1.一种模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:包括双向卡瓦组件(10)、工作筒(20)、上锥体(30)、卡瓦套(40)、下锥体(50)、第一剪断销钉(60)和第二剪断销钉(70);其中,所述的双向卡瓦组件(10)设置在工作筒(20)的外侧壁,上锥体(30)和下锥体(50)分别接触设置在双向卡瓦组件(10)的上方和下方且所述的上锥体(30)和下锥体(50)均同轴间隙套设于工作筒(20)外;所述的卡瓦套(40)同轴套设在工作筒(20)、上锥体(30)和下锥体(50)的外侧且将上锥体(30)和下锥体(50)分隔开,所述的卡瓦套(40)与双向卡瓦组件(10)卡接配合;所述的第一剪断销钉(60)用于固定工作筒(20)和下锥体(50),所述的第二剪断销钉(70)用于固定工作筒(20)和卡瓦套(40)。
2.根据权利要求1所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的双向卡瓦组件(10)由上支撑块(11)、卡瓦牙块(12)、内卡键(13)和下支撑块(14)组成;其中,所述的内卡键(13)设置在上支撑块(11)和下支撑块(14)之间,所述的上支撑块(11)的一个端面与下支撑块(14)的一个端面紧紧贴合且固定;所述的卡瓦牙块(12)接触设置在上支撑块(11)、内卡键(13)和下支撑块(14)的外侧;所述的卡瓦套(40)与上支撑块(11)和下支撑块(14)均卡接配合。
3.根据权利要求2所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的上支撑块(11)包括上支撑块本体、第一内楔形卡槽(111)、T型开孔槽(112)和第一沟槽(113);其中,所述的第一内楔形卡槽(111)设置在上支撑块本体靠近卡瓦牙块(12)的那一侧面上,与卡瓦牙块(12)卡接配合构成轴向移动副;所述的T型开孔槽(112)设置在上支撑块本体靠近内卡键(13)的那一端面上,与内卡键(13)相配合;所述的第一沟槽(113)设置在上支撑块本体上,与卡瓦套(40)相匹配;所述的上支撑块(11)靠近上锥体(30)的那一端面为斜锥面,与上锥体(30)的斜锥面相配合。
4.根据权利要求3所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的下支撑块(14)包括下支撑块本体、第二内楔形卡槽(141)、内楔形沟槽(142)、矩形开孔槽(143)和第二沟槽(144);其中,所述的第二内楔形卡槽(141)设置在下支撑块本体靠近卡瓦牙块(12)的那一侧面上,与卡瓦牙块(12)相配合;所述的下支撑块(14)靠近下锥体(50)的那一端面为斜锥面,与下锥体(50)的斜锥面相配合;所述的内楔形沟槽(142)设置在下支撑块本体的斜锥面上,与下锥体(50)相互卡接配合;所述的矩形开孔槽(143)设置在下支撑块本体靠近内卡键(13)的那一端面上,与内卡键(13)相配合;所述的第二沟槽(144)设置在下支撑块本体上,与卡瓦套(40)相匹配。
5.根据权利要求4所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的内卡键(13)与上支撑块(11)相对的面为斜面,所述的内卡键(13)与下支撑块(14)相对的面为斜面,所述的内卡键(13)设有与卡瓦牙块(12)相互啮合的外牙(131),所述的内卡键(13)设有与上支撑块(11)的T型开孔槽(112)相互配合的第三沟槽(132),所述的内卡键(13)与下支撑块(14)的矩形开孔槽(143)相配合。
6.根据权利要求5所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的卡瓦牙块(12)靠近井筒套管的那一面上设置第一锚定牙(121)、第二锚定牙(122)、第三锚定牙(123),第二锚定牙(122)设置在第一锚定牙(121)和第三锚定牙(123)之间;所述的第一锚定牙(121)用于防止卡瓦牙块(12)相对于井筒套管发生下移;所述的第三锚定牙(123)用于防止卡瓦牙块(12)相对于井筒套管发生上移;所述的第二锚定牙(122)用于实现与井筒套管锚定;所述的卡瓦牙块(12)远离井筒套管的那一面为一光滑平面且其中部设置有一组与内卡键(13)相互啮合的内牙(124);所述的卡瓦牙块(12)的径向断面为楔形,与上支撑块(11)和下支撑块(14)的内楔形相互卡接配合。
7.根据权利要求6所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的工作筒(20)为圆管状,工作筒(20)外壁面设置一组长凸台键(201)和一组短凸台键(202),长凸台键(201)和短凸台键(202)均匀交错布置。
8.根据权利要求7所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的上锥体(30)为圆管状,所述的上锥体(30)上设置第一锥形支撑槽(301)和第三销钉孔(302);所述的上锥体(30)同轴间隙配合套设于工作筒(20)外,所述的第一锥形支撑槽(301)数量和双向卡瓦组件(10)的数量一致;当需要上锥体(30)与工作筒(20)产生轴向相对移动时,通过设置第三剪断销钉将上锥体(30)与工作筒(20)连接;当不需要上锥体(30)与工作筒(20)产生轴向相对移动时,通过设置螺纹连接固定。
9.根据权利要求8所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的下锥体(50)为圆管状,所述的下锥体(50)的内壁设置有与工作筒(20)的长凸台键(201)、短凸台键(202)相互配合的第四沟槽(503);所述的下锥体(50)的一端均匀设置一组第二锥形支撑槽(501),第二锥形支撑槽(501)的数量和双向卡瓦组件(10)的数量一致,每个第二锥形支撑槽(501)的斜面上设置一个楔形凸台(502),所述的楔形凸台(502)与下支撑块(14)的内楔形沟槽(142)相互卡接配合;所述的下锥体(50)上还设置有一组第一销钉孔(504),用于安装第一剪断销钉(60)。
10.根据权利要求9所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的卡瓦套(40)为圆管状,所述的卡瓦套(40)同轴套设在工作筒(20)、上锥体(30)、下锥体(50)的外侧且分别与上锥体(30)、下锥体(50)间隙配合;卡瓦套(40)的管体均匀的设置方形通孔(401),方形通孔(401)的数量与双向卡瓦组件(10)数量一致,双向卡瓦组件(10)安装于方形通孔(401)内。
11.根据权利要求10所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的卡瓦套(40)内壁面设置一组内凸台(402),所述的内凸台(402)与方形通孔(401)沿圆周错开布置,所述的内凸台(402)内圆面与工作筒(20)外圆面为间隙配合,所述的内凸台(402)内圆的壁面设置一组第五沟槽(403),所述的第五沟槽(403)与工作筒(20)的长凸台键(201)相配合,所述的内凸台(402)上设置第一凸键(404)和第二凸键(405),第一凸键(404)和第二凸键(405)内凸于方形通孔(401),第一凸键(404)卡设于上支撑块(11)的第一沟槽(113)内,第二凸键(405)卡设于下支撑块(14)的第二沟槽(144)内,所述的内凸台(402)沿径向方向设置安装第二剪断销钉(70)的第二销钉孔(406);其中,工作筒(20)在机构装配的初始状态时,长凸台键(201)的一个端面与上锥体(30)的一个端面抵接,长凸台键(201)贯穿于卡瓦套(40)的第五沟槽(403)内及下锥体(50)的第四沟槽(503)内;短凸台键(202)的一个端面与卡瓦套(40)内凸台(402)的一个端面抵接,短凸台键(202)贯穿于下锥体(50)的第四沟槽(503)内。
12.根据权利要求11所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的第一剪断销钉(60)为圆柱销,其上部采用螺纹固定在下锥体(50)的第一销钉孔(504)内,其下部钉头卡设于工作筒(20)相对应的沉孔内;所述的第二剪断销钉(70)为圆柱销,其上部采用螺纹固定在卡瓦套(40)的第二销钉孔(406)内,其下部钉头卡设于工作筒(20)相对应的沉孔内。
13.根据权利要求2-12任意一项所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的双向卡瓦组件(10)下井前,上支撑块(11)的下端面与下支撑块(14)的上端面抵接且二者接触面采用低载荷的固定方式。
14.根据权利要求11或12任意一项所述的模块式双向卡瓦锚定机构,其特征在于:所述的上支撑块(11)与下支撑块(14)抵接时,上支撑块(11)的T型开孔槽(112)与下支撑块(14)的矩形开孔槽(143)之间上下相对面的顶面轴向距离L 1 负公差于内卡键(13)轴线长度L 2 ,负公差选用-0.2~-0.3mm;所述的卡瓦套(40)的第二凸键(405)左侧面与下支撑块(14)的第二沟槽(144)的左侧面之间的距离为L 3 ;所述的卡瓦套(40)的方形通孔(401)的右侧面与下支撑块(14)的右端面间预留间隙距离为L 4 ,L 4 >L 3 ;所述的卡瓦牙块(12)与下支撑块(14)的限制面间预留的间隙距离为L 5 。