CN111911098A - 一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦。具体的，自适应游动卡瓦包括壳体、上卡瓦组件和下卡瓦组件，通过上、下卡瓦组件与转轴以及传动轴与转轴的配合连接动作，使得该双向游动卡瓦相比单一式的游动卡瓦或分离式的上、卡瓦组对管串的加持力更大，可靠性更高；旨在解决现有技术中存在的游动卡瓦组结构复杂，操作繁琐，且可能发生操作失误造成未能正确的限制管柱方向的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气开采技术领域，尤其涉及一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦。
背景技术
近年来，我国页岩气探明储量增长迅速，页岩气的开采技术也取得了显著的进步。其中，带压作业作为页岩气开采的重要工艺，关键技术在于控制油管内和油套环形空间的压力以及克服管柱的上顶力。为克服管柱的上顶力，通常采用一个固定卡瓦和一个游动卡瓦交替夹持管柱。固定卡瓦结构较为简单，且技术较为成熟。而游动卡瓦技术发展时间较短，技术相对不完善。
在起、下管柱过程中，环空压力较高时管柱受力向上，环空压力较低时管柱受力向下。因此要求游动卡瓦必须满足防止管柱上顶和下掉。以往的设计中通常采用两个独立的卡瓦装置分别限制管柱的两个方向，这使得游动卡瓦组结构复杂，操作繁琐，且可能发生操作失误造成未能正确的限制管柱方向。因此，如何研制一种既能防止管串飞出，又能防止管串下落为一体的游动卡瓦，从而降低操作难度，减少事故发生，是一个亟需解决的技术问题。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，旨在解决现有技术中存在的游动卡瓦组结构复杂，操作繁琐，且可能发生操作失误造成未能正确的限制管柱方向的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，所述自适应游动卡瓦包括壳体、上卡瓦组件和下卡瓦组件，所述上卡瓦组件和下卡瓦组件固定设置于壳体内腔上侧和下侧；所述壳体左右两侧分别固定连接有左侧板和右侧板，所述左侧板和右侧板的上端和下端分别固定设置有上端盖和下端盖；所述左侧板外侧连接设置有上液压缸组件和下液压缸组件，所述上液压缸组件和下液压缸组件分别铰链连接上连杆和下连杆；所述上卡瓦组件和下卡瓦组件通过传动螺栓分别连接上转轴和下转轴；所述上连杆、下连杆分别与上转轴、下转轴通过上传动轴、下传动轴铰链连接。
优选的，一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，所述液压缸组件包括液压缸固定座和液压缸，所述液压缸固定座固定设置于左侧板外侧，所述液压缸固定设置于液压缸固定座与上连杆和下连杆铰链连接。
优选的，一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，所述上卡瓦组件包括上卡瓦a、上卡瓦b、上卡瓦底座a和上卡瓦底座b；所述上卡瓦a通过定位销固定在上卡瓦座a上，上卡瓦b通过定位销固定在上卡瓦座b上；所述上卡瓦底座a和上卡瓦底座b通过锥面过盈配合分别固定设置于壳体内腔上侧。
优选的，一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，所述上转轴包括转轴a和转轴b，所述转轴a通过传动螺栓a与上卡瓦座a铰链连接，所述转轴b通过传动螺栓b与上卡瓦座b铰链连接；所述转轴a和转轴b分别通过螺栓固定在上传动轴上。
优选的，一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，所述上传动轴包括传动轴a和传动轴b，所述上连杆与转轴a通过传动轴a铰链连接，所述上连杆与转轴b通过传动轴b铰链连接。
优选的，一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，所述下卡瓦组件包括下卡瓦c、下卡瓦d、下卡瓦底座c和下卡瓦底座d；所述下卡瓦c通过定位销固定在下卡瓦座c上，下卡瓦d通过定位销固定在下卡瓦座d上；所述下卡瓦底座c和下卡瓦底座d通过锥面过盈配合分别固定设置于壳体内腔下侧。
优选的，一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，所述下转轴包括转轴c和转轴d，所述转轴c通过传动螺栓c与下卡瓦座c铰链连接，所述转轴d通过传动螺栓d与下卡瓦座d铰链连接；所述转轴c和转轴d分别通过螺栓固定在下传动轴上。。
优选的，一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，所述下传动轴包括传动轴c和传动轴d，所述下连杆与转轴c通过传动轴c铰链连接，所述下连杆与转轴d通过传动轴d铰链连接。
优选的，一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，所述左侧板和右侧板上下皆开有两梯形孔，壳体上、下端面分别镶嵌在左侧板和右侧板上下两梯形孔内。
优选的，一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，转轴a、转轴b、转轴c、转轴d设置位置为中心对称，传动螺栓a、传动螺栓b、传动螺栓c、传动螺栓d设置位置为中心对称，传动轴a、传动轴b、传动轴c、传动轴d设置位置为中心对称，上卡瓦a、上卡瓦b、下卡瓦c、下卡瓦d设置位置为中心对称，上卡瓦座a、上卡瓦座b、下卡瓦座c、下卡瓦座d设置位置为中心对称。
本发明中，提出一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，自适应游动卡瓦包括壳体、上卡瓦组件和下卡瓦组件，通过上、下卡瓦组件与转轴以及传动轴与转轴的配合连接动作，使得该双向游动卡瓦相比单一式的游动卡瓦或分离式的上、卡瓦组对管串的加持力更大，可靠性更高；旨在解决现有技术中存在的游动卡瓦组结构复杂，操作繁琐，且可能发生操作失误造成未能正确的限制管柱方向的技术问题。
本发明的有益效果具体包括：
1)解决了带压作业起、下管柱时管串上顶和下掉的问题；
2)提出了一种既能防止管串飞出、又能防止管串下落为一体的游动卡瓦；
3)上、下卡瓦组连杆的作用下相互作用形成一体，使得该双向游动卡瓦相比单一式的游动卡瓦或分离式的上、卡瓦组对管串的加持力更大，可靠性更高；
4)结构简单、仅一个动力组件就能实现管串的双向固定、避免了繁琐的操作过程和可能的操作失误，减少事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提出的管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦的结构主视图；
图2为本发明提出的自适应游动卡瓦的结构右视图；
图3为本发明提出的自适应游动卡瓦的结构全剖视图；
图4为本发明提出的自适应游动卡瓦的结构三维视图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出了一种实施例，参照图1，图1为本发明提出的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦结构示意图。
如图1所示，在本实施例中，一种管柱双向耦合一体式自适应游动卡瓦，主要包括上端盖1、下端盖2、左侧板3、右侧板4、上连杆5、下连杆6、液压缸7、8液压缸固定座、壳体9、上卡瓦a13a，上卡瓦b13b，下卡瓦c13c，下卡瓦d13b，上卡瓦座a14a，上卡瓦座b14b，下卡瓦座c14c，下卡瓦座d14d；所述的上端盖1和下端盖2与左侧板3和右侧板4通过螺栓连接固定。
如图2所示，在本实施例中，所述的液压缸固定座8焊接在左侧板3上，液压缸7通过螺栓固定在液压缸固定座8上；所述的上连杆5和下连杆6与液压缸7铰链连接；所述的上连杆5与转轴a10a通过传动轴a12a铰链连接，上连杆5与转轴b10b通过传动轴b12b铰链连接，下连杆6与转轴c10c通过传动轴c12c铰链连接，下连杆6与转轴d10d通过传动轴d12d铰链连接；所述的转轴a10a通过螺栓固定在传动轴a12a上，转轴b10b通过螺栓固定在传动轴b12b上，转轴c10c通过螺栓固定在传动轴c12c上，转轴d10d通过螺栓固定在传动轴d12d上；所述的转轴a10a通过传动螺栓a11a上卡瓦座a14a铰链连接，转轴b10b通过传动螺栓b11b上卡瓦座b14b铰链连接，转轴c10c通过传动螺栓c11c下卡瓦座c14c铰链连接，转轴d10d通过传动螺栓d11d下卡瓦座d14d铰链连接；所述的上卡瓦a13a通过定位销固定在上卡瓦座a14a上，上卡瓦b13b通过定位销固定在上卡瓦座b14b上，下卡瓦c13c通过定位销固定在下卡瓦座c14c上,下卡瓦d13d通过定位销固定在上卡瓦座d14d上；所述的上卡瓦座a14a、上卡瓦座b14b、下卡瓦座c14c、下卡瓦座d14d通过锥面过盈配合在壳体9内腔。
需要说明的是，左侧板3和右侧板4上下开有两个梯形孔，壳体9上、下端面分别镶嵌在左侧板3和右侧板4上下两个梯形孔内。
如图4所示，本实施例中，需要说明的是，转轴a10a、转轴b10b、转轴c10c、转轴d10d为中心对称，传动螺栓a11a、传动螺栓b11b、传动螺栓c11c、传动螺栓d11d为中心对称，传动轴a12a、传动轴b12b、传动轴c12c、传动轴d12d为中心对称，上卡瓦a13a、上卡瓦b13b、下卡瓦c13c、下卡瓦d13b为中心对称，上卡瓦座a14a、上卡瓦座b14b、下卡瓦座c14c、下卡瓦座d14d为中心对称。
为了进一步说明本实施例提出的一种管柱双向耦合一体式自适应游动卡瓦的具体结构，现提供使用该自适应游动卡瓦的工作原理。
具体的：当需要上提或下方管串时，驱动液压缸7的活塞杆，使得上连杆5、下连杆6动作，通过传动轴a12a、传动轴b12b、传动轴c12c、传动轴d12d带动转轴a10a、转轴b10b、转轴c10c、转轴d10d旋转，进而传动螺栓a11a、传动螺栓b11b、传动螺栓c11c、传动螺栓d11d带动上卡瓦座a14a、上卡瓦座b14b、下卡瓦c14c、下卡瓦座d14d下行，在上卡瓦座a14a、上卡瓦座b14b、下卡瓦座c14c、下卡瓦座d14d和壳体9锥面配合作用下，上卡瓦a13a、上卡瓦b13b、下卡瓦c13c、下卡瓦d13b通径收缩，进而夹持管串；
若管串相对双向游动卡瓦有向下运动趋势，则会带动上卡瓦座a14a、上卡瓦座b14b有向下运动趋势，同时在连杆的作用下会带动下卡瓦座c14c、下卡瓦座d14d有上行趋势，而上卡瓦座a14a、上卡瓦座b14b为倒锤形结构，下卡瓦座c14c、下卡瓦座d14d为锥形结构，进而使得上卡瓦a13a、上卡瓦b13b、下卡瓦c13c、下卡瓦d13b径向，对管串的加持力增加，克服管串的向下运动；
若管串相对双向游动卡瓦有向上运动趋势，则会带动下卡瓦座c14c、下卡瓦座d14d有向上运动趋势，同时在连杆的作用下会带动上卡瓦座a14a、上卡瓦座b14b有下行趋势，而上卡瓦座a14a、上卡瓦座b14b为倒锤形结构，下卡瓦座c14c、下卡瓦座d14d为锥形结构，进而使得上卡瓦a13a、上卡瓦b13b、下卡瓦c13c、下卡瓦d13b径向，对管串的加持力增加，克服管串的向下运动；
当不需要加持管串时，则回收液压缸7的活塞杆，使得上卡瓦a13a、上卡瓦b13b、下卡瓦c13c、下卡瓦d13b径向扩张，放松对管串的加持作用。
在本实施例中，提出一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，自适应游动卡瓦包括壳体、上卡瓦组件和下卡瓦组件，通过上、下卡瓦组件与转轴以及传动轴与转轴的配合连接动作，使得该双向游动卡瓦相比单一式的游动卡瓦或分离式的上、卡瓦组对管串的加持力更大，可靠性更高；旨在解决现有技术中存在的游动卡瓦组结构复杂，操作繁琐，且可能发生操作失误造成未能正确的限制管柱方向的技术问题。
本发明所揭露的方法、***和模块，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅是示意性的，例如，所述模块的划分，可以仅仅是一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以说通过一些接口，***或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，所述自适应游动卡瓦包括壳体（9）、上卡瓦组件和下卡瓦组件，所述上卡瓦组件和下卡瓦组件固定设置于壳体（9）内腔上侧和下侧；所述壳体（9）左右两侧分别固定连接有左侧板（3）和右侧板（4），所述左侧板（3）和右侧板（4）的上端和下端分别固定设置有上端盖（1）和下端盖（2）；所述左侧板（3）外侧连接设置有上液压缸（7）组件和下液压缸（7）组件，所述上液压缸（7）组件和下液压缸（7）组件分别铰链连接上连杆（5）和下连杆（6）；所述上卡瓦组件和下卡瓦组件通过传动螺栓分别连接上转轴和下转轴；所述上连杆（5）、下连杆（6）分别与上转轴、下转轴通过上传动轴、下传动轴铰链连接。
2.如权利要求1所述的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，所述液压缸（7）组件包括液压缸固定座（8）和液压缸（7），所述液压缸固定座（8）固定设置于左侧板（3）外侧，所述液压缸（7）固定设置于液压缸固定座（8）与上连杆（5）和下连杆（6）铰链连接。
3.如权利要求1所述的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，所述上卡瓦组件包括上卡瓦a（13a）、上卡瓦b（13b）、上卡瓦底座a和上卡瓦底座b；所述上卡瓦a（13a）通过定位销固定在上卡瓦座a（14a）上，上卡瓦b（13b）通过定位销固定在上卡瓦座b（14b）上；所述上卡瓦底座a和上卡瓦底座b通过锥面过盈配合分别固定设置于壳体（9）内腔上侧。
4.如权利要求3所述的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，所述上转轴包括转轴a（10a）和转轴b（10b），所述转轴a（10a）通过传动螺栓a（11a）与上卡瓦座a（14a）铰链连接，所述转轴b（10b）通过传动螺栓b（11b）与上卡瓦座b（14b）铰链连接；所述转轴a（10a）和转轴b（10b）分别通过螺栓固定在上传动轴上。
5.如权利要求4所述的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，所述上传动轴包括传动轴a（12a）和传动轴b（12b），所述上连杆（5）与转轴a（10a）通过传动轴a（12a）铰链连接，所述上连杆（5）与转轴b（10b）通过传动轴b（12b）铰链连接。
6.如权利要求5所述的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，所述下卡瓦组件包括下卡瓦c（13c）、下卡瓦d（13d）、下卡瓦底座c和下卡瓦底座d；所述下卡瓦c（13c）通过定位销固定在下卡瓦座c（14c）上，下卡瓦d（13d）通过定位销固定在下卡瓦座d（14d）上；所述下卡瓦底座c和下卡瓦底座d通过锥面过盈配合分别固定设置于壳体（9）内腔下侧。
7.如权利要求6所述的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，所述下转轴包括转轴c（10c）和转轴d（10d），所述转轴c（10c）通过传动螺栓c（11c）与下卡瓦座c（14c）铰链连接，所述转轴d（10d）通过传动螺栓d（11d）与下卡瓦座d（14d）铰链连接；所述转轴c（10c）和转轴d（10d）分别通过螺栓固定在下传动轴上。
8.如权利要求7所述的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，所述下传动轴包括传动轴c（12c）和传动轴d（12d），所述下连杆（6）与转轴c（10c）通过传动轴c（12c）铰链连接，所述下连杆（6）与转轴d（10d）通过传动轴d（12d）铰链连接。
9.如权利要求1所述的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，所述左侧板（3）和右侧板（4）上下皆开有两梯形孔，壳体（9）上、下端面分别镶嵌在左侧板（3）和右侧板（4）上下两梯形孔内。
10.如权利要求8所述的一种管柱双向耦合一体式的自适应游动卡瓦，其特征在于，转轴a（10a）、转轴b（10b）、转轴c（10c）、转轴d（10d）设置位置为中心对称，传动螺栓a（11a）、传动螺栓b（11b）、传动螺栓c（11c）、传动螺栓d（11d）设置位置为中心对称，传动轴a（12a）、传动轴b（12b）、传动轴c（12c）、传动轴d（12d）设置位置为中心对称，上卡瓦a（13a）、上卡瓦b（13b）、下卡瓦c（13c）、下卡瓦d（13d）设置位置为中心对称，上卡瓦座a（14a）、上卡瓦座b（14b）、下卡瓦座c（14c）、下卡瓦座d（14d）设置位置为中心对称。
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