在鉆桿上泥漿的功能；

5、卡瓦體下行靠油缸拉力和卡瓦體自重共同作用，卡瓦外體上行則是靠油缸推力和鉆桿與卡瓦體摩擦力共同作用。油缸的動作由司鉆臺控制閥進(jìn)行控制。該鉆桿液壓動力卡瓦通過更換卡瓦體適用于在不同鉆桿直徑、轉(zhuǎn)盤規(guī)格的自動化液壓鉆機(jī)、配置液壓頂驅(qū)的鉆機(jī)以及普通鉆機(jī)上使用。[收稿日期]2011一o8—19[作者簡介]余維初(1965一)，男，2006年中國石油大學(xué)(北京)博士畢業(yè)，博士(后)，教授，現(xiàn)主要從事油田化學(xué)和油氣儲層保護(hù)研究領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作。學(xué)兔兔www.xuetutu.com第33卷第11期余維初等：新型鉆桿液壓動力卡瓦

6、的研制與應(yīng)用2．2主要結(jié)構(gòu)新型鉆桿液壓動力卡瓦主要由卡瓦體、旋轉(zhuǎn)油缸、舉升油缸、提升臂、活動立柱、刮泥盤、固定立柱、上銷軸、下銷軸、連接片等組成。其特征在于：卡瓦體由3片構(gòu)成，其中一片卡瓦體通過下銷軸、連接片和上銷軸懸掛在提升臂左端的下方；在安裝有耐磨環(huán)的提升臂左端上方安裝的刮泥托盤內(nèi)放置刮泥盤；提升臂的右端通過提升臂支架、支架背板固定在活動立柱上，旋轉(zhuǎn)油缸通過兩端轉(zhuǎn)銷把提升臂與旋轉(zhuǎn)油缸支架連接起來；活動立柱與固定立柱之間均布裝有4個導(dǎo)向滑塊，活動立柱通過油缸上支架、舉升油缸和油缸下支架與固定立柱連接；卡瓦體內(nèi)弧

7、面上裝有卡瓦牙，刮泥托盤為對半式結(jié)構(gòu)，通過小銷軸與提升臂連接，并且可以90。旋轉(zhuǎn)，刮泥盤通過連接柱和緊固螺釘固定在刮泥托盤下方。新型鉆桿液壓動力卡瓦的主要技術(shù)參數(shù)包括：型號XDYW型；適用于375或275轉(zhuǎn)盤，與標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)心配合使用；卡瓦體規(guī)格為3in、5in；液壓額定壓力6．3MPa；有效卡緊長度420mm；有效卡緊面積1008cm；適用管徑3、4、5和5in鉆桿；額定載荷2250kN；升降油缸行程450mm；旋轉(zhuǎn)油缸行程300ram。關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸包括：卡瓦體背錐錐度1：3±1．5mm／m，單面斜角9。2745”±

8、230。3新型鉆桿液壓動力卡瓦的使用及特點3．1新型鉆桿液壓動力卡瓦的工作過程起鉆作業(yè)時，司鉆操作用起鉆短接頭先掛住鉆桿，操作舉升油缸三位四通電磁閥使舉升油缸的底部進(jìn)油，通過活動立柱推動提升臂并帶動卡瓦體上升，同時上提鉆桿，利用卡瓦體的重力偏心和背部錐度，使3片卡瓦體向外擴(kuò)開，讓開鉆桿通道，鉆桿上行；同時刮泥盤開始工作，將鉆桿上粘附的泥漿刮人井口。一具鉆桿提起后要卸螺桿扣