安全卡瓦结构
卡瓦设计——精选推荐
卡瓦是卡瓦式封隔器锚定过程中传递载荷、承担载荷的主要构件。
它起到支撑封隔器、锁定胶筒作用，其性能的好坏直接影响到生产安全。
卡瓦的结构设计涉及受力分析、结构参数的优选等问题。
卡瓦一般设计成分瓣式结构，坐卡后，按均匀间隔、分散地将作用力分布到管壁上，其力学模型属圆柱壳承受分散集中力作用的应力分析。
单片卡瓦在井下受力平衡时，必须满足以下两个方程Q k=R k(cosα-tgφsinα)W k=R k(sinα+tgφcosα)综合得:Q k=W zn×tg(α+φ)式中W z—卡瓦式封隔器的轴向坐封载荷,N；W k—单片卡瓦所承受的轴向载荷，N；R k—坐封载荷对单片卡瓦的分压载荷，N；Q k—单片卡瓦作用在套管内壁上的径向载荷，N；φ—卡瓦与锥体的摩察角，︒；α—卡瓦锥角，︒；n—卡瓦片数。
卡瓦牙与套管壁之间的接触应力σ=Q kA式中σ—卡瓦牙与套管壁之间的接触应力，N/mm2；A—卡瓦牙与套管壁之间的接触面积，N/mm2。
卡瓦与套管壁的接触面积为:A=mлdα1h360式中 m—卡瓦的牙数；d—卡瓦外圆弧面的圆弧直径，mm；α1—卡瓦外圆弧面的圆心角，°；h—卡瓦牙陷入套管壁面的厚度，mm。
所以σ=360Q kmлdα1h锥体与卡瓦脱卡是的拉力为：W′=n Q k tg（φ−α）式中W′—锥体卡瓦脱卡时的轴向拉力，N。
该式表明，当卡瓦与套管壁间的正压力Q k一定时，锥体的锥角α越大，脱卡力W′便越小；当α越接近于摩擦角φ时，锥体就越容易脱卡。
锥体与卡瓦的自锁条件是，摩擦角φ必须大于锥体的锥角α，即φ＞αR k=Q kn×tg(α+φ)=59547.94×tg35=21267.1N=21.2KNW k=R k(sinα+tgφcosα)=21267.1×（0.259+0.364×0.966） =12986.2N=12.99KN所以W k＜W′该卡瓦可以达到坐封要求。
石油钻井工艺技术
二、钻井装备及主要工具
2、主要工具-井口工具-B型钳
5、B型吊钳保养与维护 ①钳柄应无裂纹或焊缝；尾桩销及方头螺钉应齐全完好；钳 尾绳尺寸应符合标准，且无打结或严重断丝，两端紧固牢靠。 ②钳头上的各扣合钳开合灵活，扣合尺寸与钻具或套管尺寸 相符；轴销不能装反，固定销及背帽应齐全；钳牙及钳牙固 定销齐全，固定牢靠，钳牙磨损严重时应及时更换；扣合弹 簧应是专用部件。 ③吊钳水平度应合适。吊钳悬空时应水平，若吊钳前后不水 平，可用活动扳手调节吊杆下部的调节螺钉，顺时针转动， 吊钳钳头调高，逆时针转动，吊钳钳头降低；若吊钳左右不 水平，可用活动扳手调节吊杆上部的平衡梁使吊钳绳左右移 动。左低右高时让吊钳绳左移，反之，向右移。
（5）循环系统
固控设备
循环罐
水龙带
二、钻井装备及主要工具
（6）控制系统
司 控 房
二、钻装备及主要工具
2、主要工具-钻头
铣齿钻头
二、钻井装备及主要工具
2、主要工具-钻头
PDC钻头
二、钻井装备及主要工具
2、主要工具-钻头
PDC钻头
二、钻井装备及主要工具
三片卡瓦
多片卡瓦
安全卡瓦
二、钻井装备及主要工具
2、主要工具-井口工具-卡瓦
卡瓦作用、类型、结构 3、结构
铰链销钉 卡瓦手柄
卡瓦体
卡瓦牙
二、钻井装备及主要工具
2、主要工具-井口工具-卡瓦
4、卡瓦规范
（１）型号表示法
• • / • 额定载荷； kN 卡瓦名义尺寸； mm WT 表示钻铤卡瓦 WG 表示套管卡瓦 产品名称 W 表示钻杆卡瓦 例如： WT41/2~6-360表示能卡持114.3～152.4管径，最大载荷为360KN的 钻铤卡瓦。
井下作业工：作业工具材料试题及答案
井下作业工：作业工具材料试题及答案1、单选下列情况不属于卡瓦在运输和储藏过程中注意的是（）。
A、防潮B、密封C、防腐蚀D、通风干燥正确答案：B2、判断题吊环是钻修井常用的重要工具之一。
正确答案：对（江南博哥）3、单选阀门按驱动方式分类（）。
A、低压阀、中压阀、高压阀B、液动阀、自动阀、手动阀C、自动阀、动力驱动阀D、自动阀、手动阀正确答案：B4、单选卡瓦牙磨去原齿高的（）%时，全部更换新牙板。
A、10B、25C、35D、50正确答案：B5、单选吊环受力最大部分是环部，承受拉力比杆部大（）。
A、2～4.5倍B、3.5～4.5倍C、2.5～5.5倍D、2.5～4.5倍正确答案：D6、问答题安全卡瓦的结构及作用是什么？正确答案：（1）结构：安全卡瓦至少由牙板套、卡瓦牙、弹簧、调节丝杠、螺母、手柄以及连接杆等组成。
（2）作用：安全卡瓦用于上扣或卸扣时，防止管柱下滑。
7、单选DH-360吊环的额定载荷（）KN。
A、360B、36C、180D、18正确答案：A8、判断题钢丝绳强度一般分三级，即普通强度（P）、高强度（G）、特高强度（T）。
正确答案：对9、问答题请简述吊环的使用注意事项。
正确答案：（1）新吊环使用前应检查无碰伤、刻痕、吊环配对长度相差不大于3mm，吊环无裂痕方可使用；（2）吊环在顿钻碰撞后，应立即检查；（3）吊环在-20度工作时避免猛烈冲击载荷，并加强检查；（4）吊环不得焊接和气割；（5）吊环使用中应周期性的进行检查，并记录，发现裂纹应停止使用。
10、单选石油钻杆接头由（）部分等组成。
A、焊接部位、吊钳扣合部位及螺纹B、焊接部位、螺纹及接头螺纹C、接头螺纹、焊接部位、螺纹及密封台肩D、吊钳扣合部位、密封台肩、吊钳扣合部位及焊接部分正确答案：E11、问答题卡瓦按其作用可分为哪几类？正确答案：（1）钻杆卡瓦；（2）钻铤卡瓦；（3）套管卡瓦。
（3）安全卡瓦。
12、问答题大钳的类型分为哪几类？正确答案：（1）DB型；（2）SDD型；（3）B型；（4）C型。
钻井工具1
钻井工具一大钳1.用途：起下钻时用来上卸扣。
2.结构：由钳柄、活动钳头、扣合钳头、扣合弹簧、大钳牙板、调节螺栓、吊杆等组成。
3.分类：BJ DB型，钳柄长4英尺，适用范围3-1/2"～8 "，换钳头可以打8 "～13-3/8"，最大上扣扭矩65,000FT·LBS。
BJ SDD型，适用范围8 "～13-3/8"，最大上扣扭矩100,000FT·LBS。
9"以上钻具必须用SDD大钳上卸扣。
4.靠近司钻一边的大钳是外钳，对面的是内钳。
上扣时外钳在上，内钳在下；卸扣时内钳在上，外钳在下。
打大钳时先打上钳。
卸扣“猫头”的卸扣拉力是上扣“猫头”的上扣拉力的三倍。
二卡瓦1.用途：卡住钻具和套管。
2.结构：卡瓦本体、牙板和销子。
3.分类：⑴钻杆卡瓦。
我公司现用的钻杆卡瓦为VARCO公司的SDML型和SDXL型两种。
钻杆卡瓦本体由三半组成，可以根据管子尺寸来更换不同的牙板来卡紧2-3/8”――5”外径的钻杆。
SDML型，3-1/2"本体：卡3-1/2"钻杆，卡瓦牙板零件号2162－303-1/2"本体：卡2-7/8"钻杆，卡瓦牙板零件号2161－303-1/2"本体：卡2-3/8"钻杆，卡瓦牙板零件号2160－30SDXL型，5"本体：卡5"钻杆，卡瓦牙板零件号2167－545-1/2"本体：卡5"钻杆，卡瓦牙板零件号2169－544-1/2"本体：卡3-1/2"钻杆，卡瓦牙板零件号2163－54⑵套管卡瓦。
我公司现用的套管卡瓦为V ARCO公司的CMS－XL型套管卡瓦，牙板为钮扣式。
（每节12块牙板。
）20"套管卡瓦。
钮扣式牙板312块，卡瓦节数26节。
13-3/8"套管卡瓦。
钮扣式牙板216块，卡瓦节数18节。
油水井维修及事故处理
9.1.4 循环设备 在井下作业（修井）施工中，循环冲洗设备的主要作用 是向井内打入各种液体介质，实现循环和洗井工艺，以满足 压井、冲砂、替喷（诱喷）、洗井、增产措施中向井内泵送 酸液和压裂液以及水力喷砂射孔等项作业的要求。循环冲洗 设备主要包括泥浆泵（车）、洗井车（水泥车）、高压洗井 管线、水龙头、弯头及管汇等。 （1）泥浆泵（车）。在大修和井下作业施工过程中，泥 浆泵主要用于循环修井工作液，完成冲洗井底、冲洗鱼顶等 项作业施工。一般有条件的井场可配备电驱动泥浆泵，在无 电源情况下，配备柴油机驱动的泥浆泵。 与修井机配套的泥浆泵主要有双缸双作用泵和三缸单作 用泵两种形式。
（2）天车。天车安装在井架顶部最高处（故称天车）， 是游动系统的固定部件，通过钢丝绳与游动滑车构成游动系 统，以完成悬吊与起下作业。由一组定滑轮、天车轴、天车 架及轴承等主要零件组成，如图9 - 3所示。目前常用的天车 有3~8轮，同装在一根天车轴上，排成一行。负荷在294~490 kN，轮径有432 mm、460 mm、525mm和567mm四种，适用 的钢丝绳直径为18.5~26mm。 （3）游动滑车。游动滑车通过钢 丝绳与天车组成游动系统，使从绞车 滚筒钢丝绳来的拉力变为井下管柱上 升或下放的动力，并有减轻动力设备 的负荷的作用。由一组滑轮组成（一 般滑轮的数目为3~4个），同装在一 根游车轴上,排成一列，如图9-4所示,
安全卡瓦
3.安全卡瓦丝杠销应处在卡瓦开口背面。
4.井口操作人员应站在卡瓦旋转范围外，以防转动时打伤腿 脚。
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井口工具 –安全卡瓦
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井口工具—安全卡瓦
结构与原理
对于没有台肩的钻铤,要用安全卡瓦，安全卡瓦至少 由牙板套、卡瓦牙、弹簧、调节丝杠、螺母、手柄以及连 接杆等组成。安全卡瓦是依靠拧紧螺母来卡紧钻铤的，增 加牙板套的数量，可以卡持不同尺寸的钻铤。
原理是牙板是楔形的，上面有向上的牙齿，当管柱有 向下运动时，井口卡瓦将挡住安全卡瓦，此时牙板将一起 向下运动，这时由于牙板是楔形，整个卡瓦也被锁紧，管 柱将被动的被卡住，从而达到制动的目的。
mm
in
95.5-117.5 114.3-142.9 139.7-168.3 165.1-193.7 190.5-219.1 215.9-244.5 214.3-269.9
33/4-45/8 41/2-55/8 51/2-65/8 61/2-75/8 71/2-85/8 81/2-95/8 91/2-105/8
4.卸松螺母，拔出丝杠销，取下安全卡瓦，放置在适当位置。
5.检查保养安全卡瓦。
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井口工具—安全卡瓦
正确使用安全卡瓦
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井口工具—安全卡瓦
正确使用安全卡瓦
检查安全卡瓦规格、节数与 管体外径相符，清洁灵活
检查卡瓦牙、卡瓦牙弹簧、 铰链轴销
井口工具—安全卡瓦
正确使用安全卡瓦
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井口工具—安全卡瓦
安全卡瓦的结构
牙板套 卡瓦牙 弹簧 调节丝杠 螺母 手柄 连接杆
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井口工具—安全卡瓦
安全卡瓦的规格
钻井工具：滚子补心、卡瓦、安全卡瓦
井口工具
结构及原理 2.四片式卡瓦
–卡瓦
四片式卡瓦的四片卡瓦体分二副组合，每副卡瓦体之间 用铰链销钉连接，卡瓦牙形式与三片式相同。这种卡瓦更换 卡瓦牙容易，但操作不太方便，也不太安全，目前已很少使 用。 3.多片式卡瓦 此种多片式卡瓦一般都用在大直径低负荷上。每片卡瓦 体用连接销子互相铰边，但不封闭，每个卡瓦体上有周向燕 尾槽，每个槽内装有一个整体的卡瓦牙，一共有十一块。目 前生产的8in-40t和9in-40t都采用这种结构。
420
350
W31/2/125
W5/125
350 280
W31/
2/75
23/8 27/8 31/2 4 41/ 5
2
280
W5/75
井口工具
钻铤卡瓦
–卡瓦
多片式钻铤卡瓦
井口工具-卡瓦 井口工具 卡瓦
钻铤卡瓦
井口工具
钻铤卡瓦
–卡瓦
多片式钻铤卡瓦
井口工具
钻铤卡瓦
–卡瓦
使用注意事项 1. 钻铤外径比钻杆的大。因此钻铤卡瓦有比较多的铰接片 来恰好地与它周围的钻铤相配合。通常钻铤卡瓦使用带有 特殊钮扣状物的牙板来作为抱紧部件。 2. 特别注意：钻铤卡瓦的纽扣牙板有差别，纽扣的弧度不 一样，不能混合使用，也不能搞错，不同的牙板会导致和 钻具接触不充分，可能导致管柱落井。 3. 使用前要检查卡瓦片是否变形，片数是否合适，卡瓦片连 接销是否完好，牙板是否完好，牙板挡销是否完好，牙板槽 是否变形，提手是否完好。
井口工具
注意事项
–安全卡瓦
１.使用前检查仔细，连接销、牙板销、牙板弹簧、提手、插 销安全链。 ２.使用时打在离卡瓦10cm高处，过高会使冲击力太大，过 低会使在提卡瓦不便和不能及时发现卡瓦下滑。 ３.不能在大门口提前把打安全卡瓦打好安全卡瓦，或不卸卡 瓦提升钻具或甩钻具，这样会使安全卡瓦半空滑落伤人。 ４.在上紧时要端平，所有牙板要在弹起位置，不能过度的敲 打安全卡瓦，保证各个铰节是活动的，牙板要贴紧、一个 人用扳手上紧即可。
安全卡瓦PPT课件
通过使用安全卡瓦，可以有效地提高钻井作业的安全性，减少事故发生的可能性，保障人员和设备的安全。
案例二
在某次深井钻井作业中，由于地层压力和温度变化导致钻杆滑动，通过使用安全卡瓦及时卡住钻杆，保障了钻井作业的顺利进行。
案例一
某石油公司在钻井过程中遇到复杂地层，通过使用安全卡瓦成功地卡住了钻杆，避免了井喷事故的发生。
智能化发展
环保政策的不断加强将推动安全卡瓦向绿色环保方向发展，采用更环保的材料和工艺，降低设备对环境的影响。
绿色环保
针对复杂地质条件和恶劣工况环境，安全卡瓦将向高性能化方向发展，提高设备的耐腐蚀性、耐高温性和耐磨损性等性能指标。
高性能化
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安全卡瓦PPT课件
目录
安全卡瓦基本概念与原理安全卡瓦类型及特点安全卡瓦安装与调试安全卡瓦使用与维护保养安全卡瓦在石油钻井行业应用实例安全卡瓦市场前景与发展趋势
01
CHAPTER
安全卡瓦基本概念与原理
定义：安全卡瓦是一种用于石油钻井、修井作业中的井口安全装置，用于在起下钻过程中锁住钻柱，防止钻柱意外滑落。
使用扳手或螺丝刀将安全卡瓦固定在井口装置上，注意紧固力度要适中，避免过紧或过松。
确认安全卡瓦固定牢固，不会出现松动或脱落现象。
在安装完成后，对安全卡瓦进行调试，确保其正常工作。
在调试过程中，应注意安全，避免因操作不当造成人员伤害或设备损坏。
调试时，应注意观察安全卡瓦的工作状态，如出现异常情况应及时处理。
案例三
一家石油钻井公司在多个项目中广泛应用安全卡瓦，有效地提高了钻井作业的安全性和效率，获得了良好的经济效益和社会效益。