專利名稱：油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置的制作方法
技術領域：
本發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的膠結強度而設計的增強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粘膠-粘砂裝置。ニ背景技術：
在油田固井過程中技術領域中，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)固井以提高水泥環與套管表面的膠結強度，進而提高油水井固井質量。目前，對于油田套管粘膠-粘砂多是通過工人的手動操作，即先通過人工在套管表面刷膠，之后通過隨機灑砂粒的方式將規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方面的問題
(1)砂粒粒徑大小不等，固井時水泥環與粘砂砂粒膠結不均勻；
(2)在泥漿頂替過程中，小粒徑砂粒被泥漿滯留層淹沒，無法實現膠結；
(3)人工刷膠、布砂不均勻，出現膠層薄厚布砂密度等不均，脫砂現象嚴重。
發明內容
本發明的目的是提供油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置，它用于解決現有技術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。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是這種油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置包括刷膠系統、噴砂系統、旋轉支架，刷膠系統包括膠盒、膠刷、注膠控制裝置、膠刷給進機構，膠刷給進機構由第一雙向電機、第一傳動軸、第一萬向軸、第一傳動絲桿依次連接組成，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光桿上，膠刷給進機構的傳動絲桿與膠刷的底座螺紋連接；噴砂系統包括空氣壓縮機、砂盒、噴砂器、噴砂給進機構，噴砂給進機構由第二雙向電機、第二傳動軸、第二萬向軸、第二傳動絲桿依次連接組成，砂盒與噴砂器通過砂粒輸送管線連接，空氣壓縮機通過風線與砂粒輸送管線連接，噴砂器由單粒裝砂管、砂粒噴嘴、噴砂移動座構成，單粒裝砂管位于噴砂移動座外，噴砂移動座內設置有砂粒噴嘴，單粒裝砂管與砂粒噴嘴連接，噴砂移動座穿在第二滑動光桿上，噴砂給進機構的傳動絲桿與噴砂移動座螺紋連接；套管安裝在旋轉支架上，套管的一端與旋轉支架的電動轉盤螺紋連接，套管另一端與旋轉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。上述方案中旋轉支架由步進電機、電動轉盤、軸承、軸承固定桿均水平安裝在支撐架上構成，步進電機、電動轉盤設置在支撐架的ー側，軸承、軸承固定桿設置在支撐架的另ー側，步進電機連接電動轉盤，套管安裝在電動轉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、壓カ計及流量控制閥門。上述方案中砂粒噴嘴在噴砂移動座上面交錯排列。上述方案中砂盒連接砂粒分選系統，砂粒分選系統包括多級振動篩、分級砂粒容器、砂粒流量控制裝置，分級砂粒容器內安裝多級振動篩，分級砂粒容器設有多級出口，每級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置砂粒流量控制裝置，砂粒分選系統主要是分選粘砂砂粒，確保任意級粘砂砂粒尺寸接近。上述方案中砂粒流量控制裝置包括流量計、壓カ計及砂粒流量控制閥門。有益效果
I、本發明實現了油田套管自動刷膠和噴砂，整個過程自動實現，刷膠和噴砂時膠刷和噴砂器均進行直線運動，被刷的套管在電動轉盤的帶動下進行旋轉，由于膠刷和噴砂器僅進行直線運動，可確保整個刷膠過程中刷膠和噴砂的均勻性，標準性化程度高。2、本發明將套管可拆卸地安裝在旋轉支架中間，旋轉支架的支撐架沒有長度的限制，旋轉支架的長度可依套管長度自由調節，可對任意長度的套管進行刷膠和噴砂。3、本發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、本發明可實現不同尺寸粒徑砂粒均勻布置在套管表面。四
圖I是本發明的結構示意 圖2是本發明中套管、軸承、軸承固定桿安裝結構示意 圖3是本發明中噴砂器噴嘴布置示意 圖4是本發明中單粒裝砂管的結構示意 圖5是本發明中砂粒分選系統的結構示意圖。I膠盒；2膠刷；3注膠控制裝置；4第一雙向電機；5第一傳動軸；6第一萬向軸；7第一傳動絲桿；8第一滑動光桿；9砂盒；10單粒裝砂管；11噴砂移動座；12砂粒噴嘴；13第二雙向電機；14第二傳動軸；15第二萬向軸；16第二傳動絲桿；17第二滑動光桿；18套管；19電動轉盤；20軸承；21軸承固定桿；22支撐架；23振動篩；24分級砂粒容器；25砂粒流量控制裝置；26空氣壓縮機；27氣動閥門；28供電裝置。五具體實施例方式 下面結合附圖對本發明做進ー步的說明
如圖I所示，這種油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置包括刷膠系統、噴砂系統、旋轉支架。其中刷膠系統包括膠盒I、膠刷2、注膠控制裝置3、膠刷給進機構，膠刷給進機構由第一雙向電機4、第一傳動軸5、第一萬向軸6、第一傳動絲桿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光桿8上，膠刷給進機構的第一傳動絲桿7與膠刷2的底座螺紋連接，第一傳動絲桿7轉動時，膠刷2隨著做直線運動。注膠控制裝置3包括流量計、壓カ計及流量控制閥門。膠刷給進機構的第一雙向電機4連接第一傳動軸5，第一傳動軸5連接第一萬向軸6,第一萬向軸6連接第一傳動絲桿7,第一雙向電機4帶動第一傳動絲桿7轉動，第一傳動絲桿7帶動膠刷2做直線運動，膠刷給進機構為膠刷2沿光桿滑動提供動力。噴砂系統包括空氣壓縮機26、砂盒9、噴砂器、噴砂給進機構、旋轉支架，噴砂給進機構由第二雙向電機13、第二傳動軸14、第二萬向軸15、第二傳動絲桿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26通過風線與砂粒輸送管線連接，砂粒輸送管線上安裝氣動閥門27，噴砂器由單粒裝砂管10、砂粒噴嘴12、噴砂移動座11構成，單粒裝砂管10位于噴砂移動座11タト，噴砂移動座11內設置有砂粒噴嘴12，如圖3所示，噴砂噴嘴12在噴砂移動座11上面交錯排列，單粒裝砂管10與砂粒噴嘴12連接，單粒裝砂管10的個數與砂粒噴嘴12的個數相同，一對ー連接，如圖4所示，單粒裝砂管10的內徑與砂粒的內徑相同，單粒裝砂管10內只容ー個ー個的砂粒順次通過，噴砂移動座11穿在第二滑動光桿17上，噴砂給進機構的第二傳動絲桿16與噴砂移動座11螺紋連接，第二傳動絲桿16轉動時，噴砂器隨著做直線運動。噴砂給進機構的第二雙向電機13連接第二傳動軸14，第二傳動軸14連接第二萬向軸15，第二萬向軸15連接第二傳動絲桿16，第二雙向電機13帶動第二傳動絲桿16轉動，第二傳動絲桿16帶動噴砂器做直線運動，噴砂給進機構為噴砂器沿光桿滑動提供動力。本發明中砂盒9內的砂可以是預置好的單ー粒徑的砂，砂在空氣壓縮機26供的高壓風的吹動下進入單粒裝砂管10內，砂粒在單粒裝砂管10中進行單粒排列，經由砂粒噴嘴12噴出，可使噴砂均勻；本發明還可以為砂盒9連接砂粒分選系統，由砂粒分選系統篩選砂 粒，將篩選后的某個粒徑的砂粒輸送到砂盒9，如圖5所示，砂粒分選系統包括多級振動篩23、分級砂粒容器24、砂粒流量控制裝置25、供電裝置28組成，多級振動篩23設置為2_4級，分級砂粒容器24內安裝多級振動篩23，分級砂粒容器24設有多級出口，每級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置砂粒流量控制裝置25，砂粒分選系統主要是分選粘砂砂粒，確保任意級粘砂砂粒尺寸接近，由于分級砂粒容器24設有多級出ロ，通過砂粒流量控制裝置25控制各個多級出ロ的砂粒外輸，當選定某個粒徑的砂粒，將相應的砂粒流量控制裝置25開啟，其它的砂粒流量控制裝置25關閉。砂粒流量控制裝置25包括流量計、壓カ計及砂粒流量控制閥門。 砂粒篩選系統的工作過程為初始砂粒被輸送至振動篩23，振動篩23對初始砂粒進行篩選分級，不同粒徑的砂粒輸送至分級砂粒容器24中，分級后砂粒經砂粒流量控制裝置25輸送至高壓噴砂管線中。供電裝置28對振動篩23提供動力，砂粒流量控制裝置25對分級后的砂粒流動實施壓カ及流量控制。旋轉支架由步進電機、電動轉盤19、軸承20、軸承固定桿21均水平安裝在支撐架22上構成，步進電機、電動轉盤19設置在支撐架22的ー側，軸承20、軸承固定桿21設置在支撐架22的另ー側，步進電機連接電動轉盤19，旋轉支架的中間是斷開的，當對套管18刷膠和噴砂時，將套管18安裝在電動轉盤19與軸承固定桿21之間，具體是將套管18的一端與電動轉盤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之間設置滾動軸承20，由于套管18與軸承固定桿21之間設置滾動軸承20，套管18轉動時，軸承固定桿21并不隨著套管18轉動。膠刷2和噴砂器分別靠近套管18設置，具體是將第一滑動光桿8和第二滑動光桿17固定于套管18的上下兩側，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。本發明開始工作前，先將套管與電動轉盤絲扣連接并固定于旋轉支架上，開啟電動轉盤14使得套管做勻速轉動。膠盒4裝入膠體開啟注膠控制裝置5，打開膠刷給進機構的第一雙向電機9，使得膠刷勻速沿軸滑動并對套管進行刷膠。啟動砂粒分選系統以及空氣壓縮機26，打開氣動閥門，單粒裝砂管10內進砂，開啟噴砂給進機構中的第二雙向電機13，噴砂器勻速沿光桿滑動開始對刷膠后的套管18進行噴砂。當膠刷2以及噴砂器運行至套管末端則完成一次套管的粘砂工作，此時關閉注膠控制裝置3和空氣壓縮機26，同時改變第一雙向電機4、第二雙向電機13的轉動方向，使得刷膠系統與噴砂系統自行運行至初 始端。
權利要求
1.一種油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置，其特征在于這種油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置包括刷膠系統、噴砂系統、旋轉支架，刷膠系統包括膠盒(I)、膠刷(2)、注膠控制裝置(3)、膠刷給進機構，膠刷給進機構由第一雙向電機(4)、第一傳動軸(5)、第一萬向軸(6)、第一傳動絲桿(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光桿(8)上，膠刷給進機構的傳動絲桿(7)與膠刷(2)的底座螺紋連接；噴砂系統包括空氣壓縮機(26 )、砂盒(9 )、噴砂器、噴砂給進機構，噴砂給進機構由第二雙向電機(13 )、第二傳動軸(14)、第二萬向軸(15)、第二傳動絲桿(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(26)通過風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 )、噴砂移動座(11)構成，單粒裝砂管(10 )位于噴砂移動座(11)外，噴砂移動座(11)內設置有砂粒噴嘴(12)，單粒裝砂管(10)與砂粒噴嘴(12)連接，噴砂移動座(11)穿在第二滑動光桿(17)上，噴砂給進機構的傳動絲桿(16)與噴砂移動座(11)螺紋連接；套管(18)安裝在旋轉支架上，套管(18)的一端與旋轉支架的電動轉盤(19)螺紋連接，套管(18)另一端與旋轉支架的軸承(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.根據權利要求I所述的油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置，其特征在于所述的旋轉支架由步進電機、電動轉盤(19)、軸承(20)、軸承固定桿(21)均水平安裝在支撐架(22 )上構成，步進電機、電動轉盤(19 )設置在支撐架(22 )的一側，軸承(20 )、軸承固定桿(21)設置在支撐架(22)的另一側，步進電機連接電動轉盤(19)，套管(18)安裝在電動轉盤(19)與軸承固定桿(21)之間。
3.根據權利要求I所述的油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置，其特征在于所述的注膠控制裝置(3 )包括流量計、壓力計及流量控制閥門。
4.根據權利要求2或3所述的油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置，其特征在于所述的砂粒噴嘴(12)在噴砂移動座上面交錯排列。
5.根據權利要求4所述的油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置，其特征在于所述的砂盒(9 )連接砂粒分選系統，砂粒分選系統包括多級振動篩(23 )、分級砂粒容器(24)、砂粒流量控制裝置(25)，分級砂粒容器(24)內安裝多級振動篩(23)，分級砂粒容器(24)設有多級出口，每級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置砂粒流量控制裝置(25 )。
6.根據權利要求5所述的油田固井套管外表面自動粘膠-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、壓力計及砂粒流量控制閥門。
全文摘要
本發明涉及的是油田固井套管外表面自動粘膠-粘砂裝置，這種油田固井套管外表面自動粘膠-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光桿上，膠刷給進機構的傳動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，空氣壓縮機通過風線與砂粒輸送管線連接，噴砂移動座內設置有砂粒噴嘴，單粒裝砂管與砂粒噴嘴連接，噴砂移動座穿在第二滑動光桿上，噴砂給進機構的傳動絲桿與噴砂移動座螺紋連接；套管安裝在旋轉支架上，膠刷和噴砂器分別靠近套管設置，噴砂器可將砂粒噴到套管上，膠刷的刷毛恰好與套管接觸。本發明實現了油田套管自動刷膠和噴砂，整個過程自動實現，整個過程中刷膠和噴砂均勻，標準性化程度高。
文檔編號B05C1/06GK102847640SQ201210373070
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月30日 優先權日2012年9月30日
發明者趙萬春, 李士斌, 劉義坤, 艾池, 王婷婷, 袁偉偉 申請人:東北石油大學