專利名稱：油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是石油與天然氣固井エ藝過程提高套管與水泥環(huán)的膠結(jié)強(qiáng)度而設(shè)計(jì)的增強(qiáng)套管表面粗糙度的裝置，具體涉及的是油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置。ニ背景技術(shù)：
在油田固井過程中技術(shù)領(lǐng)域中，對于ー些地層，特別是固井效果較差層段多使用粘砂套管(在套管表面刷膠、灑砂粒提高套管表面粗糙度)固井以提高水泥環(huán)與套管表面的膠結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)而提高油水井固井質(zhì)量。目前，對于油田套管粘膠-粘砂多是通過工人的手動(dòng)操作，即先通過人工在套管表面刷膠，之后通過隨機(jī)灑砂粒的方式將規(guī)則不等的砂粒灑在粘 膠表面。該方法制作的粘砂套管存在以下幾個(gè)方面的問題
(1)砂粒粒徑大小不等，固井時(shí)水泥環(huán)與粘砂砂粒膠結(jié)不均勻；
(2)在泥漿頂替過程中，小粒徑砂粒被泥漿滯留層淹沒，無法實(shí)現(xiàn)膠結(jié)；
(3)人工刷膠、布砂不均勻，出現(xiàn)膠層薄厚布砂密度等不均，脫砂現(xiàn)象嚴(yán)重。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置，它用于解決現(xiàn)有技術(shù)中采用人工在固井套管外刷膠、粘砂不均勻、效果不好的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置包括刷膠系統(tǒng)、噴砂系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)支架，刷膠系統(tǒng)包括膠盒、膠刷、注膠控制裝置、膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)，膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)由第一雙向電機(jī)、第一傳動(dòng)軸、第一萬向軸、第一傳動(dòng)絲桿依次連接組成，膠盒與膠刷通過管線連接，注膠控制裝置串接在膠盒與膠刷連接的管線上，膠刷的底座穿在第一滑動(dòng)光桿上，膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)絲桿與膠刷的底座螺紋連接；噴砂系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、砂盒、噴砂器、噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)，噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)由第二雙向電機(jī)、第二傳動(dòng)軸、第二萬向軸、第二傳動(dòng)絲桿依次連接組成，砂盒與噴砂器通過砂粒輸送管線連接，空氣壓縮機(jī)通過風(fēng)線與砂粒輸送管線連接，噴砂器由單粒裝砂管、砂粒噴嘴、噴砂移動(dòng)座構(gòu)成，單粒裝砂管位于噴砂移動(dòng)座外，噴砂移動(dòng)座內(nèi)設(shè)置有砂粒噴嘴，單粒裝砂管與砂粒噴嘴連接，噴砂移動(dòng)座穿在第二滑動(dòng)光桿上，噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)絲桿與噴砂移動(dòng)座螺紋連接；套管安裝在旋轉(zhuǎn)支架上，套管的一端與旋轉(zhuǎn)支架的電動(dòng)轉(zhuǎn)盤螺紋連接，套管另一端與旋轉(zhuǎn)支架的軸承和軸承固定桿安裝在一起；膠刷和噴砂器分別靠近套管設(shè)置，噴砂器可將砂粒噴到套管上，膠刷的刷毛恰好與套管接觸。上述方案中旋轉(zhuǎn)支架由步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)轉(zhuǎn)盤、軸承、軸承固定桿均水平安裝在支撐架上構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)轉(zhuǎn)盤設(shè)置在支撐架的ー側(cè)，軸承、軸承固定桿設(shè)置在支撐架的另ー側(cè)，步進(jìn)電機(jī)連接電動(dòng)轉(zhuǎn)盤，套管安裝在電動(dòng)轉(zhuǎn)盤與軸承固定桿之間。上述方案中注膠控制裝置包括流量計(jì)、壓カ計(jì)及流量控制閥門。上述方案中砂粒噴嘴在噴砂移動(dòng)座上面交錯(cuò)排列。上述方案中砂盒連接砂粒分選系統(tǒng)，砂粒分選系統(tǒng)包括多級(jí)振動(dòng)篩、分級(jí)砂粒容器、砂粒流量控制裝置，分級(jí)砂粒容器內(nèi)安裝多級(jí)振動(dòng)篩，分級(jí)砂粒容器設(shè)有多級(jí)出口，每級(jí)出口分別外接砂粒輸送管線，各砂粒輸送管線均連接到砂盒，各砂粒輸送管線上均設(shè)置砂粒流量控制裝置，砂粒分選系統(tǒng)主要是分選粘砂砂粒，確保任意級(jí)粘砂砂粒尺寸接近。上述方案中砂粒流量控制裝置包括流量計(jì)、壓カ計(jì)及砂粒流量控制閥門。有益效果
I、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了油田套管自動(dòng)刷膠和噴砂，整個(gè)過程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，刷膠和噴砂時(shí)膠刷和噴砂器均進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，被刷的套管在電動(dòng)轉(zhuǎn)盤的帶動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由于膠刷和噴砂器僅進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，可確保整個(gè)刷膠過程中刷膠和噴砂的均勻性，標(biāo)準(zhǔn)性化程度高。2、本發(fā)明將套管可拆卸地安裝在旋轉(zhuǎn)支架中間，旋轉(zhuǎn)支架的支撐架沒有長度的限制，旋轉(zhuǎn)支架的長度可依套管長度自由調(diào)節(jié)，可對任意長度的套管進(jìn)行刷膠和噴砂。3、本發(fā)明能夠制備不同粘砂分布密度與粒徑尺寸的油田粘砂套管。 4、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)不同尺寸粒徑砂粒均勻布置在套管表面。四

圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明中套管、軸承、軸承固定桿安裝結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明中噴砂器噴嘴布置示意 圖4是本發(fā)明中單粒裝砂管的結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明中砂粒分選系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。I膠盒；2膠刷；3注膠控制裝置；4第一雙向電機(jī)；5第一傳動(dòng)軸；6第一萬向軸；7第一傳動(dòng)絲桿；8第一滑動(dòng)光桿；9砂盒；10單粒裝砂管；11噴砂移動(dòng)座；12砂粒噴嘴；13第二雙向電機(jī)；14第二傳動(dòng)軸；15第二萬向軸；16第二傳動(dòng)絲桿；17第二滑動(dòng)光桿；18套管；19電動(dòng)轉(zhuǎn)盤；20軸承；21軸承固定桿；22支撐架；23振動(dòng)篩；24分級(jí)砂粒容器；25砂粒流量控制裝置；26空氣壓縮機(jī)；27氣動(dòng)閥門；28供電裝置。五具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)ー步的說明
如圖I所示，這種油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置包括刷膠系統(tǒng)、噴砂系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)支架。其中刷膠系統(tǒng)包括膠盒I、膠刷2、注膠控制裝置3、膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)，膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)由第一雙向電機(jī)4、第一傳動(dòng)軸5、第一萬向軸6、第一傳動(dòng)絲桿7依次連接組成，膠盒I與膠刷2通過管線連接，注膠控制裝置3串接在膠盒I與膠刷2連接的管線上，膠刷2的底座穿在第一滑動(dòng)光桿8上，膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)的第一傳動(dòng)絲桿7與膠刷2的底座螺紋連接，第一傳動(dòng)絲桿7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，膠刷2隨著做直線運(yùn)動(dòng)。注膠控制裝置3包括流量計(jì)、壓カ計(jì)及流量控制閥門。膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)的第一雙向電機(jī)4連接第一傳動(dòng)軸5，第一傳動(dòng)軸5連接第一萬向軸6,第一萬向軸6連接第一傳動(dòng)絲桿7,第一雙向電機(jī)4帶動(dòng)第一傳動(dòng)絲桿7轉(zhuǎn)動(dòng)，第一傳動(dòng)絲桿7帶動(dòng)膠刷2做直線運(yùn)動(dòng)，膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)為膠刷2沿光桿滑動(dòng)提供動(dòng)力。噴砂系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)26、砂盒9、噴砂器、噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)支架，噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)由第二雙向電機(jī)13、第二傳動(dòng)軸14、第二萬向軸15、第二傳動(dòng)絲桿16依次連接組成；砂盒9與噴砂器通過砂粒輸送管線連接，空氣壓縮機(jī)26通過風(fēng)線與砂粒輸送管線連接，砂粒輸送管線上安裝氣動(dòng)閥門27，噴砂器由單粒裝砂管10、砂粒噴嘴12、噴砂移動(dòng)座11構(gòu)成，單粒裝砂管10位于噴砂移動(dòng)座11タト，噴砂移動(dòng)座11內(nèi)設(shè)置有砂粒噴嘴12，如圖3所示，噴砂噴嘴12在噴砂移動(dòng)座11上面交錯(cuò)排列，單粒裝砂管10與砂粒噴嘴12連接，單粒裝砂管10的個(gè)數(shù)與砂粒噴嘴12的個(gè)數(shù)相同，一對ー連接，如圖4所示，單粒裝砂管10的內(nèi)徑與砂粒的內(nèi)徑相同，單粒裝砂管10內(nèi)只容ー個(gè)ー個(gè)的砂粒順次通過，噴砂移動(dòng)座11穿在第二滑動(dòng)光桿17上，噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)的第二傳動(dòng)絲桿16與噴砂移動(dòng)座11螺紋連接，第二傳動(dòng)絲桿16轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，噴砂器隨著做直線運(yùn)動(dòng)。噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)的第二雙向電機(jī)13連接第二傳動(dòng)軸14，第二傳動(dòng)軸14連接第二萬向軸15，第二萬向軸15連接第二傳動(dòng)絲桿16，第二雙向電機(jī)13帶動(dòng)第二傳動(dòng)絲桿16轉(zhuǎn)動(dòng)，第二傳動(dòng)絲桿16帶動(dòng)噴砂器做直線運(yùn)動(dòng)，噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)為噴砂器沿光桿滑動(dòng)提供動(dòng)力。本發(fā)明中砂盒9內(nèi)的砂可以是預(yù)置好的單ー粒徑的砂，砂在空氣壓縮機(jī)26供的高壓風(fēng)的吹動(dòng)下進(jìn)入單粒裝砂管10內(nèi)，砂粒在單粒裝砂管10中進(jìn)行單粒排列，經(jīng)由砂粒噴嘴12噴出，可使噴砂均勻；本發(fā)明還可以為砂盒9連接砂粒分選系統(tǒng)，由砂粒分選系統(tǒng)篩選砂 粒，將篩選后的某個(gè)粒徑的砂粒輸送到砂盒9，如圖5所示，砂粒分選系統(tǒng)包括多級(jí)振動(dòng)篩23、分級(jí)砂粒容器24、砂粒流量控制裝置25、供電裝置28組成，多級(jí)振動(dòng)篩23設(shè)置為2_4級(jí)，分級(jí)砂粒容器24內(nèi)安裝多級(jí)振動(dòng)篩23，分級(jí)砂粒容器24設(shè)有多級(jí)出口，每級(jí)出ロ分別外接砂粒輸送管線，各砂粒輸送管線均連接到砂盒9，各砂粒輸送管線上均設(shè)置砂粒流量控制裝置25，砂粒分選系統(tǒng)主要是分選粘砂砂粒，確保任意級(jí)粘砂砂粒尺寸接近，由于分級(jí)砂粒容器24設(shè)有多級(jí)出ロ，通過砂粒流量控制裝置25控制各個(gè)多級(jí)出ロ的砂粒外輸，當(dāng)選定某個(gè)粒徑的砂粒，將相應(yīng)的砂粒流量控制裝置25開啟，其它的砂粒流量控制裝置25關(guān)閉。砂粒流量控制裝置25包括流量計(jì)、壓カ計(jì)及砂粒流量控制閥門。 砂粒篩選系統(tǒng)的工作過程為初始砂粒被輸送至振動(dòng)篩23，振動(dòng)篩23對初始砂粒進(jìn)行篩選分級(jí)，不同粒徑的砂粒輸送至分級(jí)砂粒容器24中，分級(jí)后砂粒經(jīng)砂粒流量控制裝置25輸送至高壓噴砂管線中。供電裝置28對振動(dòng)篩23提供動(dòng)力，砂粒流量控制裝置25對分級(jí)后的砂粒流動(dòng)實(shí)施壓カ及流量控制。旋轉(zhuǎn)支架由步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)轉(zhuǎn)盤19、軸承20、軸承固定桿21均水平安裝在支撐架22上構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)轉(zhuǎn)盤19設(shè)置在支撐架22的ー側(cè)，軸承20、軸承固定桿21設(shè)置在支撐架22的另ー側(cè)，步進(jìn)電機(jī)連接電動(dòng)轉(zhuǎn)盤19，旋轉(zhuǎn)支架的中間是斷開的，當(dāng)對套管18刷膠和噴砂時(shí)，將套管18安裝在電動(dòng)轉(zhuǎn)盤19與軸承固定桿21之間，具體是將套管18的一端與電動(dòng)轉(zhuǎn)盤19螺紋連接，套管18的另一端與軸承固定桿21連接，如圖2所示，套管18與軸承固定桿21之間設(shè)置滾動(dòng)軸承20，由于套管18與軸承固定桿21之間設(shè)置滾動(dòng)軸承20，套管18轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸承固定桿21并不隨著套管18轉(zhuǎn)動(dòng)。膠刷2和噴砂器分別靠近套管18設(shè)置，具體是將第一滑動(dòng)光桿8和第二滑動(dòng)光桿17固定于套管18的上下兩側(cè)，以噴砂器可將砂粒噴到套管18上，膠刷2的刷毛恰好與套管18接觸為宜。本發(fā)明開始工作前，先將套管與電動(dòng)轉(zhuǎn)盤絲扣連接并固定于旋轉(zhuǎn)支架上，開啟電動(dòng)轉(zhuǎn)盤14使得套管做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。膠盒4裝入膠體開啟注膠控制裝置5，打開膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)的第一雙向電機(jī)9，使得膠刷勻速沿軸滑動(dòng)并對套管進(jìn)行刷膠。啟動(dòng)砂粒分選系統(tǒng)以及空氣壓縮機(jī)26，打開氣動(dòng)閥門，單粒裝砂管10內(nèi)進(jìn)砂，開啟噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)中的第二雙向電機(jī)13，噴砂器勻速沿光桿滑動(dòng)開始對刷膠后的套管18進(jìn)行噴砂。當(dāng)膠刷2以及噴砂器運(yùn)行至套管末端則完成一次套管的粘砂工作，此時(shí)關(guān)閉注膠控制裝置3和空氣壓縮機(jī)26，同時(shí)改變第一雙向電機(jī)4、第二雙向電機(jī)13的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使得刷膠系統(tǒng)與噴砂系統(tǒng)自行運(yùn)行至初 始端。
權(quán)利要求
1.一種油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置，其特征在于這種油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置包括刷膠系統(tǒng)、噴砂系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)支架，刷膠系統(tǒng)包括膠盒(I)、膠刷(2)、注膠控制裝置(3)、膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)，膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)由第一雙向電機(jī)(4)、第一傳動(dòng)軸(5)、第一萬向軸(6)、第一傳動(dòng)絲桿(7)依次連接組成，膠盒(I)與膠刷(2)通過管線連接，注膠控制裝置(3)串接在膠盒(I)與膠刷(2)連接的管線上，膠刷(2)的底座穿在第一滑動(dòng)光桿(8)上，膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)絲桿(7)與膠刷(2)的底座螺紋連接；噴砂系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)(26 )、砂盒(9 )、噴砂器、噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)，噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)由第二雙向電機(jī)(13 )、第二傳動(dòng)軸(14)、第二萬向軸(15)、第二傳動(dòng)絲桿(16)依次連接組成，砂盒(9)與噴砂器通過砂粒輸送管線連接，空氣壓縮機(jī)(26)通過風(fēng)線與砂粒輸送管線連接，噴砂器由單粒裝砂管(10 )、砂粒噴嘴(12 )、噴砂移動(dòng)座(11)構(gòu)成，單粒裝砂管(10 )位于噴砂移動(dòng)座(11)外，噴砂移動(dòng)座(11)內(nèi)設(shè)置有砂粒噴嘴(12)，單粒裝砂管(10)與砂粒噴嘴(12)連接，噴砂移動(dòng)座(11)穿在第二滑動(dòng)光桿(17)上，噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)絲桿(16)與噴砂移動(dòng)座(11)螺紋連接；套管(18)安裝在旋轉(zhuǎn)支架上，套管(18)的一端與旋轉(zhuǎn)支架的電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(19)螺紋連接，套管(18)另一端與旋轉(zhuǎn)支架的軸承(20)和軸承固定桿(21)安裝在一起；膠刷(2)和噴砂器分別靠近套管(18)設(shè)置，噴砂器可將砂粒噴到套管(18)上，膠刷(2)的刷毛恰好與套管(18)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)支架由步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(19)、軸承(20)、軸承固定桿(21)均水平安裝在支撐架(22 )上構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(19 )設(shè)置在支撐架(22 )的一側(cè)，軸承(20 )、軸承固定桿(21)設(shè)置在支撐架(22)的另一側(cè)，步進(jìn)電機(jī)連接電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(19)，套管(18)安裝在電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(19)與軸承固定桿(21)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置，其特征在于所述的注膠控制裝置(3 )包括流量計(jì)、壓力計(jì)及流量控制閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置，其特征在于所述的砂粒噴嘴(12)在噴砂移動(dòng)座上面交錯(cuò)排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置，其特征在于所述的砂盒(9 )連接砂粒分選系統(tǒng)，砂粒分選系統(tǒng)包括多級(jí)振動(dòng)篩(23 )、分級(jí)砂粒容器(24)、砂粒流量控制裝置(25)，分級(jí)砂粒容器(24)內(nèi)安裝多級(jí)振動(dòng)篩(23)，分級(jí)砂粒容器(24)設(shè)有多級(jí)出口，每級(jí)出口分別外接砂粒輸送管線，各砂粒輸送管線均連接到砂盒(9)，各砂粒輸送管線上均設(shè)置砂粒流量控制裝置(25 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置，其特征在于所述的砂粒流量控制裝置(25)包括流量計(jì)、壓力計(jì)及砂粒流量控制閥門。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置，這種油田固井套管外表面自動(dòng)粘膠-粘砂裝置的膠盒與膠刷通過管線連接，注膠控制裝置串接在膠盒與膠刷連接的管線上，膠刷的底座穿在第一滑動(dòng)光桿上，膠刷給進(jìn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)絲桿與膠刷的底座螺紋連接；砂盒與噴砂器通過砂粒輸送管線連接，空氣壓縮機(jī)通過風(fēng)線與砂粒輸送管線連接，噴砂移動(dòng)座內(nèi)設(shè)置有砂粒噴嘴，單粒裝砂管與砂粒噴嘴連接，噴砂移動(dòng)座穿在第二滑動(dòng)光桿上，噴砂給進(jìn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)絲桿與噴砂移動(dòng)座螺紋連接；套管安裝在旋轉(zhuǎn)支架上，膠刷和噴砂器分別靠近套管設(shè)置，噴砂器可將砂粒噴到套管上，膠刷的刷毛恰好與套管接觸。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了油田套管自動(dòng)刷膠和噴砂，整個(gè)過程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過程中刷膠和噴砂均勻，標(biāo)準(zhǔn)性化程度高。
文檔編號(hào)B05C1/06GK102847640SQ201210373070
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月30日
發(fā)明者趙萬春, 李士斌, 劉義坤, 艾池, 王婷婷, 袁偉偉 申請人:東北石油大學(xué)