专利名称：多功能全自动钻杆气动卡瓦的制作方法
技术领域：
涉及领域本实用新型涉及石油(或地质)钻井起下钻杆、钻铤及下放套管作业的一种井口机械化动力工具，特别是具有刮泥和卡持杆柱双重功能的多功能全自动钻杆气动卡瓦。
背景技术：
现有石油(或地质)钻井起下钻作业时，大都采用双吊卡作业或单吊卡加手提式卡瓦作业方式，均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容易造成单吊环起钻引发的重大工程和人身事故等问题，而手提式钻杆卡瓦虽可稍微提高工作效率，但自身重量较大，一般在60-80公斤以上，工人劳动强度大，钻台上要配备多人轮班，劳动强度特别大。
针对以上问题，中国专利91229687.9“一种石油钻井施工用气(液)动卡瓦”提供了一种可以卡持钻杆、套管悬重并能传递转盘动力扭矩及承座吊卡、带有扶正装置的多功能卡瓦，由于其工作高度高出钻台面较多、外置式动力缸占据空间大及运动易损件较多等原因无法在现场得到大范围的推广。又如中国专利92242347.4“半自动钻柱卡瓦”采用一种特殊设计的升降柱塞弹簧系统及两块不相联的卡瓦锥座、三自由度的悬吊装置，可实现全井段吊卡与卡瓦配套的起下钻柱作业，并克服了引进国外卡瓦技术配套难、安装使用不便等问题，该卡瓦利用柱塞弹簧和操作人员的施加外力及体重实现卡瓦体的升降，工作高度较高，且同样存在自动化程度低，工人劳动强度大，工作效率低、安全性能差等问题。另有中国专利02212500.0“动力卡瓦”提供了一种利用外置式气缸为动力的钻柱卡瓦，气缸固定在大方瓦上面，气管线悬挂在外面，卡瓦体实际工作高度高，不利于井口设备和人员的操作，且两个气缸采用独立气路，需要两路共四根进出气管线连接，气路管线较多，不但装卸麻烦，并且摆放在钻台面上易于损坏。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，不适合我国国情使用。除此以外，以上几种自动或半自动卡瓦都不具备钻杆刮泥功能，起钻时均需要人工刮泥或另配专门的钻杆刮泥器。
技术内容本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、安装使用方便、自动化程度高、劳动强度低、安全性能高的全内置式动力缸、双气缸单气路供气、兼具卡持杆柱及刮泥双重功能的多功能全自动钻杆气动卡瓦。
本实用新型的目的是这样实现的包括卡瓦座1、卡瓦体2、动力缸3、支撑盘4、导向杆5、连杆6、配气销轴7、刮泥托盘8、刮泥盘9、扶正环10，两片卡瓦座1由配气销轴7及另一端的快速碰销连接成一整体，卡瓦体2外侧与卡瓦座1内侧面接触，动力缸3安装在卡瓦座1内部，其附带的集成式气路通道11汇集于配气销轴7，动力缸3的活塞杆与导向杆5连接并固定在支撑盘4上，卡瓦体2绞接连杆6并与支撑盘4连接，刮泥托盘8与支撑盘4连接并在其间安装刮泥盘9，扶正环10安装在卡瓦座1的底部。
本实用新型还采用以下技术内容动力缸3及集成气路通道11全部位于在卡瓦座1内部，动力缸3的活塞杆通过导向杆5与支撑盘4及卡瓦体2连接起来。
卡瓦体2外侧与卡瓦座1内侧接触的圆弧锥面上设有阶梯式台阶。
卡瓦座1内分布有分别与两个动力缸3连通的集成式气路通道11并汇集于配气销轴7内，配气销轴7同时连接两片卡瓦座1。
支撑盘4上安装易于拆卸的刮泥托盘8，刮泥盘9置于刮泥托盘8和支撑盘(4)形成的腔体内。
本实用新型具有以下优点全内置式气缸及气路结构大大降低了卡瓦的工作高度，使其卡紧钻杆时工作面基本与钻台面平齐；卡瓦座内锥面的阶梯式结构进一步降低了卡瓦体上提松开后的工作高度，并充分四散展开为钻杆接箍顺利通过提供保障；独特的配气销轴结构设计，同时起到了连接转销和连接两片卡瓦座气路的目的，实现了双气缸单气路供气，减少了钻台上的气路管线；在支撑盘上增设易装拆的刮泥托盘并内置刮泥盘，同时实现了刮泥和卡持钻杆的双重功能；所有卡瓦操作均由司钻一人兼顾完成，井口可做到无人职守，真正做到了全自动化，高效机械化，在降低劳动强度的同时提高了安全性能，大大提高了工作效率。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为配气销轴7结构示意图；图3为增设的刮泥托盘8及刮泥盘9结构示意图；图4为集成式气路通道11的结构示意图。
具体实施如图1所示，中间杆柱为钻杆或钻铤，左侧为杆柱下放卡瓦卡紧状态，右侧为杆柱上提卡瓦松开状态。本实用新型主要由卡瓦座1、卡瓦体2、动力缸3、支撑盘4、导向杆5、连杆6、配气销轴7、刮泥托盘8、刮泥盘9、扶正环10等组成。以起钻作业为例其工作过程说明如下卡瓦开始工作时，在提升钻柱前，司钻操作动力缸3通过配气销轴7从缸底部先进气，活塞上行，活塞杆通过导向杆5推动支撑盘4上升，支撑盘4拉动连杆6带动卡瓦体2沿卡瓦座1锥面上行，四片卡瓦体2形成的圆开口直径逐渐增至最大，让开钻柱通道，钻柱上行，同时刮泥盘9开始工作，将钻杆粘附的泥浆刮入井口；反之，要卡住钻杆则通过配气销轴7从动力缸3上部进气，活塞下行，经导向杆5拉动支撑盘4下降，支撑盘4通过连杆6带动卡瓦体2沿卡瓦座1锥面下行，四片卡瓦体2形成的圆开口直径逐渐减小，直至抱合卡紧钻杆为止。扶正环10的作用，是当钻柱偏斜井口时，避免钻柱直接磨损卡瓦座1或避免钻杆接箍磕碰卡瓦体2上的钳牙。
下钻作业时卡瓦工作过程与起钻作业时基本相同，也是先上提钻柱松开卡瓦然后后下放钻柱再由卡瓦收缩卡紧钻杆，但操作前可以将易于拆卸的刮泥托盘8及刮泥盘9先行拆下。
本实用新型适用于520、275、375等任何类型的钻机钻盘，可用于卡持钻杆、钻铤、套管等系列杆柱及管柱，卡瓦体(2)可选用4片或6片，刮泥托盘(8)及刮泥盘(9)在不同场合可以作为备选部件。此外，动力缸(3)内的动力源除了可取用钻台上的压缩空气外，也可以采用液压源，全部管路通道均可通过液压油等介质。
权利要求1.多功能全自动钻杆气动卡瓦，包括卡瓦座(1)、卡瓦体(2)、动力缸(3)、支撑盘(4)、导向杆(5)、连杆(6)、配气销轴(7)、刮泥托盘(8)、刮泥盘(9)、扶正环(10)，其特征在于两片卡瓦座(1)由配气销轴(7)及另一端的快速碰销连接成一整体，卡瓦体(2)外侧与卡瓦座(1)内侧面接触，动力缸(3)安装在卡瓦座(1)内部，其附带的集成式气路通道(11)汇集于配气销轴(7)，动力缸(3)的活塞杆与导向杆(5)连接并固定在支撑盘(4)上，卡瓦体(2)绞接连杆(6)并与支撑盘(4)连接，刮泥托盘(8)与支撑盘(4)连接并在其间安装刮泥盘(9)，扶正环(10)安装在卡瓦座(1)的底部。
2.根据权利要求1所述的多功能全自动钻杆气动卡瓦，其特征在于动力缸(3)及集成气路通道(11)全部位于在卡瓦座(1)内部，动力缸(3)的活塞杆通过导向杆(5)与支撑盘(4)及卡瓦体(2)连接。
3.根据权利要求1所述的多功能全自动钻杆气动卡瓦，其特征在于卡瓦体(2)外侧与卡瓦座(1)内侧接触的圆弧锥面上设有阶梯式台阶。
4.根据权利要求1所述的多功能全自动钻杆气动卡瓦，其特征在于卡瓦座(1)内分布有分别与两个动力缸(3)连通的集成式气路通道(11)并汇集于配气销轴(7)内，配气销轴(7)同时连接两片卡瓦座(1)。
5.根据权利要求1所述的多功能全自动钻杆气动卡瓦，其特征在于支撑盘(4)上安装刮泥托盘(8)，刮泥盘(9)置于刮泥托盘(8)和支撑盘(4)形成的腔体内。
6.据权利要求1所述的多功能全自动钻杆气动卡瓦，其特征在于动力缸(3)内的动力源除可取用压缩空气外，也可以采用液压源。
专利摘要一种用于石油(或地质)钻井起下钻杆、钻铤及下放套管作业的多功能全自动钻杆气动卡瓦，主要由卡瓦体2、动力缸3、配气销轴7、刮泥托盘8、刮泥盘9等组成，两片卡瓦座1由配气销轴7连接成整体，卡瓦体2与卡瓦座1通过尺寸相同的圆弧锥面接触并可相对滑动，动力缸3安装在卡瓦座1内部，动力缸3的活塞杆与导向杆5连接并固定在支撑盘4上，卡瓦体2绞接连杆6并与支撑盘4连接，刮泥托盘8与支撑盘4连接并在其间安装刮泥盘9，为整体式吊装结构，动力端操作由司钻一人完成，卡瓦全自动升降动作，兼有卡持杆柱及刮泥双重功能，装卸方便，操作简单，安全高效，性能优越。
文档编号E21B19/00GK2656607SQ20032010040
公开日2004年11月17日 申请日期2003年10月13日 优先权日2003年10月13日
发明者檀朝东, 涂彬 申请人:北京雅丹石油技术开发有限公司