修井作业自动卡瓦设计（三维+二维cad图纸全套+说明书）
摘要
本课题研究内容属于修井井口作业自动化系统中动力卡瓦的结构设计。课题主要目的就是用动力卡瓦实现对管柱的提升，卡紧及悬挂。设计中，利用液压缸施加作用力，经连杆机构的传递，推动卡瓦楔体沿卡瓦座体内锥面上下运动，上行时，卡瓦牙板内径不断增大，使管柱通过；下行时，卡瓦牙板收拢，内径变小，从而卡紧管柱。
对于管柱的卡紧与悬挂，在井口作业中是一个重要的组成部分。动力卡瓦是卡住并悬挂下井的油管、钻杆、钻铤等管柱的必要工具，但是每一种结构的卡瓦都有它的优点和缺点。本课题主要是对动力卡瓦进行结构设计以及对动力卡瓦承载零件的受力分析和强度校核。
关键词：卡瓦；结构；强度；悬挂能力
Abstract
The content of this research are workover operations wellhead automation system dynamics of the structural design of Slips. The main purpose of the subject is to use power to achieve string slips upgrading cards and hanging tight. Design, use of force to exert hydraulic cylinder, the transmission linkage, and promote slips kava wedge blocks along the upper and lower body movement cone, on the line, slips increasing diameter of dental lamina, so that through the string; downlink, the slips drawing in dental lamina, smaller diameter, thereby card string tight.
For the string tight and the suspension of the card, operating in well-head is an important component. Driving force for slips is jammed and flying to go down the pipeline, drill pipe, drill collar, such as an essential tool string, but the structure of each slip has its own advantages and disadvantages. The main issue is the driving force for the structural design of Slips and Slips bearing parts of the power and strength check of force analysis.
Key words: slips; Structure; Strength; Hoisting capacity
目 录
第1章 前言.........................................................1
第2章 卡瓦的发展概况...............................................2
2.1 国内卡瓦的发展概况.......................................2
2.2 国外卡瓦的发展概况.......................................4
第3章 动力卡瓦总体方案.............................................6
3.1 动力卡瓦的作用及分类.....................................6
3.2 动力卡瓦的工作原理.......................................7
3.3 总体方案的确定...........................................9
第4章 卡瓦座的设计及校核..........................................11
4.1 卡瓦座基本尺寸的确定....................................11
4.2 卡瓦座的受力分析........................................11
4.3 卡瓦座窄面接触的受力分析................................12
4.4 卡瓦座定心套的设计......................................12
4.5 卡瓦座防扭转措施的设计..................................13
4.6 卡瓦座的强度校核........................................13
第5章 卡瓦体的设计及校核..........................................15
5.1 卡瓦体的设计............................................15
5.2 卡瓦体的强度校核........................................16
第6章 卡瓦牙板的设计..............................................18
6.1 卡瓦牙齿面形状布置的设计................................18
6.2 卡瓦牙型的设计..........................................19
6.3 卡瓦牙高度的设计........................................22
6.4 卡瓦牙环形包角的设计....................................23
第7章 起升机构的设计..............................................25
7.1 连杆机构的设计..........................................25
7.2 液压缸的选择............................................26
7.3 液压缸连杆的设计........................................27
7.4 连杆耳座的设计..........................................28
7.5 限位端盖的设计..........................................28
7.6 卡瓦心轴的设计..........................................30
第8章 结论........................................................31
参考文献...........................................................32
致谢...............................................................33
第1章 前言
在石油与天然气勘探开发的各项施工中，修井作业是一个重要的环节。油气水井在自喷、抽油或注水注气过程中，随时会发生故障，造成油井减产甚至停产。如：油井下沙堵、井筒内严重结蜡、结盐、油层堵塞、渗透降低、油气水层互相串通、生产油层枯竭等油井本身的故障；油管断裂、油管连接脱扣、套管挤扁、断劣和渗漏等油井结构损坏；抽油杆弯曲、断裂或脱扣、抽油泵工作不正常等井下采油设备故障。出现故障后，只有通过井下作业来排除故障。
一套完善的修井设备，一般包括下述部分：主机（修井机），具有动力、传动、绞车、井架、钻台、游动系统。刹车系统以及液压、气动、电气系统；井口工具；井下工具；运输工具；起吊及发电装置等。其中，井口工具主要包括吊环、吊卡、吊钳、液压动力大钳、液压套管钳和修井液压动力钳等。
国内生产井口工具的公司主要有：江苏如东通用机械有限公司、泰兴石油机械有限公司、山东三田临朐石油机械有限公司、牡丹江石油工具有限责任公司、海城市石油机械制造有限公司、盐城市特达石油机械有限公司、江苏新象股份有限公司等公司。
在衡量修井设备的性能上，一般有下述指标：修井能力（即绞车功率的大小）；井架性能（强度、刚度、安装性）；移运性；控制是否方便、灵敏；提供操作条件好坏；配套设备及工具是否完善；工作可靠性；有无特殊的防风、防水、防冻、防尘及防腐蚀措施等。
在本次设计中，是用机械方法建立一个动力卡瓦装置，这是整个工作流程的一个重要环节，是对油管、钻铤、钻杆等管柱进行井口拆卸的必要工序，这种动力卡瓦的工作原理是通过起升装置的带动与管柱表面进行接触，起到卡紧并悬挂管柱的作用。
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