一种镶齿及螺纹卡瓦牙板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于石油天然气钻井和固井装备技术中夹紧套管的镶齿及螺纹卡瓦牙板。它通过卡瓦板上的球形卡瓦牙齿夹紧套管，使卡瓦板承载能力高，套管柱和卡瓦牙板的使用寿命长。其技术方案是：卡瓦板内侧设置有斜面，外侧正多边形表面设置有圆孔或螺纹孔,圆孔或螺纹孔绕卡瓦板中心线呈螺旋上升排列；卡瓦座内侧有通孔，外侧设置有带斜面的轴向槽，卡瓦板安装在卡瓦座的轴向槽内；镶齿卡瓦牙齿顶部为球形，底部为圆柱，卡瓦牙齿镶嵌在卡瓦板的圆孔中构成镶齿卡瓦牙板；螺纹卡瓦牙齿顶部为削边球形，底部为螺纹杆，牙齿螺纹连接固定在卡瓦板的螺纹孔中构成螺纹卡瓦牙板。本卡瓦牙板能降低牙齿磨损与套管损伤，从而提高卡瓦牙板和套管的使用寿命。
【专利说明】一种镶齿及螺纹卡瓦牙板
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于石油天然气钻井和固井装备【技术领域】，特别涉及利用顶驱下套管装置作业时夹紧套管的一种镶齿及螺纹卡瓦牙板。
【背景技术】
[0002]下套管业是钻井与固井作业中的一个重要环节，作业质量好坏直接影响固井质量、采油产量及油井的寿命。传统的下套管工艺流程是使用简易吊卡提升套管，用液压套管钳旋转上扣，这种传统下套管方法存在:操作复杂、扭矩不易精确控制，不能根据需要随时循环泥浆等问题，采用顶驱下套管装置不但能克服传统下套管作业的以上缺点，还能提高下套管作业质量和下套管效率。
[0003]然而使用顶驱下套管装置，通过常规卡瓦板上的三角形卡瓦牙齿夹紧套管，完成下套管作业。卡瓦板上的三角形卡瓦牙齿与套管壁接触为点对面接触，其接触面积小，卡瓦牙齿和套管的单位面积内接触应力大，限制了卡瓦板的承载能力，同时卡瓦牙齿也易咬入套管壁，使卡瓦牙齿磨损和套管损伤。尤其是在腐蚀性井，常规三角形卡瓦牙齿易咬入套管壁，破坏套管壁的防腐层，降低套管强度，加快井下套管电的化学腐蚀，严重时会造成井下事故。因此，这种三角形卡瓦牙齿，限制了卡瓦板的承载能力，降低了卡瓦板和套管的使用寿命，增加了石油天然气的开采成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的:为了减小牙齿与套管壁的接触应力、减小牙齿咬入套管壁程度、提高瓦板牙板承载能力、增加套管柱和卡瓦牙板使用寿命，特提供一种镶齿及螺纹卡瓦牙板。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供两种不同的卡瓦牙板:
[0006]镶齿卡瓦牙板，由卡瓦板1、卡瓦座2和镶齿卡瓦牙齿3组成，其结构特征为:卡瓦板I内侧设置有斜面，外侧正多边形表面设置有圆孔，圆孔绕卡瓦中心线呈螺旋上升排列；卡瓦座2内为通孔,外侧下端设置有带斜面的轴向槽,卡瓦板I安装在轴向槽内，且卡瓦板I内侧斜面与卡瓦座2外侧斜面接触相配合；镶齿卡瓦牙齿3顶部为球形，底部为圆柱，卡瓦牙齿以卡瓦板I的圆孔底面为定位面，采用过盈配合方式把卡瓦牙齿镶嵌固定在卡瓦板I的圆孔中。
[0007]螺纹卡瓦牙板，由卡瓦板1、卡瓦座2和螺纹卡瓦牙齿4组成，其结构特征为:卡瓦板I内侧设置有斜面，外侧正多边形表面设置有螺纹孔，螺纹孔绕卡瓦中心线呈螺旋上升排列；卡瓦座2内为通孔,外侧下端设置有带斜面的轴向槽,卡瓦板I安装在轴向槽内，且卡瓦板I内侧斜面与卡瓦座2外侧斜面接触相配合；螺纹卡瓦牙齿4顶部为削边球形，底部为螺纹杆，卡瓦牙齿以卡瓦板I外侧的正多边形平面为定位面，采用螺纹连接方式把卡瓦牙齿固定在卡瓦板I的螺纹孔中。
[0008]卡瓦牙板其工作原理如下:球形卡瓦牙齿采用过盈配合或者螺纹方式，绕卡瓦板中心线呈螺旋上升状固定在卡瓦板上；卡瓦板在驱动力的作用下，沿卡瓦座轴向槽内的斜面上往复滑移，实现卡瓦板径向缩小或膨胀；通过卡瓦板上的球形牙齿作用于套管壁，实现对套管的径向夹紧或放松。
[0009]与现有有技术比较，本发明的效果是:卡瓦牙齿在卡瓦板上呈螺旋上升布齿，有利于减小套管壁上的应力集中现象，且卡瓦牙板上的球形牙齿与套管的接触为面对面接触，能减小套管与牙齿单位面积上的应力，减小卡瓦牙齿咬入套管壁的程度，降低卡瓦牙齿磨损与套管损伤程度，提升卡瓦牙板的承载能力，提高卡瓦牙板和套管的使用寿命，降低石油天然气开采成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明镶齿卡瓦牙板的主视图。
[0011]图2为本发明镶齿卡瓦牙板的俯视图。
[0012]图3为本发明镶齿卡瓦牙板的局部放大主视图。
[0013]图4为本发明镶齿卡瓦牙板的局部放大图的剖视图。
[0014]图5为本发明螺纹卡瓦牙板的主视图。
[0015]图6为本发明螺纹卡瓦牙板的俯视图。
[0016]图7为本发明螺纹卡瓦牙板的局部放大主视图。
[0017]图8为本发明螺纹卡瓦牙板的放大图的剖视图。
[0018]图中，1.卡瓦板，2.卡瓦座，3.镶齿卡瓦牙齿，4.螺纹卡瓦牙齿。
【具体实施方式】
[0019]参照图1和图2，镶齿卡瓦牙板，由卡瓦板1、卡瓦座2和镶齿卡瓦牙齿3组成。卡瓦板I安装在卡瓦座2的轴向槽内，卡瓦板I的内侧斜面与卡瓦座2的斜面接触配合，卡瓦板I在驱动力发的作用下，可沿卡瓦座2的斜面往复滑移，实现卡瓦板I的径向缩小或膨胀，并通过卡瓦板I上连接的镶齿卡瓦牙齿3作用于套管壁，实现对套管壁的径向夹紧或者松开。
[0020]参照图3和图4，卡瓦板I外侧正多边形平面上设置有螺旋上升的圆孔，镶齿卡瓦牙齿3以卡瓦板I圆孔底面为定位面,采用过盈配合方式,将镶齿卡瓦牙齿3固定在卡瓦板I的圆孔中。镶齿卡瓦牙板尺寸较小，适应用于内撑式下套管装置中，卡瓦座2周向安装三片卡瓦板1，根据套管的直径和载荷选择镶齿卡瓦牙齿3顶部球形直径大小、底部圆杆过盈配合量、以及螺旋布齿的螺旋升角。
[0021]参照图5和图6，螺纹卡瓦牙板，是在上述原理的基础上，卡瓦板I的圆孔改为螺纹孔，且螺纹卡瓦牙齿4通过螺纹连接方式固定在卡瓦板I的螺纹孔中。
[0022]参照图7和图8，卡瓦板I外侧正多边形平面上设置有螺旋上升的螺纹孔，螺纹卡瓦牙齿4以卡瓦板I外侧的正多边形平面为定位面，采用螺纹连接方式，将螺纹卡瓦牙齿4固定在卡瓦板I的螺纹孔中。螺纹卡瓦牙齿4顶部为削边球形，便于装配时拧入卡瓦板I的螺纹孔内。螺纹卡瓦牙板尺寸较大，适应用于外夹式顶驱下套管装置中，卡瓦座2周向安装三片卡瓦板1，根据套管的直径和载荷选择镶齿卡瓦牙齿4顶部球形直径大小、底部螺纹杆直径、以及螺旋布齿的螺旋升角。
【权利要求】
1.一种镶齿及螺纹卡瓦牙板，是由卡瓦板、卡瓦座和卡瓦牙齿组成，其特征在于:镶齿卡瓦牙板，卡瓦板(I)内侧设置有斜面，外侧正多边形表面设置有圆孔，圆孔绕卡瓦中心线呈螺旋上升排列；卡瓦座(2)内有通孔，其外侧下端设置有带斜面的轴向槽，卡瓦板(I)在装在轴向槽内，且卡瓦板(I)内侧斜面与卡瓦座(2)外侧斜面接触相配合；镶齿卡瓦牙齿(3)顶部为球形，底部为圆柱，以卡瓦板(I)的圆孔底面为定位面，采用过盈配合方式将镶齿卡瓦牙齿(3)镶嵌固定在卡瓦板(I)的圆孔中。
2.一种如权利要求1所述的镶齿及螺纹卡瓦牙板，其特征在于:螺纹卡瓦牙板，卡瓦板(I)内侧设置有斜面，外侧正多边形表面设置有螺纹孔，螺纹孔绕卡瓦中心呈螺旋上升排列；卡瓦座(2)内侧有通孔,其外侧下端设置有带斜面的轴向槽,卡瓦板(I)在装在轴向槽内，且卡瓦板(I)内侧斜面与卡瓦座(2)外侧斜面接触相配合；螺纹卡瓦牙齿(4)顶部为削边球形，底部为螺纹杆，以卡瓦板(I)正多边形表面为定位面，采用螺纹连接方式将螺纹卡瓦牙齿(4)固定在卡瓦板(I)的螺纹孔中。
【文档编号】E21B19/10GK104018793SQ201410292829
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】蒋发光, 谢帅, 梁政, 雍伟, 张佳佳, 赵广慧, 刘晓宁, 卓昌荣 申请人:西南石油大学