本发明涉及油气田开发技术领域，尤其是一种井内带压倒扣解卡快速控制装置。
背景技术：
油田生产过程中，油气水井施工作业往往伴随着封隔器、配水器、射孔枪或喷砂滑套、水力锚、泵、筛管等工具的下入。在带压起出管柱、工具过程中，由于受其内通径限制，管柱、工具往往因难以有效封堵而不能安全提出井口，需要进行必要的倒扣施工作业。对于现有的带压作业装置，通常只有井下工具串外径一致时，才能进行倒扣施工、确保管柱和工具串安全起出。对于射孔枪、喷砂滑套、筛管等开放性异径工具串，目前的带压作业装置尚不能满足井内带压倒扣解卡及快速控制的施工需要。
中国专利“异常高压作业井防顶防窜装置以及方法”(cn201811165389.x)在油管的顶部设置防顶防窜接箍，将所述装置中的安全卡瓦与防窜芯体通过螺栓连接后，使得带有防顶防窜接箍的油管通过所述装置中的导向槽导向后滑入防窜芯体中；之后，将外套了防窜芯体的油管与所述装置中的铸铁缸体进行嵌入耦合，拧紧安全卡瓦上的丝杠使其固定好油管，最后铸铁缸体通过法兰与井控链接固定。其中：安全卡瓦壳体内部置有两个开口为半圆的卡瓦，两个卡瓦可合并成一个圆形；两个卡瓦的内侧有卡牙，用于通过卡牙卡紧管柱，两个卡瓦的外侧分别固定连接有丝杠，通过转动丝杠可使卡瓦向内或向外移动，从而将管柱卡紧或松开。该装置具备了防顶窜、防转、承压等功能；但需在油管的顶部设置防顶防窜接箍，不能同时满足夹紧异径管柱、不能满足带压修井作业中在井内带压倒卸扣、不能验证是否具有承重功能。又如中国专利“防顶防喷器”(cn201520072386.7)，其包括壳体，所述的壳体内部置有两个半圆环形的闸板，所述的闸板中部置有环形的橡胶块，且闸板内壁上设有若干个齿牙。所述闸板上的齿牙为上部为斜面的马牙扣。由于采取上述方案，闸板与油管的接触面上设有齿牙，且闸板内置有橡胶块，这样在闸板防喷器关闭后，闸板的齿牙和橡胶块同时将油管夹紧，增加了阻止油管上顶的阻力，可以避免油管上顶。虽具备防顶、承重、防转、承压等功能，却因两片闸板卡牙圆弧尺寸固定，只能抱紧一个尺寸的工具，不能同时满足夹紧异径管柱在井内带压倒卸扣功能。另有中国专利“一种立式油管防顶卡瓦”(cn201420673451.7)、“修井作业旋转卡盘”(cn201910625522.3)、“一种转盘式防顶装置”(cn201520014977.9)、“修井作业井内管柱防顶装置”(cn201120162981.1)等，均是应用于地面修井作业，具备防顶、承重等功能，却不能同时具备防转、承压、并实现在井内快速径向夹紧异径管柱并实现带压倒卸扣的功能。
技术实现要素：
本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，其同时具备防顶、承重、防转、承压、快速径向夹紧异径管柱等功能。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，包括卡瓦主体、卡瓦壳体、下法兰、卡瓦、活塞、骨架、液压开启接口和液压关闭接口；
所述卡瓦主体、所述卡瓦壳体和所述下法兰内腔相通且自上而下依次同轴密封连接；
所述骨架贴合固定在所述卡瓦壳体的内壁上，该骨架的下部形成有骨架分隔环且处于所述卡瓦壳体的内壁中部；
所述活塞的外壁自上而下分别为大径端、推动环和小径端，所述大径端可上下滑动地贯穿所述骨架分隔环的内腔，所述推动环可上下滑动地安装在所述卡瓦壳体的内腔下部，所述小径端可上下滑动地安装在所述下法兰的内腔上部，所述大径端、所述推动环、所述卡瓦壳体和所述骨架分隔环共同密封围成有一环状的开启液压腔，所述开启液压腔与所述液压开启接口连通设置，所述小径端、所述推动环、所述卡瓦壳体和所述下法兰共同密封围成有一环状的关闭液压腔，所述关闭液压腔与所述液压关闭接口连通设置；所述活塞的中部上下贯穿形成有一活塞内腔，所述活塞内腔用于实现所述卡瓦主体和所述下法兰之间的内腔连通；
所述卡瓦的上部形成有第一斜面，下部形成有第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面相垂直设置，所述第一斜面和所述第二斜面上还分别设有一t形滑块，所述卡瓦为多个且绕所述卡瓦主体的中轴线周向均布设置；所述卡瓦主体的内腔下部形成有第一锥形面，所述活塞的上端形成有第二锥形面，所述第一锥形面和所述第二锥形面上分别周向均布形成有与所述卡瓦数量一致的t形滑槽，各个所述第一斜面和所述第一锥形面利用滑动配合的所述t形滑块和所述t形滑槽相贴合地滑动连接在一起，各个所述第二斜面和所述第二锥形面利用滑动配合的所述t形滑块和所述t形滑槽相贴合地滑动连接在一起；
通过所述液压开启接口和所述液压关闭接口分别向所述开启液压腔和所述关闭液压腔注入液压来控制所述活塞的上下移动，进而驱使各个所述卡瓦沿着所述第一锥形面和所述第二锥形面进行径向的涨缩运动，可实现对不同管径管柱的夹紧。
进一步地，所述第一锥形面上的各个所述t形滑槽均通过一注脂孔与注脂机构连接。
进一步地，所述卡瓦壳体的内壁中部形成有台阶，所述骨架下部的所述骨架分隔环卡坐在所述台阶上，所述骨架的上端由连接在所述卡瓦壳体上部的所述卡瓦主体压紧固定。
进一步地，所述骨架的外壁上还周向均布开有多个通孔，以用于容纳完全撑开时的各个所述卡瓦。
进一步地，所述骨架分隔环的上端形成有第三锥形面，在完全撑开时各个所述卡瓦的第二斜面与所述第三锥形面相贴合。
进一步地，所述骨架分隔环的下端面上开有一第一环槽，所述第一环槽与所述液压开启接口连通设置。
进一步地，所述下法兰的上端面上开有一第二环槽，所述第二环槽与所述液压关闭接口连通设置。
进一步地，所述第一锥形面上的各个所述t形滑槽与所述卡瓦主体的中轴线之间的夹角均为30°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单、使用方便，运用液压腔加压上移移动卡瓦，可快速径向夹紧异径管柱，具有防顶、防转、承重这些快速控制功能；而且能实现带压修井过程中针对射孔枪、喷砂滑套、筛管等开放性异径工具串的腔内倒扣带压作业，可以大大提高修井速度；同时可有效减少力矩传递过程中的能量损失，避免大扭矩对管柱的伤害。
附图说明
为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节来描述和解释本发明。
图1为本发明在各个卡瓦完全撑开状态下的示意图；
图2为本发明在各个卡瓦完全收缩状态下的示意图；
图3为本发明使用时的示意图。
其中，1-上横梁，2-游动卡瓦，3-固定卡瓦，4-中横梁，5-溢流筒，6-上环形防喷器，7-升高短节，8-升降油缸，9-下环形防喷器，10-下横梁，11-三闸板防喷器组，12-井内带压倒扣解卡快速控制装置，13-井口四通，14-套管，15-油管，16-压控循环开关阀，17-安全丢手，18-锚定器，19-封隔器，20-喷砂滑套，21-单向阀，22-筛管，23-油管挂；
120-注脂机构，121-卡瓦主体，122-卡瓦壳体,123-下法兰，124-卡瓦，125-活塞，126-骨架，127-螺栓，128-液压开启接口，129-液压关闭接口。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
在本发明的描述中，术语“内侧”、“外侧”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细的说明：
如图1和图2所示，本实施例提供了一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，主要由注脂机构120、卡瓦主体121、卡瓦壳体122、下法兰123、卡瓦124、活塞125、骨架126、螺栓127、液压开启接口128、液压关闭接口129等部件组成。其中，卡瓦主体121、卡瓦壳体122和下法兰123内腔相通且自上而下依次同轴密封连接；具体地，卡瓦主体121、卡瓦壳体122、下法兰123通过螺栓127串接在一起构成了承压壳体，并接于井口四通13与上部带压作业机中间，卡瓦主体121、卡瓦壳体122、下法兰123之间还通过密封圈实现密封。卡瓦124、活塞125和骨架126安装在承压壳体的内部，注脂机构120安装在卡瓦主体121的外壁上，液压开启接口128和液压关闭接口129安装在卡瓦壳体122的外壁上。
骨架126贴合固定在卡瓦壳体122的内壁上部。骨架126整体呈筒状结构，骨架126的外径与卡瓦壳体122内腔上部的直径相匹配，骨架126的下端向内延伸形成有一骨架分隔环，骨架分隔环的外壁上还安装有密封圈以实现其和卡瓦壳体122的内壁之间的密封，在卡瓦壳体122的内壁中部还形成有台阶，安装时，骨架126从卡瓦壳体122的上部端口装入，骨架126下部的骨架分隔环卡坐在台阶上，骨架126的上端再由连接在卡瓦壳体122上部的卡瓦主体121压紧固定。骨架126的外壁上还周向均布开有多个通孔，在完全撑开时，各个卡瓦124的外壁恰好都能进入到各自相应的通孔内，使得本实施例为全通径可通过大通径工具。
活塞125的中部上下贯穿形成有一活塞内腔，活塞内腔用于实现卡瓦主体121和下法兰123之间的内腔连通。活塞125的外壁自上而下分别为大径端、推动环和小径端。大径端可上下滑动地贯穿骨架分隔环的内腔，大径端的直径与骨架分隔环的内径相匹配，骨架分隔环的内壁上还安装有密封圈以实现其与活塞125大径端之间的密封；推动环的外径与卡瓦壳体122内腔下部的直径相匹配，推动环可上下滑动地安装在卡瓦壳体122的内腔下部，推动环的外壁上还安装有密封圈以实现其与卡瓦壳体122内壁之间的密封；小径端的直径与下法兰123内腔的上部直径相匹配，小径端可上下滑动地安装在下法兰123的内腔上部，下法兰123的内壁上部还安装有密封圈以实现其与活塞125小径端之间的密封。大径端、推动环、卡瓦壳体122和骨架分隔环共同密封围成有一环状的开启液压腔，开启液压腔通过开设在卡瓦壳体122侧壁上的第一连接通道与液压开启接口128连通设置；小径端、推动环、卡瓦壳体122和下法兰123共同密封围成有一环状的关闭液压腔，关闭液压腔通过开设在卡瓦壳体122侧壁上的第二连接通道与液压关闭接口129连通设置；通过液压开启接口128向开启液压腔注入液压可以驱使推动环下移并带动整个活塞125向下移动，通过液压关闭接口129向关闭液压腔注入液压可以驱使推动环上移并带动整个活塞125向上移动。另外，骨架分隔环的下端面上开有一第一环槽，第一环槽通过第一连接通道与液压开启接口128连通设置，下法兰123的上端面上开有一第二环槽，第二环槽通过第二连接通道与液压关闭接口129连通设置；第一环槽和第二环槽的设置有利于将液压开启接口128或液压关闭接口129内的液压引导注入到开启液压腔或关闭液压腔内，以便于驱使推动环上下移动。
卡瓦124为多个且绕卡瓦主体121的中轴线周向均布设置，各个卡瓦124的结构一致，现以一个卡瓦124为例对其结构做进一步地详细说明：卡瓦124的上部为第一斜面，下部为第二斜面，内外两个侧面为同轴设置的弧面。第一斜面和第二斜面相垂直设置且第一斜面与卡瓦主体121的中轴线之间的夹角均为30°，第一斜面和第二斜面上还分别设有一t形滑块。卡瓦主体121的内腔下部形成有第一锥形面，活塞125的上端形成有第二锥形面，第一锥形面和第二锥形面上分别周向均布形成有与卡瓦124数量一致的t形滑槽，第一锥形面上的各个t形滑槽与卡瓦主体121的中轴线之间的夹角均为30°，各个第一斜面和第一锥形面利用滑动配合的t形滑块和t形滑槽相贴合地滑动连接在一起，各个第二斜面和第二锥形面利用滑动配合的t形滑块和t形滑槽相贴合地滑动连接在一起。通过液压开启接口128和液压关闭接口129分别向开启液压腔和关闭液压腔注入液压来控制活塞125的上下移动，进而驱使各个卡瓦124同步上下移动并可沿着第一锥形面和第二锥形面进行径向的涨缩运动。
另外，第一锥形面上的各个t形滑槽均通过一注脂孔与注脂机构120连接，具体地，在卡瓦主体121的侧壁上钻有注脂孔，注脂孔的外侧装有注脂机构120，内侧与第一锥形面上的各个t形滑槽连通，用以减少卡瓦124夹持工件时卡瓦124与卡瓦主体121间的摩擦阻力，可增加卡瓦124的使用寿命。
优选地，骨架分隔环的上端还形成有第三锥形面，在完全撑开时各个卡瓦124的第二斜面与第三锥形面相贴合，第三锥形面可以对各个卡瓦124起到一定的支撑作用。
各个卡瓦124完全撑开时可过大直径异径工具，此时较大直径的油管挂23或封隔器等异径工具可下入或起出；各个卡瓦124收缩时可抱紧油管15，可实现对不同管径管柱的夹紧，各个卡瓦124的收缩抱紧方式系参照封隔器卡瓦反向内扩张缩径原理，减少了力矩传递过程中的能量损失，避免了大扭矩对管柱伤害。各个卡瓦124与卡瓦主体121的装配方式使本实施例具有了抗扭防转功能；由于各个卡瓦124上部的第一斜面和卡瓦主体121的第一锥形面在偏离卡瓦主体121的中轴线30°的倾斜方向上相对滑动，当各个卡瓦124抱紧工件时下部的上顶力会使各个卡瓦124进一步上行并越夹越紧，因此使本实施例具备了防顶功能；夹紧后由于活塞125的下部液压关闭接口129注入的液压被系统压力锁定，各个卡瓦124抱紧工件无法下行，因此使本实施例具备了承重防坠功能。
如图3所示，简要说明实施井内带压倒扣解卡快速控制所涉部份产品作业工艺过程：井内带压倒扣解卡快速控制装置12下接井口四通13，上接带压作业机；通常带压作业机由上横梁1、游动卡瓦2、固定卡瓦3、中横梁4、溢流筒5、上环形防喷器6、升高短节7、升降油缸8、下环形防喷器9、下横梁10、三闸板防喷器组11组成；非常规油气藏带压压裂管串通常由井口四通13、套管14、油管15、压控循环开关阀(油套压差控制油管内防喷工具)16、安全丢手17、锚定器18、封隔器19、喷砂滑套20、单向阀21、筛管22等组成。
当卡瓦124完全撑开时可通过油管挂23或封隔器19等异径工具；当遇喷砂滑套20或射孔枪(开放性)长工具串管柱无法起出时，运用液压腔加压上移移动卡瓦124，快速径向夹紧异径管柱，借以带压作业机中环形防喷器的防喷功能，在地面用拧扣机倒扣，能实现井内带压倒扣快速控制。本实施例具有防顶、防转、承重这些快速控制功能，减少了力矩传递过程中的能量损失，避免了大扭矩对管柱的伤害，同时能实现带压修井过程中针对异径管柱、射孔枪(开放性)长工具的带压腔内倒扣，可以大大提高修井速度。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。
1.一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，其特征在于，包括卡瓦主体、卡瓦壳体、下法兰、卡瓦、活塞、骨架、液压开启接口和液压关闭接口；
所述卡瓦主体、所述卡瓦壳体和所述下法兰内腔相通且自上而下依次同轴密封连接；
所述骨架贴合固定在所述卡瓦壳体的内壁上，该骨架的下部形成有骨架分隔环且处于所述卡瓦壳体的内壁中部；
所述活塞的外壁自上而下分别为大径端、推动环和小径端，所述大径端可上下滑动地贯穿所述骨架分隔环的内腔，所述推动环可上下滑动地安装在所述卡瓦壳体的内腔下部，所述小径端可上下滑动地安装在所述下法兰的内腔上部，所述大径端、所述推动环、所述卡瓦壳体和所述骨架分隔环共同密封围成有一环状的开启液压腔，所述开启液压腔与所述液压开启接口连通设置，所述小径端、所述推动环、所述卡瓦壳体和所述下法兰共同密封围成有一环状的关闭液压腔，所述关闭液压腔与所述液压关闭接口连通设置；所述活塞的中部上下贯穿形成有一活塞内腔，所述活塞内腔用于实现所述卡瓦主体和所述下法兰之间的内腔连通；
所述卡瓦的上部形成有第一斜面，下部形成有第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面相垂直设置，所述第一斜面和所述第二斜面上还分别设有一t形滑块，所述卡瓦为多个且绕所述卡瓦主体的中轴线周向均布设置；所述卡瓦主体的内腔下部形成有第一锥形面，所述活塞的上端形成有第二锥形面，所述第一锥形面和所述第二锥形面上分别周向均布形成有与所述卡瓦数量一致的t形滑槽，各个所述第一斜面和所述第一锥形面利用滑动配合的所述t形滑块和所述t形滑槽相贴合地滑动连接在一起，各个所述第二斜面和所述第二锥形面利用滑动配合的所述t形滑块和所述t形滑槽相贴合地滑动连接在一起；
通过所述液压开启接口和所述液压关闭接口分别向所述开启液压腔和所述关闭液压腔注入液压来控制所述活塞的上下移动，进而驱使各个所述卡瓦沿着所述第一锥形面和所述第二锥形面进行径向的涨缩运动，可实现对不同管径管柱的夹紧。
2.根据权利要求1所述的一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，其特征在于，所述第一锥形面上的各个所述t形滑槽均通过一注脂孔与注脂机构连接。
3.根据权利要求1所述的一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，其特征在于，所述卡瓦壳体的内壁中部形成有台阶，所述骨架下部的所述骨架分隔环卡坐在所述台阶上，所述骨架的上端由连接在所述卡瓦壳体上部的所述卡瓦主体压紧固定。
4.根据权利要求1所述的一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，其特征在于，所述骨架的外壁上还周向均布开有多个通孔，以用于容纳完全撑开时的各个所述卡瓦。
5.根据权利要求1所述的一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，其特征在于，所述骨架分隔环的上端形成有第三锥形面，在完全撑开时各个所述卡瓦的第二斜面与所述第三锥形面相贴合。
6.根据权利要求1所述的一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，其特征在于，所述骨架分隔环的下端面上开有一第一环槽，所述第一环槽与所述液压开启接口连通设置。
7.根据权利要求1所述的一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，其特征在于，所述下法兰的上端面上开有一第二环槽，所述第二环槽与所述液压关闭接口连通设置。
8.根据权利要求1所述的一种井内带压倒扣解卡快速控制装置，其特征在于，所述第一锥形面上的各个所述t形滑槽与所述卡瓦主体的中轴线之间的夹角均为30°。
技术总结