连续循环钻井系统可承扭的卡瓦装置，应用于石油钻井井口。主要由一个动力卡瓦、一个转盘补心、一对承扭连接板和四个承扭销组成。其中动力卡瓦安装在转盘补心内，动力卡瓦外锥面与转盘补心内锥面相接触；动力卡瓦壳体上翼板位于承载梁的上部，一对承扭连接板位于转盘补心的上面动力卡瓦的翼板的下面，并通过四个承扭销与转盘补心相连，承扭连接板上的U型槽跨骑在主机底座的横梁上。能够在接单根期间，利用该装置能够夹持钻柱，承受钻柱重量，利用承载梁将钻井液上顶力转化为动力卡瓦对钻柱的夹持力，消除钻井液上顶力对夹持能力的不利影响并提供上卸扣所需的反扭矩。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油钻井装备
，特别涉及ー种钻井井ロ专用的卡瓦，具体是一种连续循环钻井系统中可承受上卸扣反扭矩的卡瓦。
技术介绍
目前，常规钻井作业时，在接单根前，必须首先关闭高压泵，停止钻井液循环，当完成接单根操作后，再启动高压泵恢复钻井液循环。当钻井液循环停止时，井底产生的负激动压カ和岩屑沉降，极易导致井涌、气侵、井壁坍塌和卡钻等事故；当接单根后，重启高压钻井泵，重新建立钻井液循环，此时在井底引起的正激动压力可能超过地层破裂压力，造成钻井液漏失。因此常规的钻井液循环方式无法满足窄钻井液密度窗ロ等复杂地层的钻井需求。 为了解决上述问题，国外首先提出了连续循环钻井(Continuous CirculationSystem)的概念，并申请了 相关专利(US6591916B1，US6315051B1, CA2550981A1 )。之后国外研制出了连续循环系统样机，并成功实现了商业化应用(SPE102851，SPE102859,SPE90702)，成为ー项先进的技术装备。国外连续循环系统主要由主机、分流装置、动カ单元以及控制系统组成。主机是连续循环系统的核心，主要包括动カ钳(Iron roughneck)、平衡补偿装置(Snubber)、三联防喷器组(BOP)和底部动カ卡瓦(Power slip)等，其中动カ钳具有旋扣、紧扣及卸扣功能，同时平衡补偿装置与动カ钳配合动作，完成钻杆接头的准确对扣与上卸扣操作；防喷器组则由上半封、中间全封和下半封三组闸板防喷器组成，可在钻杆接头周围形成密闭腔体，并利用防喷器组上半封、中间全封的开合动作配合分流装置完成钻井液循环通道的切換，实现接单根操作期间钻井液的连续循环；底部动カ卡瓦则用于承受钻柱悬重，并提供上卸扣反扭矩。接单根上卸扣时，底部动カ卡瓦夹住下部钻杆本体，使整个钻柱重量通过动カ卡瓦作用于转盘补心上，同时底部动カ卡瓦还作为背钳提供上卸扣所需的反扭矩。国外连续循环系统底部动カ卡瓦不足之处是在主机实施钻杆上卸扣操作的过程中，卡在钻杆本体上的底部动カ卡瓦，不仅要承受整个钻柱的重量，还要作为背钳提供上卸扣反扭矩，导致损伤钻杆本体，甚至可能引起在钻井过程中钻杆断裂等严重事故。另外，由于上卸扣过程中产生的钻井液上顶力作用于主机动カ钳上，使主机受到向上的作用力，导致底部动カ卡瓦具有向上运动的趋势，使其对钻杆的夹持カ减小，可能导致上卸扣时卡瓦打滑卸不开扣，甚至出现钻柱下滑发生溜钻事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种连续循环钻井系统可承扭的卡瓦装置，能夹持钻柱、承受整个钻柱的重量，利用承载梁将钻井液上顶カ转化为动カ卡瓦对钻柱的夹持力，消除钻井液上顶カ对卡瓦夹持能力的不利影响，通过承扭连接板将主机与转盘补心相连，为主机提供上卸扣反扭矩，有效提高上卸扣操作的安全性和可靠性。解决连续循环钻井系统在接单根操作期间的操作安全性问题，同时为连续循环钻井系统主机提供了ー种方便快捷的固定方式。本专利技术采用的技术方案是连续循环钻井系统可承扭的卡瓦装置，主要由ー个动カ卡瓦、ー个转盘补心、一对承扭连接板和四个承扭销组成。其中动カ卡瓦安装在转盘补心内，动カ卡瓦下端的外锥面与转盘补心上端的内锥面相接触；使用时动カ卡瓦壳体上翼板位于承载梁的上部，ー对承扭连接板位于转盘补心的上面动カ卡瓦的翼板的下面，并通过四个承扭销与转盘补心相连，使用时承扭连接板上的U型槽跨骑在主机底座的横梁上。所述的动カ卡瓦，由一组气缸、ー组牙板、杠杆机构和壳体组成。牙板为契形结构，外侧面为圆弧面，内侧面有卡瓦牙；壳体内为圆锥面，外部上方为方形，顶部具有左右两个翼板。气缸的活塞杆通过杠杆机构与牙板相连；牙板圆弧面与壳体内锥面相接触；气缸置于壳体内。使用时两个翼板位于ニ个承载梁的上部，方形外壳的左右侧面与承载梁的内侧面相接触。通过承载梁将主机上的上顶カ传递给动カ卡瓦, 并确定主机底座和转盘的相对位置。所述的转盘补心，内部为上下两段锥面结构，外部上端为方形结构，下端为阶梯圆柱面结构，上表面有四个均布的垂直于上表面的圆柱孔。所述的承扭连接板是ー个带有弯曲结构的板，弯曲端为U型槽结构，另一端为内圆弧形结构，靠近圆弧边缘有ニ个对称的扁方槽，安装吋，扁方槽卡住承扭销的上部，使用时U型槽跨骑在主机底座的横梁上，将反扭矩通过承扭连接板传递给承扭销。承扭销为柱体，分为上下二部分，上部方柱体的横截面为长方形，下部圆柱体的横截面为圆形。下部圆柱体在转盘补心的销孔内，上部方柱体在承扭连接板的扁方槽内。承扭连接板和转盘补心通过承扭销相连接。使用时将反扭矩通过转盘补心传递给转盘。安装和工作吋，本专利技术与连续循环主机底座和承载梁配合使用。简述连续循环钻井系统可承扭的卡瓦装置的安装、卸钻杆和接单根过程，有利于理解本专利技术。I、安装过程參阅图3和图4首先，将转盘补心2放入转盘23中，将承载梁6通过螺栓与主机底座5相连；然后，将主机底座5放在转盘23上，并以转盘23的中心为对称点，承载梁6平行与钻机大门；将四个承扭销4的圆柱端分别插入转盘补心2的4个销孔中；将ニ个承扭连接板3的U型槽21分别跨骑在主机底座5的ニ个横梁19上，圆弧端靠近转盘补心2的中心，将四个承扭销的扁方端插入ニ个承扭连接板3的四个扁方槽22中，将主机底座的左右方向固定；最后，安放动カ卡瓦1，将动カ卡瓦I的上部方形外壳的两个平行面贴紧两个承载梁6的内表面，从而将主机底座5前后固定，顶部ニ个翼板20分别放在ニ个承载梁6的上面，将主机底座5上下固定。2、卸钻杆过程參阅图5 :首先，提升顶部驱动钻井装置(简称顶驱)和钻柱，当钻柱7提升至设定位置吋，启动动カ卡瓦I夹紧钻柱7 ;之后下放顶驱18使钻柱7通过动カ卡瓦I座于转盘10上，此时转盘10承受整个钻柱7的重量；启动腔内背钳9夹紧钻杆接头8，同时启动动カ钳牙板14夹紧顶驱加长接头17，并关闭上半封闸板24和下半封闸板25，在上半封闸板24和下半封闸板25之间形成密封腔，在关闭上腔旁通阀27后，打开下旁通阀28，向腔体总成12内充填钻井液并增压；当腔体总成12内的压カ与立管压カ相等时，利用钻杆动カ钳15卸开钻柱7与顶驱加长接头17的连接，在卸开过程中，高压钻井液对加长接头17产生上顶力，该上顶カ通过通过动カ钳牙板14传递给平衡补偿液缸13，通过平衡补偿液缸的液压カ平衡该钻井液上顶カ，在由平衡补偿液缸13通过主机框架11、主机底座5和承载梁6，最后传递给动カ卡瓦I的翼板20，对动カ卡瓦I壳体产生ー个向上的拉力，由于动カ卡瓦I的锥面作用使动カ卡瓦I夹持钻柱7更可靠。将顶驱加长接头17提升至全封闸板26上部；关闭立管通道23，使钻井液完全通过下腔旁通阀28流入腔内后，关闭全封闸板26，在上半封闸板24和全封闸板25之间形成隔离的上腔，在全封闸板26和下半封闸板25之间形成密闭的下腔；然后开启上旁通阀27，使上腔室卸荷排浆；在确定上腔室卸荷后，打开上半封闸板24和动カ钳牙板14，提升顶驱18，将顶驱加长接头17提离腔体总成12和动カ钳15，同时利用平衡补偿油缸13下放钻杆动カ钳1，自此完成卸钻杆操作。3、接单根过程參阅图6和图7。首先，将钻杆与顶驱加长接头连接。将钻杆16吊入连续循环主机腔体总成12内，启动动力卡牙板14加紧钻杆16，下放顶驱18，启动顶驱旋转上扣，使本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种连续循环钻井系统可承扭的卡瓦装置，其特征在于主要由一个动力卡瓦(I)、一个转盘补心(2)、一对承扭连接板(3)和四个承扭销(4)组成；其中动力卡瓦(I)安装在转盘补心(2)内，动力卡瓦(I)下端的外锥面与转盘补心(2)上端的内锥面相接触；一对承扭连接板(3)位于转盘补心(2)的上面动力卡瓦(I)的翼板(20)的下面，并通过四个承扭销⑷与转盘补心⑵相连； 所述的动力卡瓦(I)，由一组气缸(29)、一组牙板(30)、杠杆机构(32)和壳体(31)组成；牙板(30)为契形结构，外侧面为圆弧面，内侧面有卡瓦牙；壳体(31)内为圆锥面，外部上方为方形，顶部具有左右两个翼板(20);气缸(29)的活塞杆通过杠杆机构(32)与牙板(30...
【专利技术属性】
技术研发人员：马青芳，肖建秋，胡志坚，王爱国，邵强，齐建雄，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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