一种用于钻井和修井将被夹持或悬持的目标物置于内部中空区域的手动卡瓦，由圆柱体主体卡瓦结构、束带圈、束带、导带板、固定销和螺销构成。内附硅胶薄层的卡瓦体片节结构和内置弹簧经纬钢丝的风琴褶硅胶节交替联结而成的主体卡瓦结构以及内置于其中的由合金碳钢空心弧带段和内置弹簧经纬钢丝的风琴褶空心硅胶段交替联结而成的束带圈，充分利用硅胶摩擦性、钢丝骨架牢固性以及两者的柔韧性，通过收紧束带使圆柱体主体卡瓦结构内壁紧贴并负压吸附于目标物的外侧面实现对目标物的夹持或悬持，增强了卡瓦对目标物接触的缓冲性、对异形部位的随形适应性以及与目标物尺寸的贴合性，同时有效避免传统卡瓦中卡瓦牙的设计所引发的系列问题。
【技术实现步骤摘要】
一种用于钻井和修井的新型手动卡瓦装置
本专利技术涉及一种用于钻井和修井的新型手动卡瓦装置，其特征是使用前无需对卡瓦体进行节组合，可直接安装于钻具、套管和油管上的可调卡具，属于石油和天然气工程装备
技术介绍
卡瓦是在石油和天然气钻井和修井作业中卡持钻杆、钻铤、套管、油管的本体，悬持管柱重量的井口工具。按操作方式，卡瓦可分为利用人力完成对目标物的卡紧或松开操作的手动卡瓦以及利用气体或液体的压力推动来完成操作的动力卡瓦两种类型。手动卡瓦较动力卡瓦因结构相对简单、操作相对便捷而被广泛应用于石油和天然气钻井与修井操作中。现有的手动卡瓦由卡瓦体和卡瓦牙组成，每片卡瓦体用联结销子互相铰边联结成三片式或多片式结构，以匹配目标物的规格。卡瓦牙是卡瓦的重要零件，安装在卡瓦体或嵌牙盒燕尾槽中，依靠不同种类与规格的牙型夹持不同种类与规格的目标物。因此，卡瓦体的片节间联结以及卡瓦牙的使用寿命和对目标物的工程可操作性成为了卡瓦设计和制造的关键。工程应用中要求，卡瓦体片节装配后的各转动部位转动灵活，无卡阻现象；卡瓦牙无崩齿；卡瓦牙磨去原齿1/4时需全部更换新牙板；新旧卡瓦牙板不可混用；新牙板装配至卡瓦体内不可晃动。而且现行的卡瓦也存在目标物异形部位处无法放置卡瓦、多片节装配后的卡瓦尺寸未能较好地匹配目标物尺寸而使卡瓦产生裂纹、卡瓦突然座放导致目标物受力变形、卡瓦牙碎裂落井、卡瓦牙对目标物表面产生咬痕以及破坏目标物表面镀层加剧目标物腐蚀等问题。
技术实现思路
针对目前目标物变径或异形部位处无法放置卡瓦、多片节装配后的卡瓦尺寸未能较好地匹配目标物尺寸以及卡瓦使用中由卡瓦牙产生的诸多问题，本专利技术提供一种用于钻井和修井的新型手动卡瓦装置，以适应对目标物异形部位的夹持或悬持、卡瓦与目标物尺寸的微调整以及与目标物接触的缓冲性，而且本专利技术中无卡瓦牙的特殊结构设计既可实现替代卡瓦牙的功能作用，同时也可避免采用卡瓦牙的设计在工程使用中产生的系列问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：采用内壁叠有硅胶层的卡瓦体片节间通过内置经纬线弹簧钢丝的风琴褶硅胶节联结而成的空心圆柱体的主体卡瓦结构，卡瓦体片节和硅胶节中内置的束带圈上亦分布有内置经纬线弹簧钢丝的风琴褶空心硅胶段，通过螺销锁紧束带实现对目标物的卡持或悬持。上述卡瓦体片节由硅胶和合金碳钢内、外双层材料组成，数量多个。卡瓦体片节横截面为双扇环，纵剖面为方形。卡瓦体片节间由风琴褶硅胶节加以联结。卡瓦体片节外层合金碳钢内壁附着硅胶薄层的特殊结构，使卡瓦硅胶内壁面与所夹持或悬持目标物的外表面之间存在较大的摩擦力，可防止目标物在卡瓦体中出现打滑。卡瓦体片节侧端面与风琴褶硅胶节端面侧片一体化成型。卡瓦体片节的横截面处有1个束带圈孔道或不同高度的横截面处有多个平行的束带圈孔道。上述风琴褶硅胶节由侧片、钢丝骨架和硅胶层构成，数量与卡瓦体片节一致。上述风琴褶硅胶节侧片为合金碳钢材料，其形状与卡瓦体片节纵剖面完全相同并与卡瓦体片节侧端面一体化成型。钢丝骨架分为经线和纬线，均为柔性弹簧钢丝。硅胶层是浇灌成形于相邻两个侧片区域的硅胶片交联起来的硅胶片组，钢丝骨架的经线和纬线内置于硅胶层中。钢丝骨架纬线的两端垂直并紧固联结于风琴褶硅胶节合金碳钢端面侧片。风琴褶硅胶节的横截面处有1个束带圈孔道或不同高度的横截面处有多个平行的束带圈孔道。上述束带圈内置于卡瓦体片节和风琴褶硅胶节的束带圈孔道中，数量一个或多个。束带圈是由合金碳钢空心弧带段和风琴褶空心硅胶段交替联结构成的空心圈体，圈体所呈横截圆面亦以卡瓦片体和风琴褶硅胶节交替联结构成的空心圆柱体卡瓦的中轴线为轴线，且与该轴线相垂直。上述束带圈的合金碳钢空心弧带段，其纵剖面为方圈，合金碳钢空心弧带段的数量与卡瓦体片节的数量保持一致。上述束带圈的风琴褶空心硅胶段等长，且伸缩性与构成空心圆柱体卡瓦结构的单个风琴褶硅胶节保持一致，由侧钢圈、钢丝骨架和硅胶圈构成。风琴褶空心硅胶段的侧钢圈为合金碳钢材料，其形状与束带圈合金碳钢空心弧带段的纵剖面完全相同并与合金碳钢空心弧带段侧端面一体化成型。钢丝骨架为经线和纬线，贯穿于浇灌成形于相邻两个侧钢圈之间硅胶圈之中。钢丝骨架的经、纬线均为柔性弹簧钢丝。钢丝骨架纬线的两端垂直并紧固联结于束带圈的合金碳钢空心弧带段侧钢圈。上述束带圈在每个合金碳钢空心弧带段都有一个固定销，该固定销使束带圈固定内置于卡瓦体片节和风琴褶硅胶节交替联结构成的空心圆柱体卡瓦结构中。固定好的束带圈，其风琴褶空心硅胶段对应于圆柱体卡瓦的合金碳钢卡瓦体片节。上述束带圈的合金碳钢空心弧带段存在一个束带圈开合处，开合处的束带圈内置有一个固定束带端头的转轴。上述束带一根或多根，为内置交叉网格编织合金丝的非弹性带。其一端固定于束带圈开合处内置转轴上，一端沿束带圈内缠绕并可从束带圈开合处向卡瓦外表面拉伸。本专利技术中卡瓦体片节和风琴褶硅胶节构成的圆柱体主体卡瓦结构的中空区域卡持或悬持目标物。卡瓦体片节与风琴褶硅胶节数量相等且交替联结，风琴褶硅胶节端面侧片一体化成型于卡瓦体片节侧端面使两者紧密相连，不易断开，同时可避免了传统卡瓦体片节间销联结的卡阻问题。风琴褶硅胶节内置的经纬线钢丝骨架保证了风琴褶硅胶节侧片与硅胶层的牢固结合。束带圈贯穿于卡瓦体片节和风琴褶硅胶节的束带圈孔道中，并为束带提供穿梭的空间。束带圈以外的位置，整个瓦体片节和风琴褶硅胶节均为实心。束带圈的合金碳钢空心弧带段与风琴褶空心硅胶段数量相等且交替联结，风琴褶空心硅胶段侧端面钢圈一体化成型于合金碳钢空心弧带段侧端面使两者紧密相连，不易断开。风琴褶空心硅胶段内置的经纬线钢丝骨架保证了风琴褶空心硅胶段侧钢圈与硅胶圈的牢固结合。通过固定销固定的束带圈使得束带圈的风琴褶空心硅胶段与构成的空心圆柱体卡瓦的风琴褶硅胶节错位对应，增强了整个卡瓦结构的牢固性，同时伸缩性一致的束带圈风琴褶空心硅胶段和构成的空心圆柱体卡瓦的风琴褶硅胶节，保证了束带圈和空心圆柱体卡瓦直径变化的一致性以适应对所夹持或悬持目标物尺寸的微调整。构成空心圆柱体卡瓦的卡瓦体片节内层附着的硅胶薄层对所夹持或悬持目标物具有接触缓冲性、增大摩擦的防滑作用及吸附作用。接触缓冲性可避免卡瓦与目标物在夹持或悬持操作中损伤目标物的外表面，而且由于相邻风琴褶硅胶节的褶皱拉伸与压缩作用，有利于卡瓦体片节内层附着的硅胶薄层与目标物之间空气的排出，因此附着的硅胶薄层有如吸盘一样更有利于对目标物的紧固夹持与悬持。构成的空心圆柱体卡瓦的风琴褶硅胶节与束带圈的风琴褶空心硅胶段，其硅胶材料的采用及内置弹簧经纬钢丝的设计对目标物异形部位处的夹持或悬持具有较好的随形适应性。整个空心圆柱体卡瓦只有一个卡瓦体片节与相邻的风琴褶硅胶节之间不存在一体化成型联结，该处为卡瓦开合口，方便对所夹持或悬持目标物的放置和取出。开合口处卡瓦体片节侧端面与风琴褶硅胶节端面侧片之间仅为贴合，与此处相对应的束带圈合金碳钢空心弧带段位置有一缠有束带的转轴。束带从转轴处展开，沿束带圈内围绕一周重新回到卡瓦开合口，并从开合口处贴导带板伸出卡瓦外表面。对伸出卡瓦本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于钻井和修井的新型手动卡瓦装置，由圆柱体主体卡瓦结构、束带圈、束带、导带板、固定销和螺销构成的沿纵剖面进行开合的中空装置，其特征是：目标物置于圆柱体主体卡瓦结构的中空区域，圆柱体主体卡瓦结构内部在不同高度处的水平方向上分布有一个或多个束带圈孔道，通过拉进穿梭在束带圈孔道的束带使圆柱体主体卡瓦结构内壁紧紧贴合并负压吸附于目标物的外侧面实现对目标物的夹持或悬持，有效避免传统卡瓦中卡瓦牙的设计所引发的卡瓦牙碎裂落井、卡瓦牙对目标物表面产生咬痕以及破坏目标物表面镀层加剧目标物腐蚀等问题。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于钻井和修井的新型手动卡瓦装置，由圆柱体主体卡瓦结构、束带圈、束带、导带板、固定销和螺销构成的沿纵剖面进行开合的中空装置，其特征是：目标物置于圆柱体主体卡瓦结构的中空区域，圆柱体主体卡瓦结构内部在不同高度处的水平方向上分布有一个或多个束带圈孔道，通过拉进穿梭在束带圈孔道的束带使圆柱体主体卡瓦结构内壁紧紧贴合并负压吸附于目标物的外侧面实现对目标物的夹持或悬持，有效避免传统卡瓦中卡瓦牙的设计所引发的卡瓦牙碎裂落井、卡瓦牙对目标物表面产生咬痕以及破坏目标物表面镀层加剧目标物腐蚀等问题。
2.根据权利要求1所述的一种用于钻井和修井的新型手动卡瓦装置，所述的圆柱体主体卡瓦结构，其特征是：由数量相同的卡瓦体节片体和风琴褶硅胶节交替联结构成，除了一个卡瓦体片节和与其相邻的风琴褶硅胶节之间的纵剖交接面是活动开合的，其他卡瓦节片体和风琴褶硅胶节的联结面均为两者端面一体化成型，既保证了圆柱体主体卡瓦结构的牢固性，又避免了传统卡瓦体片节间销联结的卡阻问题。
3.根据权利要求2所述的一种用于钻井和修井的新型手动卡瓦装置，所述的卡瓦体片节，其特征是：数量多个，由硅胶和合金碳钢内、外双层材料组成，卡瓦体片节横截面为双扇环，纵剖面为方形，卡瓦体片节外层合金碳钢内壁附着硅胶薄层的特殊结构使卡瓦硅胶内壁面与所夹持或悬持目标物的外表面之间存在较大的摩擦力，避免了目标物在卡瓦体中出现打滑的问题，当卡瓦体片节受力对所夹持或悬持的目标物进行收紧时，内层硅胶薄层将发挥对目标物负压吸附的作用。
4.根据权利要求2所述的一种用于钻井和修井的新型手动卡瓦装置，所述的风琴褶硅胶节，其特征是：数量多个，由侧片、钢丝骨架和硅胶层构成的中空方圈，端面侧片为合金碳钢材料，其形状与卡瓦体片节纵剖面完全相同并与卡瓦体片节侧端面一体化成型，钢丝骨架纬线的两端垂直并紧固联...
【专利技术属性】
技术研发人员：李剑虹，孙源秀，王焱堃，李佳欣，李悦欣，王瑞，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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