不壓井雙游動卡瓦連續(xù)起下管柱作業(yè)裝置

魏立艷

（大慶石油管理局松原機械總廠，吉林 松原 138000）

不壓井作業(yè)裝置近幾年不斷的發(fā)展，取得了一定的技術(shù)成果，美國和加拿大已經(jīng)形成了較成熟的工藝技術(shù)，取得了良好的作業(yè)成果。我國的不壓井作業(yè)技術(shù)還不完善、設(shè)備簡陋、卡瓦機械化程度低，工作效率低等。

目前不壓井作業(yè)裝置，均采用一個固定卡瓦和一個游動卡瓦交替夾持管柱，游動卡瓦是不壓井作業(yè)提升下降裝置的關(guān)鍵部件，為了提高不壓井作業(yè)裝置的工作效率，設(shè)計發(fā)明了新型的雙游動卡瓦裝置（該項目為吉林省科技發(fā)展項目，項目編號：20150312025ZX，并已取得發(fā)明專利，專利號為ZL2012103814515），該裝置目前已經(jīng)被遼河油田和大慶油田投入使用，運行狀況良好。

1 基本結(jié)構(gòu)

新型雙游動卡瓦裝置有兩種結(jié)構(gòu)，是把原來的固定卡瓦裝置去掉（或保留作為應(yīng)急安全卡瓦），增加一組游動卡瓦裝置，形成雙游動卡瓦裝置。一組游動卡瓦裝置主要由卡瓦、上橫梁、升降液缸、下支撐梁以及連接件組成，卡瓦裝在上橫梁上，上橫梁和升降液缸組成一個門形框架。

游動卡瓦有兩種結(jié)構(gòu)，一種是閉式，卡瓦體內(nèi)孔為圓錐形，閉式“雙游動卡瓦裝置”門形框架以被夾持的管柱為中心，交叉安裝（如圖1）。上下兩個卡瓦在管柱軸線上的最大距離應(yīng)小于升降液缸活塞桿的全行程，也可根據(jù)需要自由選擇距離。在每一個“沖程”的時間段里，設(shè)管柱運動的距離為L，兩個卡瓦在管柱軸線方向的距離為D,卡瓦升降液缸活塞桿行程上極限位置和行程下極限位置之間的全部行程長度為C,則根據(jù)公式表示：

L=D+C

開式游動卡瓦的安裝結(jié)構(gòu)，門形框架可以平行安裝，兩個游動卡瓦安裝在同一水平面上或者上、下錯開，在每一個“沖程”的時間段里，管柱運動的距離L為：

L=2C

圖1結(jié)構(gòu)中兩個夾持管柱的卡瓦都是游動卡瓦，交叉安裝，由上下兩組“游動卡瓦裝置組成”，第一組卡瓦裝置組成部分由卡瓦1、上橫梁2、卡瓦升降液缸3、下支撐梁7組成。第二組卡瓦裝置組成部分由卡瓦4、上橫梁5、卡瓦升降液缸6、下支撐梁8組成。第一組卡瓦裝置和第二組卡瓦裝置，升降液缸的活塞桿行程、液缸安裝距離、缸筒和活塞桿的直徑均相同。卡瓦安裝在上橫梁的中部，上橫梁的兩端與卡瓦升降液缸的兩根活塞桿剛性連接。下支撐梁把卡瓦升降液缸固定在井口防噴系統(tǒng)或框架的剛性支撐上。上橫梁和各自的兩個卡瓦升降液缸組成門形框架，兩液缸與被夾持的管柱中心對稱分布，垂直立于井口平面。兩組卡瓦裝置之間的安裝水平距離為20mm±5mm，是兩組卡瓦升降液缸活塞桿處于下極限位置時，兩卡瓦間的最小安全距離。兩個卡瓦所在平面互相平行，第一組卡瓦1在上，第二組卡瓦4在下。卡瓦夾持管柱升降時為工作行程，上升時起出管柱，下降時下入管柱，卡瓦松開管柱復(fù)位時為空行程。卡瓦上下移動的距離為一個沖程（行程）。

圖1

2 作業(yè)流程

2.1 起出管作業(yè)

作業(yè)開始，卡瓦1、卡瓦4均位于各自的卡瓦升降液缸活塞桿行程的下極限位置。卡瓦1夾持管柱，卡瓦4處于開啟狀態(tài)，卡瓦1上行至卡液缸3活塞桿行程的上極限位置，作業(yè)準備完畢。

2．1．1 設(shè)液缸活塞桿伸出和收回的速度相同，卡瓦4夾持管柱后，卡瓦1開啟。卡瓦4夾持管柱上行至液缸6活塞桿行程的中部位置，同時卡瓦1下行至卡瓦升降液缸3活塞桿行程的中部位置，空行程復(fù)位。

2．1．2 設(shè)液缸活塞桿伸出和收回的速度不同，以卡瓦1和卡瓦4空間相遇處為節(jié)點，卡瓦1夾持管柱，卡瓦4迅速開啟。卡瓦1夾持管柱上行到液缸3活塞缸全行程的上極限位置，同時卡瓦4下行至液缸6活塞桿下全行程的下極限位置，空行程復(fù)位。管柱始終處于兩個卡瓦的交替夾持上升狀態(tài)。

2.2 下入管柱作業(yè)

下入管柱時，卡瓦1和卡瓦4均位于各自升降液缸的下極限位置。卡瓦4夾持管柱，卡瓦1處于開啟狀態(tài)，卡瓦1上行至液缸3的上極限位置，作業(yè)準備完畢。

2．2．1 設(shè)兩個液缸活塞桿運動的速度相同，卡瓦1夾持管柱后，卡瓦4迅速開啟。卡瓦1夾持管柱下行至液缸3活塞桿全行程的中部位置，同時卡瓦4上行至液缸6活塞桿全行程的中部位置。

2．2．2 設(shè)兩個液缸活塞桿運動的速度不同，以卡瓦1和卡瓦4空間相遇處為節(jié)點，卡瓦4夾持管柱，卡瓦1迅速開啟。卡瓦4夾持管柱上行到液缸6活塞缸全行程的下極限位置，同時卡瓦1上行至液缸3活塞桿上全行程的上極限位置，空行程復(fù)位。管柱始終處于兩個卡瓦的交替夾持下降狀態(tài)。

3 管柱一個沖程上升或下降的長度L計算

設(shè)兩個液缸活塞缸桿運動的速度相同，液缸活塞桿總行程長度為C，兩卡瓦間距為D（0～C米）。

當D≈0時，L=C

當D≈C時，L=2C

D在0～C之間變化，L在C～2C之間變化，在管柱起出和下入的過程中，節(jié)約了空行程的時間。如果忽略卡瓦夾持和松開動作的短暫交替時間，管柱的升起和下降運動是連續(xù)的，所以整體作業(yè)的效率提高了近一倍。

參考文獻：

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