CN102847640A - 油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置，这种油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置的胶盒与胶刷通过管线连接，注胶控制装置串接在胶盒与胶刷连接的管线上，胶刷的底座穿在第一滑动光杆上，胶刷给进机构的传动丝杆与胶刷的底座螺纹连接；砂盒与喷砂器通过砂粒输送管线连接，空气压缩机通过风线与砂粒输送管线连接，喷砂移动座内设置有砂粒喷嘴，单粒装砂管与砂粒喷嘴连接，喷砂移动座穿在第二滑动光杆上，喷砂给进机构的传动丝杆与喷砂移动座螺纹连接；套管安装在旋转支架上，胶刷和喷砂器分别靠近套管设置，喷砂器可将砂粒喷到套管上，胶刷的刷毛恰好与套管接触。本发明实现了油田套管自动刷胶和喷砂，整个过程自动实现，整个过程中刷胶和喷砂均匀，标准性化程度高。

Description

油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置

一、     技术领域：

本发明涉及的是石油与天然气固井工艺过程提高套管与水泥环的胶结强度而设计的增强套管表面粗糙度的装置，具体涉及的是油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置。

二、背景技术：

在油田固井过程中技术领域中，对于一些地层，特别是固井效果较差层段多使用粘砂套管（在套管表面刷胶、洒砂粒提高套管表面粗糙度）固井以提高水泥环与套管表面的胶结强度，进而提高油水井固井质量。目前，对于油田套管粘胶-粘砂多是通过工人的手动操作，即先通过人工在套管表面刷胶，之后通过随机洒砂粒的方式将规则不等的砂粒洒在粘胶表面。该方法制作的粘砂套管存在以下几个方面的问题：

（1）砂粒粒径大小不等，固井时水泥环与粘砂砂粒胶结不均匀；

（2）在泥浆顶替过程中，小粒径砂粒被泥浆滞留层淹没，无法实现胶结；

（3）人工刷胶、布砂不均匀，出现胶层薄厚布砂密度等不均，脱砂现象严重。

三、发明内容：

本发明的目的是提供油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置，它用于解决现有技术中采用人工在固井套管外刷胶、粘砂不均匀、效果不好的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置包括刷胶系统、喷砂系统、旋转支架，刷胶系统包括胶盒、胶刷、注胶控制装置、胶刷给进机构，胶刷给进机构由第一双向电机、第一传动轴、第一万向轴、第一传动丝杆依次连接组成， 胶盒与胶刷通过管线连接，注胶控制装置串接在胶盒与胶刷连接的管线上，胶刷的底座穿在第一滑动光杆上，胶刷给进机构的传动丝杆与胶刷的底座螺纹连接；喷砂系统包括空气压缩机、砂盒、喷砂器、喷砂给进机构，喷砂给进机构由第二双向电机、第二传动轴、第二万向轴、第二传动丝杆依次连接组成，砂盒与喷砂器通过砂粒输送管线连接，空气压缩机通过风线与砂粒输送管线连接，喷砂器由单粒装砂管、砂粒喷嘴、喷砂移动座构成，单粒装砂管位于喷砂移动座外，喷砂移动座内设置有砂粒喷嘴，单粒装砂管与砂粒喷嘴连接，喷砂移动座穿在第二滑动光杆上，喷砂给进机构的传动丝杆与喷砂移动座螺纹连接；套管安装在旋转支架上，套管的一端与旋转支架的电动转盘螺纹连接，套管另一端与旋转支架的轴承和轴承固定杆安装在一起；胶刷和喷砂器分别靠近套管设置，喷砂器可将砂粒喷到套管上，胶刷的刷毛恰好与套管接触。

上述方案中旋转支架由步进电机、电动转盘、轴承、轴承固定杆均水平安装在支撑架上构成，步进电机、电动转盘设置在支撑架的一侧，轴承、轴承固定杆设置在支撑架的另一侧，步进电机连接电动转盘，套管安装在电动转盘与轴承固定杆之间。

上述方案中注胶控制装置包括流量计、压力计及流量控制阀门。

上述方案中砂粒喷嘴在喷砂移动座上面交错排列。

上述方案中砂盒连接砂粒分选系统，砂粒分选系统包括多级振动筛、分级砂粒容器、砂粒流量控制装置，分级砂粒容器内安装多级振动筛，分级砂粒容器设有多级出口，每级出口分别外接砂粒输送管线，各砂粒输送管线均连接到砂盒，各砂粒输送管线上均设置砂粒流量控制装置，砂粒分选系统主要是分选粘砂砂粒，确保任意级粘砂砂粒尺寸接近。

上述方案中砂粒流量控制装置包括流量计、压力计及砂粒流量控制阀门。

有益效果：

1、本发明实现了油田套管自动刷胶和喷砂，整个过程自动实现，刷胶和喷砂时胶刷和喷砂器均进行直线运动，被刷的套管在电动转盘的带动下进行旋转，由于胶刷和喷砂器仅进行直线运动，可确保整个刷胶过程中刷胶和喷砂的均匀性，标准性化程度高。

2、本发明将套管可拆卸地安装在旋转支架中间，旋转支架的支撑架没有长度的限制，旋转支架的长度可依套管长度自由调节，可对任意长度的套管进行刷胶和喷砂。

3、本发明能够制备不同粘砂分布密度与粒径尺寸的油田粘砂套管。

4、本发明可实现不同尺寸粒径砂粒均匀布置在套管表面。

四、附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中套管、轴承、轴承固定杆安装结构示意图；

图3是本发明中喷砂器喷嘴布置示意图；

图4是本发明中单粒装砂管的结构示意图；

图5是本发明中砂粒分选系统的结构示意图。

1胶盒；2胶刷；3 注胶控制装置；4第一双向电机；5第一传动轴；6第一万向轴；7第一传动丝杆；8第一滑动光杆； 9砂盒；10单粒装砂管；11 喷砂移动座；12砂粒喷嘴；13第二双向电机；14第二传动轴；15第二万向轴；16第二传动丝杆；17第二滑动光杆；18套管；19电动转盘；20轴承；21轴承固定杆； 22支撑架； 23振动筛； 24分级砂粒容器； 25砂粒流量控制装置； 26空气压缩机； 27气动阀门；28供电装置。

五、具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，这种油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置包括刷胶系统、喷砂系统、旋转支架。其中刷胶系统包括胶盒1、胶刷2、注胶控制装置3、胶刷给进机构，胶刷给进机构由第一双向电机4、第一传动轴5、第一万向轴6、第一传动丝杆7依次连接组成， 胶盒1与胶刷2通过管线连接，注胶控制装置3串接在胶盒1与胶刷2连接的管线上，胶刷2的底座穿在第一滑动光杆8上，胶刷给进机构的第一传动丝杆7与胶刷2的底座螺纹连接，第一传动丝杆7转动时，胶刷2随着做直线运动。注胶控制装置3包括流量计、压力计及流量控制阀门。

胶刷给进机构的第一双向电机4连接第一传动轴5，第一传动轴5连接第一万向轴6，第一万向轴6连接第一传动丝杆7，第一双向电机4带动第一传动丝杆7转动，第一传动丝杆7带动胶刷2做直线运动，胶刷给进机构为胶刷2沿光杆滑动提供动力。

喷砂系统包括空气压缩机26、砂盒9、喷砂器、喷砂给进机构、旋转支架，喷砂给进机构由第二双向电机13、第二传动轴14、第二万向轴15、第二传动丝杆16依次连接组成；砂盒9与喷砂器通过砂粒输送管线连接，空气压缩机26通过风线与砂粒输送管线连接，砂粒输送管线上安装气动阀门27，喷砂器由单粒装砂管10、砂粒喷嘴12、喷砂移动座11构成，单粒装砂管10位于喷砂移动座11外，喷砂移动座11内设置有砂粒喷嘴12，如图3所示，喷砂喷嘴12在喷砂移动座11上面交错排列，单粒装砂管10与砂粒喷嘴12连接，单粒装砂管10的个数与砂粒喷嘴12的个数相同，一对一连接，如图4所示，单粒装砂管10的内径与砂粒的内径相同，单粒装砂管10内只容一个一个的砂粒顺次通过，喷砂移动座11穿在第二滑动光杆17上，喷砂给进机构的第二传动丝杆16与喷砂移动座11螺纹连接，第二传动丝杆16转动时，喷砂器随着做直线运动。 

喷砂给进机构的第二双向电机13连接第二传动轴14，第二传动轴14连接第二万向轴15，第二万向轴15连接第二传动丝杆16，第二双向电机13带动第二传动丝杆16转动，第二传动丝杆16带动喷砂器做直线运动，喷砂给进机构为喷砂器沿光杆滑动提供动力。

本发明中砂盒9内的砂可以是预置好的单一粒径的砂，砂在空气压缩机26供的高压风的吹动下进入单粒装砂管10内，砂粒在单粒装砂管10中进行单粒排列，经由砂粒喷嘴12喷出，可使喷砂均匀；本发明还可以为砂盒9连接砂粒分选系统，由砂粒分选系统筛选砂粒，将筛选后的某个粒径的砂粒输送到砂盒9，如图5所示，砂粒分选系统包括多级振动筛23、分级砂粒容器24、砂粒流量控制装置25、供电装置28组成，多级振动筛23设置为2-4级，分级砂粒容器24内安装多级振动筛23，分级砂粒容器24设有多级出口，每级出口分别外接砂粒输送管线，各砂粒输送管线均连接到砂盒9，各砂粒输送管线上均设置砂粒流量控制装置25，砂粒分选系统主要是分选粘砂砂粒，确保任意级粘砂砂粒尺寸接近，由于分级砂粒容器24设有多级出口，通过砂粒流量控制装置25控制各个多级出口的砂粒外输，当选定某个粒径的砂粒，将相应的砂粒流量控制装置25开启，其它的砂粒流量控制装置25关闭。砂粒流量控制装置25包括流量计、压力计及砂粒流量控制阀门。

砂粒筛选系统的工作过程为：初始砂粒被输送至振动筛23，振动筛23对初始砂粒进行筛选分级，不同粒径的砂粒输送至分级砂粒容器24中，分级后砂粒经砂粒流量控制装置25输送至高压喷砂管线中。供电装置28对振动筛23提供动力，砂粒流量控制装置25对分级后的砂粒流动实施压力及流量控制。

旋转支架由步进电机、电动转盘19、轴承20、轴承固定杆21均水平安装在支撑架22上构成，步进电机、电动转盘19设置在支撑架22的一侧，轴承20、轴承固定杆21设置在支撑架22的另一侧，步进电机连接电动转盘19，旋转支架的中间是断开的，当对套管18刷胶和喷砂时，将套管18安装在电动转盘19与轴承固定杆21之间，具体是将套管18的一端与电动转盘19螺纹连接，套管18的另一端与轴承固定杆21连接，如图2所示，套管18与轴承固定杆21之间设置滚动轴承20，由于套管18与轴承固定杆21之间设置滚动轴承20，套管18转动时，轴承固定杆21并不随着套管18转动。胶刷2和喷砂器分别靠近套管18设置，具体是将第一滑动光杆8和第二滑动光杆17固定于套管18的上下两侧，以喷砂器可将砂粒喷到套管18上，胶刷2的刷毛恰好与套管18接触为宜。

本发明开始工作前，先将套管与电动转盘丝扣连接并固定于旋转支架上，开启电动转盘14使得套管做匀速转动。胶盒4装入胶体开启注胶控制装置5，打开胶刷给进机构的第一双向电机9，使得胶刷匀速沿轴滑动并对套管进行刷胶。

启动砂粒分选系统以及空气压缩机26，打开气动阀门，单粒装砂管10内进砂，开启喷砂给进机构中的第二双向电机13，喷砂器匀速沿光杆滑动开始对刷胶后的套管18进行喷砂。

当胶刷2以及喷砂器运行至套管末端则完成一次套管的粘砂工作，此时关闭注胶控制装置3和空气压缩机26，同时改变第一双向电机4、第二双向电机13的转动方向，使得刷胶系统与喷砂系统自行运行至初始端。

Claims (6)

1.一种油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置，其特征在于：这种油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置包括刷胶系统、喷砂系统、旋转支架，刷胶系统包括胶盒（1）、胶刷（2）、注胶控制装置（3）、胶刷给进机构，胶刷给进机构由第一双向电机（4）、第一传动轴（5）、第一万向轴（6）、第一传动丝杆（7）依次连接组成， 胶盒（1）与胶刷（2）通过管线连接，注胶控制装置（3）串接在胶盒（1）与胶刷（2）连接的管线上，胶刷（2）的底座穿在第一滑动光杆（8）上，胶刷给进机构的传动丝杆（7）与胶刷（2）的底座螺纹连接；喷砂系统包括空气压缩机（26）、砂盒（9）、喷砂器、喷砂给进机构，喷砂给进机构由第二双向电机（13）、第二传动轴（14）、第二万向轴（15）、第二传动丝杆（16）依次连接组成，砂盒（9）与喷砂器通过砂粒输送管线连接，空气压缩机（26）通过风线与砂粒输送管线连接，喷砂器由单粒装砂管（10）、砂粒喷嘴（12）、喷砂移动座（11）构成，单粒装砂管（10）位于喷砂移动座（11）外，喷砂移动座（11）内设置有砂粒喷嘴（12），单粒装砂管（10）与砂粒喷嘴（12）连接，喷砂移动座（11）穿在第二滑动光杆（17）上，喷砂给进机构的传动丝杆（16）与喷砂移动座（11）螺纹连接；套管（18）安装在旋转支架上，套管（18）的一端与旋转支架的电动转盘（19）螺纹连接，套管（18）另一端与旋转支架的轴承（20）和轴承固定杆（21）安装在一起；胶刷（2）和喷砂器分别靠近套管（18）设置，喷砂器可将砂粒喷到套管（18）上，胶刷（2）的刷毛恰好与套管（18）接触。

2.根据权利要求1所述的油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置，其特征在于：所述的旋转支架由步进电机、电动转盘（19）、轴承（20）、轴承固定杆（21）均水平安装在支撑架（22）上构成，步进电机、电动转盘（19）设置在支撑架（22）的一侧，轴承（20）、轴承固定杆（21）设置在支撑架（22）的另一侧，步进电机连接电动转盘（19），套管（18）安装在电动转盘（19）与轴承固定杆（21）之间。

3.根据权利要求1所述的油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置，其特征在于：所述的注胶控制装置（3）包括流量计、压力计及流量控制阀门。

4.根据权利要求2或3所述的油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置，其特征在于：所述的砂粒喷嘴（12）在喷砂移动座上面交错排列。

5.根据权利要求4所述的油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置，其特征在于：所述的砂盒（9）连接砂粒分选系统，砂粒分选系统包括多级振动筛（23）、分级砂粒容器（24）、砂粒流量控制装置（25），分级砂粒容器（24）内安装多级振动筛（23），分级砂粒容器（24）设有多级出口，每级出口分别外接砂粒输送管线，各砂粒输送管线均连接到砂盒（9），各砂粒输送管线上均设置砂粒流量控制装置（25）。

6.根据权利要求5所述的油田固井套管外表面自动粘胶-粘砂装置，其特征在于：所述的砂粒流量控制装置（25）包括流量计、压力计及砂粒流量控制阀门。

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