鎖定式防砂完井專用吊卡研究設計

劉言理

摘 要：文章主要針對防砂完井工藝技術中起下內管常用的專用安全吊卡進行了研究，對以前施工過程中存在的吊卡開啟關閉失靈等問題進行了分析，提出了一種新型的鎖定式的專用安全吊卡，對原有的吊卡結構進行了改進，新型的鎖定式安全吊卡是一種重量輕、便于攜帶的可以鎖定的安全吊卡，鎖定后中心桿不會脫開，管件接箍坐在吊卡卡槽內，避免危險事故發(fā)生，保證了施工安全、快捷。

關鍵詞：鎖定式；防砂；完井；吊卡；研究

吊卡是石油鉆采和修井作業(yè)中懸持、起升和下降各種管件的重要工具，吊卡能夠安全可靠實用關系到施工作業(yè)的進度和施工安全。施工作業(yè)時，吊卡是用以懸掛管柱的井口工具，在接管和卸管的過程中起著不可替代的作用。在管件起下的過程中，吊卡和管件之間會出現一定的松動，致使管柱很容易發(fā)生墜落，嚴重影響地面施工的安全可靠度。目前的吊卡裝置多用于鉆桿和油管等較大直徑管件的起下作業(yè)中，體積大，重量大，使用搬運不方便。在防砂完井中要起下小直徑內管，需要一套兩只安全吊卡配合使用，原有的安全吊卡沒有鎖定機構，在起下管件過程中如遇大的震動或者撞擊可能產生關閉失靈、失效的情況，所以對原吊卡進行了研究改進，設計了鎖定式防砂完井專用吊卡。

一、鎖定式安全吊卡特點

鎖定式安全吊卡的特點主要體現在以下幾個方面：（1）鎖定式安全吊卡重量輕、便于攜帶。（2）吊卡設計有彈簧復位裝置，施工過程中保證了吊卡可靠關閉和開啟。（3）設計了定位滑槽，保證吊卡鎖定后不會產生脫開現象。（4）吊卡本體設計有卡槽，管件接箍直接坐在吊卡卡槽內，管柱穩(wěn)定性更好。（5）吊卡手柄采用滾花結構，能夠保證使用過程中轉動手柄所需要的摩擦力，使吊卡的鎖定和解鎖過程更加可靠。（6）吊卡本體側端設計有手柄，方便吊卡的運移和攜帶。

二、鎖定式安全吊卡結構分析

鎖定式安全吊卡的結構主要如圖1和圖2所示，主要由緊定螺釘1、滾花手柄2、中心筒3、圓柱螺旋壓縮彈簧4、中心桿5、吊卡本體6、鎖住定位槽7、定位滑槽8、打開定位槽9、接箍卡槽10、搬運手柄11、定位孔12、鎖定銷釘13組成：

緊定螺釘1將中心桿5和中心筒3鏈接為一個整體。滾花手柄2底部鉆有光孔，供緊定螺釘1穿過。滾花手柄2外周面壓有滾花，增加摩擦力。中心筒3底部鉆有光孔，中心筒3下部為彈簧座。中心筒3上部開有外螺紋，可以與吊卡本體6固定連接。滾花手柄2內內壁面與中心筒3外壁面間隙配合，二者可以沿軸向自由運動。

中心筒3內部是圓柱螺旋壓縮彈簧4。圓柱螺旋壓縮彈簧4在中心桿5和中心筒3的夾壁中，可自由壓縮。中心桿5下端部開有內螺紋，與緊定螺釘1固定連接，并將滾花手柄2固定起來。

中心桿5中間部位有階梯。中心桿5上端部開有定位滑槽8，正常狀態(tài)下，中心桿5在彈簧的作用下，其頂部頂在吊卡本體6的定位孔12上。定位滑槽8上部是打開定位槽9，下部是鎖住定位槽7。圓柱螺旋壓縮彈簧4在正常狀態(tài)下上端頂在中心桿5中間部位的階梯上，下端頂在中心筒3下部的彈簧座上。吊卡本體6一端外側開有內螺紋，與中心筒3上端外螺紋連接。吊卡本體6另一端內側開有定位孔12。吊卡本體6旁側為搬運手柄11，搬運手柄11和吊卡本體6焊接在一起。鎖定銷釘13通過螺紋與吊卡本體6連接在一起。鎖定銷釘13的底部與定位滑槽8的底部接觸在一起，起引導和定位作用。

三、吊卡制作材料優(yōu)選

鎖定式安全吊卡各個零部件的材料通過優(yōu)選，給出了如下的推薦材料：吊卡本體為主要受力原件，建議采用高前度的合金結構鋼，中心桿在吊卡使用過程中受管件沖擊撞擊的概率很大，因此材質上也應選擇高強度的合金結構鋼。對于搬運手柄、緊定螺釘、鎖定銷釘等受力不大的零件一般采用優(yōu)質碳素鋼即可。彈簧的選擇至關重要，推薦選擇彈簧鋼，如65Mn材料制作。以上材料要求進行配套的調制或者淬火等熱處理，以增加機械性能。

四、現場應用

鎖定式安全吊卡是礫石充填防砂完井施工過程中必不可少的專用工具，新設計的吊卡在現場的水平井、大斜度井、直井等井型中大量應用，效果良好，施工成功率100%，施工過程中新型吊卡沒有出現使用失靈或者失效的情況?，F場使用中，單個新型鎖定式安全吊卡最多懸掛沖管186m，反復使用次數已超過50余次。