专利名称：套管限位及卡瓦约束装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油及天然气钻井和固井技术领域，特别涉及利用顶驱下套管装
置作业时的套管限位装置。
背景技术：
延长油气井寿命是提高油气采收率的有效方法。因井下套管损坏导致油气井报废 是縮短油气井寿命的直接原因之一。电化学腐蚀对套管的破坏作用极大。加速套管电化学 腐蚀的原因是下套管旋扣时造成的套管外表面的钳牙伤痕。顶驱下套管装置的出现，改变 了下套管时的旋扣卡紧方式，不使用套管钳卡紧旋口，最大程度保护了套管，使外壁不受损 伤，确保了套管下入质量，减少了因使用液压套管钳而对套管外壁产生的损伤。 顶驱下套管装置的工作原理是单根套管的上端与顶驱主轴相连接，通过顶驱控 制下套管作业时套管的上扣扭矩。顶驱下套管装置通过活塞的上、下运动驱动卡瓦复位或 张开，进而松开或撑紧套管，以传递旋转及提升载荷，完成上扣及提放套管动作。该装置采 用自封式皮碗密封套管，能在下套管作业的同时循环泥浆，以减少或避免复杂事故的发生。 与传统下套管作业工艺相比，操作人员减少，司钻能全程监控套管作业。此外，无需配备传 统的液压套管钳。应用顶驱下套管装置使下套管作业更为安全、高效，明显节约成本。 除了用于固井下套管作业外，顶驱下套管装置还能用于驱动套管柱进行套管钻 井。 但是，在利用顶驱下套管装置下套管作业或套管钻井时，顶驱下套管装置的卡瓦 机构需要频繁插入套管顶部，完成相关作业后再从套管顶部提出。卡瓦机构插入到套管内 孔的深度必须适当。插入太浅，则卡瓦与套管接触面积小影响整体受力；插入太深有可能把 大钩所受载荷全部施加在套管接箍上，导致套管被压坏。同时由于卡瓦具有一定的长度，垂 直作业时在径向无约束状态下呈自由状态，四片卡瓦张开程度不同，插入套管时容易错位； 打开状态下也存在不同步张开的可能，导致卡瓦与套管受力不均。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种套管限位及卡瓦约束装置，在利用顶驱下套管装 置下套管作业或套管钻井时，固定在顶驱下套管装置的卡瓦机构上，能准确掌握卡瓦机构 插入到套管内孔的深度。 本实用新型采用的技术方案是套管限位及卡瓦约束装置，主要由限位外套、限位 内套、复位片簧和限位卡环组成，其特征在于限位外套为圆筒状，限位外套一端内壁有台 阶，另一端内壁有螺纹。限位内套为圆筒状外壁有螺纹，限位内套与限位外套螺纹连接。在 限位外套与限位内套之间固定有一个限位卡环。限位卡环与限位外套之间有环形缝隙。在 限位卡环的内壁均匀分布有四个矩形凸起，在四个矩形凸起之间有长方形孔。四个矩形凸 起装在卡瓦心轴的沟槽上。长方形孔是固定复位片簧用的。沿限位卡环的长方形孔分别固 定有一个复位片簧，复位片簧的两端插入限位卡环与限位外套之间的环形缝隙内。所述的复位片簧为平板弓形钢板。复位片簧能压在卡瓦的外表面上。 为了限位内套与限位外套螺纹连接后不会发生松扣现象，在限位外套上有螺钉
孔，在限位内套外圆有纵向定位沟槽，螺钉孔内固定有紧固螺钉，紧固螺钉的顶端固定在限
位内套外圆的纵向定位沟槽内。旋紧固螺钉使限位内套与限位外套连接牢固。
套管限位原理根据石油行业标准规定，套管(及套管接箍)的外径是一定的，利
用直径差异，限位机构是一个直径大于套管外径的圆环，当限位机构和套管接箍上表面相
贴时，自动限位。 卡瓦约束原理将四片复位片簧的两端压在限位卡环与限位外套之间的环形缝隙 内，卡瓦在复位片簧约束下，保证了动作的同步性和对中性。 本实用新型的有益效果本实用新型套管限位及卡瓦约束装置，应用于顶驱下套 管装置下套管作业或套管钻井时，固定在顶驱下套管装置的卡瓦机构上，起到套管限位和 卡瓦约束的作用。操作人员能准确掌握卡瓦机构插入套管内孔的深度；确保了卡瓦牙在合 适的工作部位发生作用。在较小的空间里实现了双重功能套管限位和卡瓦约束。 卡瓦约束机构在径向利用复位片簧压縮卡瓦，有利于减小劳动作业强度，提高作 业效率，同时有利于本装置的推广。
图1是本实用新型套管限位及卡瓦约束装置结构横剖面示意图。 图2是本实用新型套管限位及卡瓦约束装置结构纵向阶梯剖面示意图。 图中，l.紧固螺钉，2.限位外套，3.限位内套，4.复位片簧，5.限位卡环，6.卡瓦，
7.卡瓦心轴。
具体实施方式实施例1 :以一个套管限位及卡瓦约束装置为例，对本实用新型作进一步详细说 明。 参阅图1。本实用新型套管限位及卡瓦约束装置，主要由紧固螺钉1、限位外套2、 限位内套3、复位片簧4和限位卡环5组成。限位外套2为圆筒状，其外径大于套管外径的。 参阅图2。限位外套2—端内壁有一个环形台阶，另一端内壁有螺纹。限位内套3为圆筒状 外壁有螺纹，限位内套3与限位外套2螺纹连接。在限位外套2上有四个螺钉孔，在限位内 套2外圆有纵向定位沟槽，螺钉孔内分别固定有一个紧固螺钉l，紧固螺钉1的顶端固定在 限位内套2外圆的纵向定位沟槽内。 参阅图l。在限位外套2与限位内套3之间固定有一个限位卡环5。限位卡环5 与限位外套2之间有环形缝隙。在限位卡环5的内壁均匀分布有四个矩形凸起，在四个矩 形凸起之间有长方形孔。四个矩形凸起的顶端组成一个圆弧面，圆弧面的直径是卡瓦心轴7 外径的长度。沿限位卡环5的长方形孔内分别固定有一个复位片簧4，复位片簧4的两端插 入限位卡环5与限位外套2之间的环形缝隙内。所述的复位片簧4为平板弓形钢板，复位 片簧的厚度根据不同规格套管选用不同刚度弹簧。复位片簧4能抵在卡瓦6的外表面上。 卡瓦6和卡瓦心轴7是顶驱下套管装置的部件，不属于本实用新型保护范围。
权利要求一种套管限位及卡瓦约束装置，主要由限位外套(2)、限位内套(3)、复位片簧(4)和限位卡环(5)组成，其特征在于限位外套(2)为圆筒状，限位外套(2)一端内壁有台阶，另一端内壁有螺纹，限位内套(3)为圆筒状外壁有螺纹，限位内套(3)与限位外套(2)螺纹连接，在限位外套(2)与限位内套(3)之间固定有一个限位卡环(5)，限位卡环(5)与限位外套(2)之间有环形缝隙，在限位卡环(5)的内壁均匀分布有四个矩形凸起，在四个矩形凸起之间有长方形孔，四个矩形凸起装在卡瓦心轴的沟槽上，沿限位卡环(5)的长方形孔分别固定有一个复位片簧(4)，复位片簧(4)的两端插入限位卡环(5)与限位外套(2)之间的环形缝隙内，所述的复位片簧(4)为平板弓形钢板，复位片簧(4)能压在卡瓦(6)的外表面上。
2. 根据权利要求1所述的套管限位及卡瓦约束装置，其特征是在限位外套(2)上有 螺钉孔，在限位内套(2)外圆有纵向定位沟槽，螺钉孔内固定有紧固螺钉(l)，紧固螺钉(1) 的顶端固定在限位内套(2)外圆的纵向定位沟槽内，旋紧固螺钉(1)使限位内套(3)与限 位外套(2)连接牢固。
专利摘要套管限位及卡瓦约束装置，应用于下套管作业或套管钻井的顶驱下套管装置中。限位内套与限位外套通过螺纹或花键连接。限位外套与限位内套之间夹有固定在心轴上的限位卡环。在限位卡环四个矩形凸起之间有长方形孔。沿限位卡环的长方形孔分别固定有一个复位片簧。所述的复位片簧为平板弓形金属板。效果是能起到套管限位和卡瓦约束的作用。操作人员能准确掌握卡瓦机构插入套管内孔的深度；确保了卡瓦牙在合适的工作部位发生作用。卡瓦是装置与套管工作直接接触的部位，卡瓦约束机构确保了四片卡瓦的对中性和动作同步性，提高作业效率。在较小的空间里实现了双重功能套管限位和卡瓦约束。
文档编号E21B23/00GK201439708SQ200920107550
公开日2010年4月21日 申请日期2009年4月24日 优先权日2009年4月24日
发明者刘凤, 周家齐, 张国田, 张宏英, 黄衍福 申请人:中国石油天然气集团公司;北京石油机械厂