安全卡瓦弹性支撑装置设计

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【摘要】石油钻井过程中，卡瓦是用于夹持井中管柱（钻铤）的工具。现在胜利油田大部分钻井队卡瓦采用人工手提卡瓦和人工操作的安全卡瓦。正确使用卡瓦及安全卡瓦夹持管体，对提高起下钻效率、保证钻井安全具有重要意义。本文针对当前人工操作使用卡瓦及安全卡瓦的情况，提出安全卡瓦弹性支撑装置的设计理念，并设计出该装置的模型，在现场应用得到了良好的试验效果。该设计在遵循安全卡瓦使用规范的前提下，能够提高起下钻工作效率，降低劳动强度，节省人力资源和操作时间，从而提高钻井效率。

【关键词】卡瓦 安全卡瓦 安全卡瓦弹性支撑装置

钻井卡瓦是在油田钻井施工中用来把钻杆或套管夹紧卡持在转盘上的井口工具。钻井卡瓦包括钻杆卡瓦、钻铤卡瓦和套管卡瓦3种，按照操作方式的不同可分为手提式卡瓦、半自动卡瓦和全自动卡瓦[1]。

机械自动管体卡瓦作为自动卡瓦的一类，在钻井现场已有小批量的应用，具有劳动强度小、起下钻工作效率高、井口安全操作性能好的特点，并且具备起钻自动刮泥、现场更换钻杆、套管卡瓦体等功能。但是，由于目前机械自动管体卡瓦的系列化和标准化程度不够，并且在卡瓦承载力方面没有准确的行业标准，在起下管柱卸扣时，国内大部分油田包括胜利油田大多数钻井队还是以手工操作的手提式卡瓦和安全卡瓦配合使用为主。

1 卡瓦及安全卡瓦的使用操作现状

1.1 使用现状存在的问题

在油田大多数钻井队起下钻过程中，特别是在起下钻铤或接钻铤作业时，当钻铤悬挂在井口，内、外钳工配合使卡瓦及安全卡瓦卡紧管体，坐在转盘大方瓦上，然后根据安全卡瓦使用要求把安全卡瓦卡放在卡瓦之上5cm处。通常内、外钳工在上安全卡瓦时，往往需要两人分别用手托住安全卡瓦，另外一人再把螺母上紧。在这一操作过程中，往往存在着较多的弊端和安全隐患：

（1）在使用安全卡瓦时，要求安全卡瓦要尽量卡平、卡正。而用手托着上紧安全卡瓦，容易卡不平，卡不正，这样就容易造成钻铤滑脱，酿成事故。

（2）用手托着，如果两端用力不均，有时手指会不小心卡到卡瓦牙里边，容易挤伤手指。

（3）卡瓦本事重量比较重，这样大大增加了内、外钳工的劳动强度。

（4）由于安全卡瓦下边没有一个很好的支撑面，所以内、外钳工在安装安全卡瓦时效率比较低，而且需用三个人同时工作，方能上好安全卡瓦，浪费了人力。

（5）使用安全卡瓦，按照其使用标准要求，要将安全卡瓦卡在卡瓦之上5cm处，在平常操作时也很难控制好这一距离高度。卡瓦与安全卡瓦上下易挤到一块，安全卡瓦销容易被卡到卡瓦瓣的空隙里，从而导致安全卡瓦上不紧，造成不安全隐患。安全卡瓦出现问题，没有卡紧钻铤、或误卡等失误造成钻铤落井事故的也时有发生。

1.2 合理解决方案

针对胜利油田大多数钻井队当前起下钻铤卡瓦的使用情况，结合上面存在的弊端以及安全隐患，提出了安全卡瓦弹性支撑装置的设计理念。该支撑台能够很好地解决上述出现的问题，在起下钻铤时能够显著降低内、外钳工劳动强度，提高井口操作安全性能，节省人力资源，提高起下钻效率，该设计实用、简便，便于推广。

2 安全卡瓦弹性支撑装置

3 安全卡瓦弹性支撑装置使用方法

安全卡瓦弹性支撑装置的使用方法简便、快捷，具体使用方法如下：

放置好钻铤卡瓦，在使用安全卡瓦之前，可先在卡瓦之上放上此弹性支撑装置装置；

把安全卡瓦放到弹性支撑装置上，注意

此时要保证安全卡瓦放置平稳，支撑台将安全卡瓦全部“托住”；

拧紧安全卡瓦螺母，用扳手上紧安全卡瓦；

用榔头轻轻敲打砸实安全卡瓦铰链，此时安全卡瓦将会向下微移，因支撑台为弹性装置，即和安全卡瓦的接触为软接触，故不会影响安全卡瓦向下微移；

完成上述步骤后，双手分别紧握弹性支撑装置的两个把手，用力下压弹性支撑装置，使其U形上板脱离安全卡瓦时在迅速拉出。

4 结束语

本文针对当前人工操作使用卡瓦及安全卡瓦[2]的情况，提出安全卡瓦弹性支撑装置的设计理念，并设计出模型，在现场得到了很好的试验效果。该设计能够在遵循卡瓦安全使用规范的前提下，并能够降显著低人力劳动强度，节省人力资源和操作时间，提高了起下钻铤的工作效率，从而提高了钻井效率。

参考文献

[1] 李梦群，庞学慧，吴伏家.先进制造技术[M].北京：中国科学技术出版社，2005

[2] 杨继全，朱玉芳.先进制造技术[M].北京：化学工业出版社，2007