专利名称：气动套管吊卡/卡瓦互锁安全装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油天然气钻井工程中，一种用于下套管作业的气动上、下吊卡/卡瓦(以下简称卡盘)的互锁控制安全装置。
气动套管上、下卡盘是用于钻井下套管作业中，套管连接下放时夹持套管柱的专用设备，下卡盘位于钻台转盘上，上卡盘由游动滑车悬挂着，均以压缩空气作动力，上、下卡盘配套使用。现有的气动套管上、下卡盘是两个独立的设备，气源的开启、关闭互不影响。在下套管作业时，下卡盘关闭夹持井眼内的套管柱，游动滑车上提，上卡盘下面吊的单根吊卡提起单根套管在井口对接，上好扣后，打开单根吊卡，下放游动滑车使套管穿在上卡盘内，关闭上卡盘夹持住套管柱，上提游动滑车使上卡盘提起套管柱，然后打开下卡盘，游动滑车下放把套管送入井中。当上卡盘下放到下卡盘上面时，关闭下卡盘再次夹持住井内套管柱，再打开上卡盘释放套管柱，上提游动滑车，完成一根单根套管连接入井过程。一次下套管作业，这样的过程要往复数百次，作业中一旦出现操作失误，把上、下卡盘同时打开释放，游动滑车上提时，上卡盘挂着套管柱上升就会把下卡盘芯子提起，从而造成套管柱掉入井中的重大事故。
本实用新型的目的就是提供一种气动套管吊卡/卡瓦互锁安全装置。这种装置把气动套管上、下卡盘联为一体，上、下卡盘的开启气源互相控制，使上、下卡盘不能同时打开释放套管，确保一个卡盘打开释放套管时，另一个卡盘关闭夹持套管，从而避免误操作造成套管柱掉井的重大事故，克服其现有技术的不足。
本实用新型是以这样的方式实现的将上、下卡盘的开启气源由直接进入卡盘两气缸上部接头改为连接互锁装置的进气口，开启气源经互锁控制后，再由互锁装置的出气口进入卡盘两气缸上部接头。在上卡盘开启时，气源通过上卡盘换向阀进入互锁安全装置，推动一只阀的阀芯运动，阀芯堵塞切断下卡盘的气源，使下卡盘不能开启同样，下卡盘开启时，气源通过下卡盘换向阀进入互锁安全装置，推动另一只阀的阀芯运动，阀芯堵塞切断上卡盘的气源，使上卡盘不能开启。如果操作失误，上、下卡盘换向阀同时开启，上、下卡盘的开启气源同时进入互锁安全装置，推动两只阀的阀芯，两个阀芯刚好堵塞切断各自对方卡盘的气源，而使上、下卡盘都不能开启，从而达到气动上、下卡盘的互锁控制，杜绝因操作失误造成套管柱掉落井中的事故隐患。
本实用新型设计合理，结构简单，两个二位三通继气阀在同一个集成阀块上加工制作，紧凑轻巧，成本低；装置连接安装简便，不改变气动上、下卡盘的操作程序和功能，性能可靠、安全性强，其实用性已在实践中得到验证，是使用气动上、下卡盘下套管作业的理想的安全装置。
以下结合附图详细说明本实用新型提出的气动套管卡盘互锁安全装置的实施情况。
图1.为气动套管卡盘互锁安全装置内部结构示意图；图2.为气动套管卡盘互锁安全装置工作原理示意图。
如图所示，气动套管卡盘互锁安全装置由上卡盘开启气源进气口(2)、阀芯(3)、回位弹簧(4)、下卡盘开启气源出气口(5)、旁通孔道(6)、排气孔(7)和下卡盘开启气源进气口(2′)、阀芯(3′)、回位弹簧(4′)、上卡盘开启气源出气口(5′)、旁通孔道(6′)、排气孔(7′)组成。上卡盘开启气源进气口(2)联通阀的气缸，并与旁通孔道(6′)联通，下卡盘开启气源出气口(5)通过阀芯(3)的空间与旁通孔道(6)相通，回位弹簧(4)安装在阀底座上，排气孔(7)位于阀腔后部。下卡盘开启气源进气口(2′)联通另一只阀的气缸，并与旁通孔道(6)联通，上卡盘开启气源出气口(5′)通过阀芯(3′)的空间与旁通孔道(6′)相通，回位弹簧(4′)安装在阀底座上，排气孔(7′)位于阀腔后部。高压软管(1)连接上卡盘换向阀的开启控制接头(11)与进气口(2)，高压软管(8)连接上卡盘开启气源出气口(5′)与上卡盘两气缸上部接头(9)。上卡盘换向阀的关闭控制接头(12)与上卡盘两气缸下部接头(10)相连接。高压软管(1′)连接下卡盘换向阀的开启控制接头(11′)与进气口(2′)，高压软管(8′)连接下卡盘开启气源出气口(5)与下卡盘两气缸上部接头(9′)。下卡盘换向阀的关闭控制接头(12′)与下卡盘两气缸下部接头(10′)相连接。
在钻井工程中，使用气动上、下卡盘进行下套管作业时，下卡盘关闭夹持井内套管。操作上卡盘换向阀于开启位，压缩气源出开启接头(11)经高压软管(1)进入互锁装置的上卡盘进气口(2)，推动阀芯(3)下压堵塞旁通孔道(6)，气源通过旁通孔道(6′)进入另一只阀的阀芯(3′)空间，并从互锁装置的上卡盘出气口(5′)流出，经高压软管(8)进入上上卡盘两气缸上部接头(9)，推动活塞运动，经连杆装置作用使上卡盘的卡瓦上升而处于打开释放状态。与此同时，由于旁通孔道(6)被阀芯(3)堵死而切断了下卡盘出气口(5)的气路，下卡盘处于关闭夹持状态。下卡盘两气缸内的余气经过高压软管(8′)、出气口(5)从排气孔(7)排出。同样，操作下卡盘换向阀于开启位，压缩气源出开启接头(11′)经高压软管(1′)进入互锁装置的下卡盘进气口(2′)，推动阀芯(3′)下压堵塞旁通孔道(6′)，气源通过旁通孔道(6)进入另一只阀的阀芯(3)空间，并从互锁装置的下卡盘出口(5)流出，经高压软管(8′)进入下卡盘两气缸上部接头(9′)，推动活塞运动，经连杆装置作用使下卡盘的卡瓦上升而处于打开释放状态。此时由于旁通孔道(6′)被阀芯(3′)堵死而切断了上卡盘出气口(5′)的气路，上卡盘处于关闭夹持状态。上卡盘两气缸内的余气经过高压软管(8)、出气口(5′)从排气孔(7′)排出。从而达到气动套管上卡盘开启、下卡盘必关闭，下卡盘开启、上卡盘必关闭的互相控制的目的。如果操作失误，气动上、下卡盘的换向阀同时处于开启位，上、下卡盘的开启气源分别通过高压软管(1)和(1′)进入互锁装置的两个进气口(2)和(2′)，分别推动两只阀的阀芯(3)和(3′)下压堵塞旁通孔道(6′)和(6)，使互锁装置的两个出气口(5′)和(5)都无气源流出，而使上、下卡盘的两个气缸都无开启气源，个能打开而自动关闭，从而杜绝气动上、下卡盘同时打开释放而造成的套管柱掉井的重大事故。
如果要关闭气动套管上、下卡盘，则只需操作卡盘换向阀于关闭位，压缩气源分别出卡盘换向阀关闭接头(12)和(12′)进入各自卡盘的两气缸下部接头(10)和(10′)，推动气缸活塞运动，经连杆装置作用使上、下卡盘的卡瓦关闭夹持住套管。气动套管上、下卡盘安装该互锁安全装置后，并不改变原气动卡盘的功能和操作程序，是一种理想的预防事故的安全装置。
该装置可在一个集成阀块上加工制作，也可将两只二位三通继气阀改装连接而成。该装置与气动上、下卡盘的气路连接采用快换接头，安装连接简便。该装置可安装在下卡盘换向阀支架板背面，也可作为管线附件不固定位置。
权利要求一种用于钻井工程中下套管作业的气动套管吊卡/卡瓦(以下简称卡盘)互锁安全装置，其特征在于它是由上卡盘开启气源进口(2)、阀芯(3)、回位弹簧(4)、下卡盘开启气源出气口(5)、旁通孔道(6)、排气孔(7)和下卡盘开启气源进气口(2′)、阀芯(3′)、回位弹簧(4′)、上卡盘开启气源出气口(5′)、旁通孔道(6′)、排气孔(7′)组成，上卡盘开启气源进气口(2)联通阀的气缸，并与旁通孔道(6′)联通，下卡盘开启气源出气口(5)通过阀芯(3)的空间与旁通孔道(6)相通、回位弹簧(4)安装在阀底座上，排气孔(7)位于阀腔后部，下卡盘开启气源进气口(2′)联通另一只阀的气缸，并与旁通孔道(6)联通，上卡盘开启气源出气口(5′)通过阀芯(3′)的空间与旁通孔道(6′)相通，回位弹簧(4′)安装在阀底座上，排气孔(7′)位于阀腔后部，高压软管(1)连接上卡盘换向阀开启控制接头(11)与进气口(2)，高压软管(8)连接上卡盘开启气源出气口(5′)与上卡盘两气缸上部接头(9)，高压软管(1′)连接下卡盘换向阀开启控制接头(11′)与进气口(2′)，高压软管(8′)连接下卡盘开启气源出气口(5)与下卡盘两气缸上部接头(9′)。
专利摘要本实用新型提供一种钻井工程中用于下套管作业的气动套管卡盘互锁安全装置。该装置用高压软管分别连接在上、下卡盘气源换向阀的开启接头和卡盘两气缸上部接头之间,起上、下卡盘互相控制开启气源的作用。在上卡盘打开释放套管时,下卡盘关闭夹持套管;反之,下卡盘打开释放套管时,上卡盘关闭夹持套管,实现互锁控制。本实用新型设计合理、结构简单、性能可靠,是一种理想的避免套管掉井事故的安全装置。
文档编号E21B19/00GK2385074SQ9923198
公开日2000年6月28日 申请日期1999年6月28日 优先权日1999年6月28日
发明者周小庆, 郑焰, 吴章才 申请人:泸州大有钻采装备公司