一种机动坐卡的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种机动坐卡，是新型双悬挂台肩钻杆的配套工具，包括坐卡头、伸缩杆机构、底座轨道系统和气路操控系统。坐卡头由主体、活门系统和活门锁系统构成。本实用新型结构简单，坐卡头更换方便，承载能力强，安全可靠。机动坐卡采用气控操作，完全省去人工体力操作，降低了劳动强度，提高了工作效率，实现钻井提下钻作业机械化，满足石油钻井在现场的需要。
【专利说明】一种机动坐卡
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油钻井工程机械领域中的一种机动坐卡。
【背景技术】
[0002]目前在我国石油钻井领域中使用的都是单悬挂台肩形式的钻杆，提下钻柱必须采用两只吊卡进行作业。在作业过程中需要人工体力频繁倒换两只吊卡才能完成提下钻的作业过程，其操作繁琐、劳动强度大、效率低、危险性大。
[0003]再就是采用一只吊卡和一只手动卡瓦或机动卡瓦相配合进行提下钻作业，虽然在一定程度上改变了倒换吊卡的作业方式，效率有所提高，但它还是存在很大的缺陷:(1)卡瓦的卡紧原理是依靠向内挤压产生摩擦力而卡住钻杆的，其载荷范围小，使用范围受到局限。应着重指出的是:卡瓦所卡的部位正是钻杆的最薄弱处。随着井内钻具重量不断增加，卡瓦对钻杆管体的挤压力必然会越来越大，卡瓦牙啮入钻杆表面的深度也会越来越深，这就必然对钻杆造成明显的损伤。卡瓦本身也会承受不住巨大的挤压力而损坏，极易造成井下恶性事故。所以在操作规范中就明确规定，只允许在井内钻具重量较轻时使用卡瓦，不允许在井内钻具重量较重时使用卡瓦。(2)手动卡瓦需人力操作，其劳动强度和作业危险性没有丝毫改观。而机动卡瓦开合半径小，作业中卡瓦不能离开井口，钻杆及钻杆接头经过时很容易和卡瓦发生摩擦和碰撞，钻杆和卡瓦都容易受到损伤。尤其是“三点一线”偏移时，这种状况就更加严重，甚至无法正常作业，极易酿成井下事故。由此可见，使用卡瓦是不能完成整个起下钻作业的。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种机动坐卡，以实现钻井提下钻井口作业机械化，满足石油钻井在现场的需要。
[0005]本实用新型的目的由以下方案来实现:一种机动坐卡，其特征是包括:坐卡头、伸缩杆机构、底座轨道系统和气路操控系统，坐卡头由主体、活门系统和活门锁系统构成，其中主体(I)左侧依次通过轴(4)和销钉(11)连接活门(2)，在轴(4)的上端连接齿轮(5)，齿轮(5)与齿条(6)相啮合，齿条(6)装在齿条轨道(7)内，齿条(6)连接气缸(8A)，构成一个气控活门(2)系统；主体(I)右侧通过轴(4')和销钉(11)依次连接活门锁(3)，在轴(V )上端连接齿轮(5')，齿轮(5')与齿条(6')相啮合，齿条(6')装在齿条轨道(7')内，齿条)连接气缸(8B)，构成一个气控活门锁(3)系统；在轴(4')上装有扭转弹簧(10)，可使活门锁(3)自动关闭；
[0006]在主体(I)上端面安装导引板(9)，主体(I)两端安装有两个弹性支承轮(12)，主体(I)后侧面通过销子(14)与伸缩杆(18)的耳板(17)连接，在销子(14)两侧安装有弹簧(15A)和调整螺丝(13B)，主体(I)与伸缩杆(18)之间为弹性滑动连接；
[0007]伸缩杆(18)连接气缸(8C)，伸缩杆(18)装在外套(20)内成滑动配合，构成伸缩杆机构；[0008]底座(24)连接立框(25)，外套(20)前部装在立框(25)内，为横向滑动连接；夕卜套(20)尾部通过立轴(23)与底座(24)连接；底座(24)的四脚嵌在槽型轨道(21)内，为间隙滑动连接，底座尾部与气缸(8D)连接，构成一个由气缸(8D)移送整体坐卡的底座轨道系统；
[0009]四个二位换向气开关分别连接四个气缸，其中气开关(27A)连接气缸(8A)、气开关(27B)连接气缸(8B)、气开关(27C)连接气缸(8C)、气开关(27D)连接气缸(8D)，构成四套气路操控系统，四个气缸各自单独作往复运动，四套气路结构完全相同。
[0010]所述两个弹性支承轮(12)通过销轴(16)与滑动体(19)连接，滑动体(19)上端装有弹簧(15C)，弹簧(15C)上端装有调整螺丝(13A)。本实用新型与现有技术比较具有如下优点:
[0011]1、结构比较简单，坐卡头主体基本采用现有侧开口吊卡结构形式，承载能力强、安全可靠、可以在提下钻全过程中使用。
[0012]2、机动坐卡设计在转盘面以上工作，而且开口半径大，工作间歇时坐卡头撤离井口距离较远，对井内安全非常有利。提下钻作业结束后，机动坐卡可整体移动到钻台边缘，不防碍井口处的其它工作。
[0013]3、机动坐卡采用轨道形式运动，作业中不需人工扶持，其动作准确，安全。
[0014]4、机动坐卡采用气动操作，完全省去了人工俯身弯腰的体力操作，作业中完全可以站立姿势操作，降低了劳动强度，提高了工作效率，增强了安全保障。
[0015]5、气路操控系统结构简单，且能满足机动坐卡性能的需要，准确可靠，维修方便。
[0016]6、坐卡头更换方便，如所使用的坐卡头需要更换时，只需拔出销子(14)就可以将坐卡头与伸缩杆拆离，而可以连接另一个坐卡头，非常方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的侧视纵向剖视结构示意图。
[0018]图2是本实用新型的俯视结构示意图。
[0019]图3是本实用新型坐卡头活门打开俯视结构示意图。
[0020]图4是本实用新型坐卡头部分左视结构示意图。
[0021]图5是本实用新型坐卡头与伸缩杆结合部位结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本实用新型的整体结构及其工作原理作具体说明。
[0023]如图1、图2和图4所示，一种机动坐卡，包括:坐卡头、伸缩杆机构、底座轨道系统和气路操控系统，坐卡头由主体、活门系统和活门锁系统构成，其中主体(I)左侧依次通过轴(4)和销钉(11)连接活门(2)，在轴(4)的上端连接齿轮(5)，齿轮(5)与齿条(6)相啮合，齿条(6)装在齿条轨道(7)内，齿条(6)连接气缸(8A)，构成一个气控活门(2)系统；主体(I)右侧通过轴(4')和销钉(11)依次连接活门锁(3)，在轴(4')上端连接齿轮(5,)，齿轮(5')与齿条(6')相啮合，齿条(6')装在齿条轨道(7')内，齿条(6')连接气缸(8B)，构成一个气控活门锁(3)系统；在轴(4')上装有扭转弹簧(10)，可使活门锁⑶自动关闭。[0024]在主体(1)上端面安装导引板(9)，主体(1)两端安装有两个弹性支承轮(12)，主体(1)后侧面通过销子(14)与伸缩杆(18)的耳板(17)连接，在销子(14)两侧安装有弹簧(15A)和调整螺丝(13B)，主体(1)与伸缩杆(18)之间为弹性滑动连接。
[0025]伸缩杆(18)连接气缸(8C)，伸缩杆(18)装在外套(20)内成滑动配合，构成伸缩杆机构。
[0026]四个二位换向气开关分别连接四个气缸，其中气开关(27A)连接气缸(8A)、气开关(27B)连接气缸(8B)、气开关(27C)连接气缸(8C)、气开关(27D)连接气缸(8D)，构成四套气路操控系统，四个气缸各自单独作往复运动，四套气路结构完全相同。
[0027]底座(24)连接立框(25)，外套(20)前部装在立框(25)内，为横向滑动连接；外套(20)尾部通过立轴(23)与底座(24)连接；底座(24)的四脚嵌在槽型轨道(21)内，为间隙滑动连接，底座尾部与气缸(8D)连接，构成一个由气缸(8D)移送整体坐卡的底座轨道系统。
[0028]两个弹性支承轮(12)通过销轴(16)与滑动体(19)连接，滑动体(19)上端装有弹簧(15C)，弹簧(15C)上端装有调整螺丝(13A)。
[0029]立框(25)上连接有调整丝杠(26)、移动方螺母(22)、弹簧(15B)。工作原理如下:
[0030]1、当需要进行提钻作业时(所使用的钻杆是双悬挂台肩石油钻杆，而不是单悬挂台肩石油钻杆)，首先操作气开关(27D)，使气缸(8D)活塞杆向外伸出，推动整个坐卡沿槽形轨道(21)移至转盘边缘。坐卡头前部开口正对转盘口中心，如图3所示。当视井内钻杆的“下悬挂台肩”处在转盘面以上不少于0.5m时，一名钻工操作气开关，使气缸(SC)推动伸缩杆(18)伸出，将坐卡头推到转盘口中心，使坐卡头扣住井内钻杆的下悬挂台肩，随即再操作气开关(27A)，使气缸(8A)推动齿条(6)、齿轮(5)和轴(4)转动，带动活门(2)向右关闭主体(1)的前开口，同时活门锁(3)在扭转弹簧(10)的作用下自动锁住活门。此时活门(2)将主体(1)前开口完全关闭，形成一个闭合的圆形坐孔，如图2所示，把钻杆牢牢扣住，非常安全。
[0031]此时司钻即可下放大钩，使钻杆的下悬挂台肩坐压在机动坐卡上。钻工即可操作液压大钳卸开钻杆的连接丝扣，将钻杆立柱放入钻杆盒内。
[0032]司钻下放大钩，使吊卡下降至井内钻杆上悬挂台肩的高度，钻工一人(或两人)扶动吊卡直接扣住钻杆的上悬挂台肩(因为机动坐卡每次卡住的是钻杆的下悬挂台肩，而上悬挂太肩专留给吊卡来悬挂，所以吊卡可以直接扣挂上悬挂台肩，而不必像使用单悬挂台肩钻杆那样来倒换吊卡，省去了原来繁琐、危险、费力的操作过程)，司钻即可上提井内钻柱。在钻柱被提起，坐卡头处于空载时，在钻柱上提的动态下，钻工即可操作气开关(27B)，使气缸(8B)拉动齿条(6')、齿轮(5,)和轴(4')向右转动，使活门锁(3)打开，随即操作气开关(27A)，使气缸(8A)拉动齿条(6)、齿轮(5)和轴(4)向左转动，使活门(2)打开至最大位置，如图3所示。此时操作气开关(27C)，使气缸(SC)拉动伸缩杆(18)缩回，使坐卡头撤离转盘口至一侧停待。
[0033]当提起一个立柱时，一名钻工仍按以上操作方法进行作业，直至提完钻为止。全部提下钻过程不用倒换吊卡。
[0034]当提钻作业完成后，操作气开关(27D)、使气缸(8D)活塞杆缩回，推动整个坐卡沿槽形轨道(21)移至钻台边缘。
[0035]下钻过程与提钻过程操作原理相同，其顺序相反，这里不再叙述。
[0036]2、弹性支承轮(12)和弹簧(15A)的作用:弹性支承轮(12)和弹簧(15A)能够承载起坐卡头本体的重量，若钻柱的重量压到坐卡头上时，弹性支承轮(12)、弹簧(15A)就会被压缩，使坐卡头底端面直接压到转盘面上，承载钻柱的全部重量。若坐卡头处于空载时，在弹性支承轮(12)、弹簧(15A)的作用下，坐卡头就会浮起，底端面就会离开转盘面2cm左右高度，弹性支承轮(12)与转盘面为滚动接触，这样在坐卡头频繁的进退过程中，运行自如轻松，避免了坐卡头和转盘面两者的磨损。
[0037]坐卡头与伸缩杆(18)之间为弹性滑动连接，所以在坐卡头上下浮动时，作用力不会传给伸缩杆(18)。
[0038]3、调整丝杠(26)的作用:在坐卡头前口与井内钻杆对位有偏移时，可通过调整丝杆(26)，使伸缩杆(18)横向移动，实现坐卡头前口与井内钻杆对位准确的目的。因为槽形轨道(21)是与钻台面固定死的，底座(24)嵌在槽形轨道(21)内，只能纵向移动，不能横向移动，所以当井内钻杆与坐卡头前口对位有偏移时，可通过调整丝杠(26)轻松解决问题。
[0039]4、导引板(9)的作用:当坐卡头前口与井内钻杆对位有少量偏差时，导引板(9)的开口斜面产生侧滑将坐卡头与井内钻杆扶正，使钻杆顺利进入坐卡头中心的坐孔内。
[0040]5、槽形轨道(21)的作用:槽形轨道(21)固定在钻台台板上，机动坐卡的底座
(24)的四脚嵌在轨道槽中，如图5所示。使机动坐卡沿槽形轨道(21)直线运动，当机动坐卡受到外力时不会从轨道中脱出，使机动坐卡在作业中动作准确，而不像悬吊式工具那样需用手扶持，安全可靠。
【权利要求】
1.一种机动坐卡，其特征是包括:坐卡头、伸缩杆机构、底座轨道系统和气路操控系统，坐卡头由主体、活门系统和活门锁系统构成，其中主体(1)左侧依次通过轴(4)和销钉(11)连接活门(2)，在轴(4)的上端连接齿轮(5)，齿轮(5)与齿条(6)相啮合，齿条(6)装在齿条轨道(7)内，齿条(6)连接气缸(8A)，构成一个气控活门(2)系统；主体(1)右侧通过轴(4')和销钉(11)依次连接活门锁(3)，在轴(4')上端连接齿轮(5')，齿轮(5')与齿条(6^ )相啮合，齿条(6')装在齿条轨道(7')内，齿条(6')连接气缸(8B)，构成一个气控活门锁(3)系统；在轴(4')上装有扭转弹簧(10)，可使活门锁(3)自动关闭； 在主体(1)上端面安装导引板(9)，主体(1)两端安装有两个弹性支承轮(12)，主体(I)后侧面通过销子(14)与伸缩杆(18)的耳板(17)连接，在销子(14)两侧安装有弹簧(15A)和调整螺丝(13B)，主体(1)与伸缩杆(18)之间为弹性滑动连接； 伸缩杆(18)连接气缸(8C)，伸缩杆(18)装在外套(20)内成滑动配合，构成伸缩杆机构； 底座(24)连接立框(25)，外套(20)前部装在立框(25)内，为横向滑动连接；外套(20)尾部通过立轴(23)与底座(24)连接；底座(24)的四脚嵌在槽型轨道(21)内，为间隙滑动连接，底座尾部与气缸(8D)连接，构成一个由气缸(8D)移送整体坐卡的底座轨道系统； 四个二位换向气开关分别连接四个气缸，其中气开关(27A)连接气缸(8A)、气开关(27B)连接气缸(8B)、气开关(27C)连接气缸(8C)、气开关(27D)连接气缸(8D)，构成四套气路操控系统，四个气缸各自单独作往复运动，四套气路结构完全相同。
2.如权利要求1所述的机动坐卡，其特征是两个弹性支承轮(12)通过销轴(16)与滑动体(19)连接，滑动体(19)上端装有弹簧(15C)，弹簧(15C)上端装有调整螺丝(13A)。
【文档编号】E21B19/06GK203716879SQ201420079163
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】左林海, 左慧广 申请人:左林海, 左慧广