[发明专利]一种油田矿井管柱连续起下方法及双游动卡瓦装置

说明书

 

技术领域：

本发明公开一种油田矿井管柱连续起下方法，涉及油田油井、气井、注水井的修井和钻井带压作业施工或其他作业施工中，把管柱从井中起出和下入的方法，同时还提供了适用于本发明方法的双游动卡瓦装置，属于石油矿场机械技术领域。

背景技术：

在石油矿场机械技术领域，现有的带压作业装置，均采用固定卡瓦和游动卡瓦（简称：单游动卡瓦装置）交替夹持管柱方式，由游动卡瓦升降液缸活塞杆带动游动卡瓦往复运动，实现起出和下入管柱的功能。起出管柱时，游动卡瓦升降液缸活塞杆的上行程为工作行程，下行程为空行程；下入管柱时，游动卡瓦升降液缸活塞杆的下行程为工作行程，上行程为空行程，工作效率不足50%，还增加了功耗（为无功损耗），常规的做法是提高空行程的运动速度，以降低空行程的运动时间，但并没有真正的解决空行程带来的功率和时间的浪费问题。

发明内容：

本发明公开一种油田矿井管柱连续起下方法，解决了常规矿井管柱起下作业施工中起下系统空行程导致功率和时间的损耗，提高了矿井管柱的起下效率。

本发明还进一步提供了双游动卡瓦装置，实现上述矿井管柱起下方法。

本发明公开的一种油田矿井管柱连续起下方法，其技术解决方案如下：

由两组游动卡瓦机构组成双游动卡瓦装置，其中，第一组游动卡瓦机构和第二组游动卡瓦机构分别安装在井口装置上构成连续的起下系统，即双游动卡瓦装置；在石油矿井管柱的起下过程中，每组游动卡瓦机构的卡瓦交替对管柱进行夹持或松开，保证管柱始终在卡瓦的夹持下连续起下运动，实现无间断施工作业。

无论是第一组还是第二组，卡瓦升降液缸的活塞杆行程，液缸安装距，缸筒和活塞杆的直径，以及它们的力学性能方面等都相同或者相等。

本发明提供的双游动卡瓦装置，由两组游动卡瓦机构组成，第一卡瓦、第一上横梁、第一卡瓦升降液缸（2个）、第一下支承梁组成第一组游动卡瓦机构，第一卡瓦装在第一上横梁上，第一上横梁和第一卡瓦升降液缸（2个）的活塞杆连接构成门型框架起降机构，第一卡瓦升降液缸2个）通过第一下支承梁固定在井口装置的短接上；第二卡瓦、第二上横梁、第二卡瓦升降液缸（2个）、第二下支承梁组成第二组游动卡瓦机构，第二卡瓦装在第二上横梁上，第二上横梁和第二卡瓦升降液缸（2个）的活塞杆连接构成门型框架起降机构，第二卡瓦升降液缸（2个）通过第二下支承梁固定在井口装置的短接上；管柱穿过第一卡瓦的卡瓦体内孔和第二卡瓦的卡瓦体内孔的中心，插入井口装置内；第一组游动卡瓦机构与第二组游动卡瓦机构构成门型框架空间交叉的四方形立体结构；也可将第一组游动卡瓦机构的第一卡瓦升降液缸（2个）位于第二组游动卡瓦机构的第二卡瓦升降液缸（2个）的外侧，通过与井口装置的短接连接构成了与管柱和卡瓦升降液缸的轴线在同一平面上的门型框架并列的立体结构。

以上所述的两种双游动卡瓦装置，其特征在于：第一卡瓦和第二卡瓦的卡瓦体内孔为内圆柱、内圆锥、内棱柱或内棱锥等几种闭式几何形状。

也可以将第一组游动卡瓦机构与第二游动卡瓦机构构成门型框架空间平行的四方形立体结构。第一下支承梁与第二下支承梁固定在井口装置的短接上。这种双游动卡瓦装置，其特征在于：第一卡瓦和第二卡瓦的卡瓦内孔一侧为开口形状，开口宽度应大于管柱的直径。

本发明中，卡瓦安装在上横梁的中部、上横梁的两端与卡瓦升降液缸的两根活塞杆刚性连接。下支承梁把卡瓦升降液缸固定在井口装置或底座的刚性支撑上，以保证其举升和下压的能力。卡瓦、上横梁和各自的两个卡瓦升降液缸组成门型框架起降机构，两个卡瓦升降液缸以被夹持的管柱中心线对称分布，垂直立于井口平面。

本发明的积极效果在于：

由于采用了双游动卡瓦装置，克服了由于常规单游动卡瓦装置而产生的空行程问题，消除了起下管柱时，卡瓦升降液缸活塞杆空行程时管柱停止和等待的时间。如果忽略卡瓦夹持和松开动作的暂短交替时间，可以认为施工中，无论是从井中起出管柱，还是往井内下入管柱，管柱的升降运动是连续的。所以提高效率近1倍。把一个卡瓦的空行程时间用于另一个卡瓦的工作行程中，两个卡瓦的空行程都没有单独占用时间。所以增加了一倍的工作时间，效率提高一倍。

附图说明

图1、本发明装置（卡瓦闭式、门型框架空间交叉的四方体结构）立体结构原理图；

图2、本发明装置（卡瓦闭式、门型框架空间交叉的四方体结构）俯视结构原理图；

图3、本发明装置（卡瓦闭式、门型框架空间交叉的四方体结构）结构原理图；

图4、本发明装置(卡瓦开口式、门型框架空间平行的四方体结构)结构原理图；