專利名稱：內卡式頂驅下套管裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油天然氣鉆井技術領域，特別涉及采用頂部驅動鉆井裝置實施固井施工中的專用裝置，是一種用于下套管作業(yè)或者作為套管鉆井的內卡式套管驅動裝置。
背景技術：
頂驅下套管裝置對套管的適用性及適用范圍，在很大程度上決定了其自身的生命力和推廣力度。中國專利ZL200920105896. 4詳細描述了頂驅下套管裝置的結構和作用原理。針對該裝置只能適用于一種規(guī)格套管例如9-5/8”套管或7”套管的不足，在原有頂驅下套管裝置的基礎上對其進行了結構改進，提高其適用性。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種內卡式頂驅下套管裝置，實現(xiàn)對套管的連接，確保上扣扭矩的精確控制，能在下套管作業(yè)的同時旋轉套管柱，隨時根據(jù)需要灌注或者循環(huán)泥漿，提高下套管作業(yè)的安全性和作業(yè)質量。本實用新型采用的技術方案是內卡式頂驅下套管裝置，主要由連接心軸、上端蓋、上軸承、驅動液壓缸、活塞、下端蓋、固定套、卡環(huán)、下軸承、限位環(huán)、卡瓦心軸、擋環(huán)、卡瓦座、可更換卡瓦、可更換皮碗和導向頭組成，其特征在于連接心軸有中心孔，連接心軸兩端加工有內螺紋，連接心軸下端與卡瓦心軸螺紋相連，卡瓦心軸有中心孔；在連接心軸的下端有驅動液壓缸，連接心軸上加工有臺階，上軸承安裝在該臺階上，上軸承的外圓與驅動缸內孔配合；驅動液壓缸是一單活塞雙向油缸，驅動液壓缸內腔裝有活塞，活塞套在心軸上，活塞在驅動液壓缸內部做直線往復運動，活塞的下端面加工有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內固定有對開的卡環(huán)；驅動液壓缸上端通過一組螺釘固定有上端蓋；上端蓋加工有圓周方向均布螺釘孔的空心法蘭盤，連接心軸從上端蓋中心孔穿過；驅動液壓缸下端通過一組螺釘固定有下端蓋，下端蓋加工有圓周向均布螺釘孔的空心法蘭盤，活塞的下端從下端蓋中心孔穿過。 在對開的卡環(huán)的外壁上有一個固定套；在對開的卡環(huán)內有下軸承；卡瓦座套在卡瓦心軸的外壁上，卡瓦心軸有中心孔，卡瓦心軸上端外壁有向外凸出的環(huán)形體，卡瓦心軸上端外壁的向外凸出的環(huán)形體在上軸承的上端面上；在卡瓦座外壁上固定有限位環(huán)；限位環(huán)的位置在卡環(huán)的下部；卡瓦座外壁上固定有可更換卡瓦，在可更換卡瓦的上部并在卡瓦座的壁上固定有擋環(huán)，所述的可更換卡瓦是由2 8個卡瓦塊組成圓筒形，在可更換卡瓦外壁加工有卡瓦牙，可更換卡瓦內壁上加工有花鍵槽，花鍵槽與卡瓦座上的花鍵配合；在卡瓦心軸下端有內螺紋，卡瓦心軸的下端螺紋連接導向頭，在導向頭上端套裝有皮碗。所述的導向頭有中心孔，導向頭的下端為圓錐體形。所述的固定套壁上均布有螺釘孔，通過螺釘將固定套固定在對開卡環(huán)的外壁上。導向頭下端部外壁上均布有3-6個徑向圓孔。頂驅下套管裝置的心軸與頂部驅動鉆井系統(tǒng)主軸相連接，通過頂驅傳動轉動扭矩和提升或下放管柱。本實用新型的有益效果本實用新型內卡式頂驅下套管裝置，采用內卡式作用于套管內壁卡緊作用方式，通過現(xiàn)場能方便更換卡瓦、更換皮碗、更換導向頭，達到一套裝置滿足多種規(guī)格不同壁厚套管作業(yè)的需求，克服了一套裝置只能服務一種作業(yè)對象的不足， 提高裝置的適用性，減少了油田現(xiàn)場作業(yè)設備數(shù)量，降低了作業(yè)轉換時間，從而提高作業(yè)效率，降低鉆井作業(yè)綜合成本。

圖1是本實用新型內卡式頂驅下套管裝置結構剖面示意圖。圖中，1-連接心軸，2-上端蓋，3-上軸承，4-驅動液壓缸，5-活塞，6-下端蓋，7_固定套，8-卡環(huán)，9-下軸承，10-限位環(huán)，11-卡瓦心軸，12-擋環(huán)，13-卡瓦座，14-可更換卡瓦， 15-可更換皮碗，16-導向頭。
具體實施方式
實施例1 :以一個XTG168型內卡式頂驅下套管裝置為例，對本實用新型作進一步詳細說明。參閱圖1。內卡式頂驅下套管裝置，主要由連接心軸1、上端蓋2、上軸承9、驅動液壓缸4、活塞5、下端蓋6、固定套7、卡環(huán)8、下軸承9、限位環(huán)10、卡瓦心軸11、擋環(huán)12、卡瓦座13、可更換卡瓦14、可更換皮碗15和導向頭16組成。連接心軸1有中心孔，連接心軸1兩端加工有內螺紋，連接心軸1下端與卡瓦心軸 11螺紋相連，卡瓦心軸11有中心孔。在連接心軸1的下端有一個驅動液壓缸4，連接心軸 1上加工有臺階，上軸承9安裝在該臺階上，上軸承9的外圓與驅動缸4內孔配合。驅動液壓缸4是一單活塞雙向油缸，驅動液壓缸4內腔裝有活塞5，活塞5套在心軸1上，活塞5在驅動液壓缸4內部做直線往復運動?；钊?的下端面加工有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內固定有對開的卡環(huán)8。對開的卡環(huán)8是兩個半圓形管狀。驅動液壓缸4上端通過一組螺釘固定有上端蓋2。上端蓋2加工有圓周方向均布螺釘孔的空心法蘭盤，連接心軸1從上端蓋2中心孔穿過。驅動液壓缸4下端通過一組螺釘固定有下端蓋6，下端蓋6加工有圓周向均布螺釘孔的空心法蘭盤，活塞5的下端從下端蓋6中心孔穿過。在對開的卡環(huán)8的外壁上有一個固定套7，所述的固定套7壁上均布有螺釘孔，通過螺釘將固定套7固定在對開卡環(huán)8的外壁上。在對開的卡環(huán)8內有下軸承9 ；卡瓦座13套在卡瓦心軸11的外壁上，卡瓦心軸11 有中心孔，卡瓦心軸11上端外壁有向外凸出的環(huán)形體，卡瓦心軸11上端外壁的向外凸出的環(huán)形體在上軸承9的上端面上。在卡瓦座13外壁上固定有一個限位環(huán)10 ；限位環(huán)10的位置在卡環(huán)8的下部?？ㄍ咦?3外壁上固定有可更換卡瓦14，在可更換卡瓦14的上部并在卡瓦座13的壁上固定有擋環(huán)12，所述的可更換卡瓦14是由六個相同的卡瓦塊組成圓筒形，在可更換卡瓦14外壁加工有卡瓦牙，可更換卡瓦14內壁上加工有花鍵槽，花鍵槽與卡瓦座13上的花鍵配合；在卡瓦心軸11下端有內螺紋，卡瓦心軸11的下端螺紋連接導向頭16，在導向頭16上端套裝有皮碗15。所述的導向頭16有中心孔，導向頭16的下端為圓錐體形。導向頭16下端部外壁上均布有四個徑向圓孔。[0015] 當頂驅下套管裝置與頂驅配套使用進行下套管作業(yè)時，連接心軸1與頂驅的主軸相連，液壓源與驅動液壓缸4的油路端口相接。下放頂驅裝置，頂驅下套管裝置隨之下降， 此時導向頭16插入套管內孔，繼續(xù)下放鉆機大鉤，皮碗15隨之進入套管，而后卡瓦機構卡瓦14、卡瓦座13、卡瓦心軸11進入套管內部，直到限位環(huán)10和套管上端面接觸，此時停止下放大鉤。啟動液壓源，驅動油缸4上端口進油，活塞5在液壓驅動下向下運動，進而推動傳遞機構卡環(huán)8、下軸承9、固定套7促使卡瓦座13沿卡瓦心軸11向下運動，卡瓦14外徑就與套管內徑卡緊，由于卡瓦14外圓上加工有鉗牙，這樣卡緊力增大。旋轉頂驅，頂驅下套管裝置的心軸隨之轉動，連接心軸1帶動卡瓦心軸11旋轉，在卡瓦心軸11花鍵的作用下，卡瓦座13隨之轉動。這樣就可以完成套管的旋扣上扣或者卸扣動作，直到達到預定的扭矩。 如果下入的套管范圍比較大，例如套管規(guī)格從6-5/8”到9-5/8”，由于跨度比較大，需要有對應的卡瓦14與套管配合使用。此時可以通過更換不同卡瓦14以滿足作業(yè)需求，與之同步需要更換皮碗15和導向頭16，以便實現(xiàn)密封和泥漿循環(huán)的功能，更換不同規(guī)格的導向頭 16可實現(xiàn)套管插入的便捷性。
權利要求1.一種內卡式頂驅下套管裝置，主要由連接心軸(1)、上端蓋O)、上軸承(9)、驅動液壓缸(4)、活塞(5)、下端蓋(6)、固定套(7)、卡環(huán)(8)、下軸承(9)、限位環(huán)(10)、卡瓦心軸 (11)、擋環(huán)(12)、卡瓦座(13)、可更換卡瓦(14)、可更換皮碗(15)和導向頭(16)組成，其特征在于連接心軸(1)有中心孔，連接心軸(1)兩端加工有內螺紋，連接心軸(1)下端與卡瓦心軸(11)螺紋相連，卡瓦心軸(11)有中心孔；在連接心軸(1)的下端有驅動液壓缸 G)，連接心軸(1)上加工有臺階，上軸承(9)安裝在該臺階上，上軸承(9)的外圓與驅動缸 (4)內孔配合；驅動液壓缸(4)是一單活塞雙向油缸，驅動液壓缸(4)內腔裝有活塞(5)，活塞(5)套在心軸(1)上，活塞( 的下端面加工有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內固定有對開的卡環(huán) (8)；驅動液壓缸⑷上端通過一組螺釘固定有上端蓋(2)；上端蓋(2)加工有圓周方向均布螺釘孔的空心法蘭盤，連接心軸(1)從上端蓋( 中心孔穿過；驅動液壓缸(4)下端通過一組螺釘固定有下端蓋(6)，下端蓋(6)加工有圓周向均布螺釘孔的空心法蘭盤，活塞(5) 的下端從下端蓋(6)中心孔穿過；在對開的卡環(huán)(8)的外壁上有一個固定套(7)；在對開的卡環(huán)(8)內有下軸承(9)；卡瓦座(13)套在卡瓦心軸(11)的外壁上，卡瓦心軸(11)有中心孔，卡瓦心軸(11)上端外壁有向外凸出的環(huán)形體，卡瓦心軸(11)上端外壁的向外凸出的環(huán)形體在上軸承(9)的上端面上；在卡瓦座(1 外壁上固定有限位環(huán)(10)；限位環(huán)(10) 的位置在卡環(huán)(8)的下部；卡瓦座(13)外壁上固定有可更換卡瓦(14)，在可更換卡瓦(14) 的上部并在卡瓦座(13)的壁上固定有擋環(huán)(12)，所述的可更換卡瓦(14)是由2 8個卡瓦塊組成圓筒形，在可更換卡瓦(14)外壁加工有卡瓦牙，可更換卡瓦(14)內壁上加工有花鍵槽，花鍵槽與卡瓦座(1 上的花鍵配合；在卡瓦心軸(11)下端有內螺紋，卡瓦心軸(11) 的下端螺紋連接導向頭(16)，在導向頭(16)上端套裝有皮碗(15)；所述的導向頭(16)有中心孔，導向頭(16)的下端為圓錐體形。
2.根據(jù)權利要求1所述的內卡式頂驅下套管裝置，其特征是所述的固定套(7)壁上均布有螺釘孔，通過螺釘將固定套(7)固定在對開卡環(huán)(8)的外壁上。
3.根據(jù)權利要求1所述的內卡式頂驅下套管裝置，其特征是導向頭(16)下端部外壁上均布有3 6個徑向圓孔。
專利摘要內卡式頂驅下套管裝置，應用于石油天然氣鉆井，采用頂部驅動鉆井裝置下套管作業(yè)。連接心軸下端與卡瓦心軸螺紋相連，在連接心軸下端有驅動液壓缸；驅動液壓缸內腔裝有活塞，活塞套在心軸上，活塞的下端環(huán)形凹槽內固定有對開的卡環(huán)；在對開的卡環(huán)的外壁上有一個固定套；卡瓦座套在卡瓦心軸的外壁上；在卡瓦座外壁上固定有限位環(huán)；卡瓦座外壁上固定有可更換卡瓦，可更換卡瓦內壁上加工有花鍵槽，花鍵槽與卡瓦座上的花鍵配合；卡瓦心軸的下端螺紋連接導向頭。效果是采用內卡式作用于套管內壁卡緊作用方式，通過現(xiàn)場能方便更換卡瓦、更換皮碗、更換導向頭，達到一套裝置滿足多種規(guī)格不同壁厚套管作業(yè)的需求。
文檔編號E21B7/20GK202249763SQ20112033624
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權日2011年9月8日
發(fā)明者周家齊, 張國田, 張宏英, 李興杰, 王娜, 范春英, 賀濤, 鄒連陽, 陶詩凱, 黃衍福 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術研究院, 北京石油機械廠