CN112824046B - 油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头及其防堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头及其防堵方法，包括调整结构，设于调整结构上的传动结构，及设于传动结构前端的堵头结构；调整结构，包括安装底座，及设于安装底座上的安装座；传动结构，包括水平向设于安装座上的直线轴承，直线轴承内设有一水平向的通气导杆，通气导杆内具有一压缩气体通道，压缩气体通道的后端连通有充气孔，通气导杆的后端连有气缸；堵头结构，包括连于通气导杆前端上的锥形堵头，及连于锥形堵头前端上的气囊堵头，气囊堵头与压缩气体通道的前端连通，锥形堵头内设有旋转机构，通过旋转机构使锥形堵头连于通气导杆前端。本发明解决现有的钢管内壁防砂装置贴合性差、耐用性差或需要人工安装等问题。

Description

油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头及其防堵方法

技术领域

本发明涉及石油开采用油套管产品的管体螺纹喷砂加工技术，更具体地说，涉及一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头及其防堵方法。

背景技术

油套管产品是石油天然气勘探开发的必须物资，油套管通过内外螺纹连接成管柱，形成石油天然气的开采通道。因为需要反复使用，油套管螺纹在大扭矩的使用条件下应具备一定的抗粘扣性能，一般套管3上2卸、油管8上7卸不粘扣失效。为了达到这一性能，生产厂采用多种表面处理方式，提高内外螺纹配合时的润滑程度，对外螺纹表面喷砂处理也是其中常用的一种方式，特别是高Cr钢、镍基合金油套管产品，外螺纹喷砂是提高其抗粘扣能力的必须工序。但是，在喷砂过程中，砂砾经高压气体带出，除了在螺纹表面工作以外，避免不了有一些会进入钢管内部，吸附在钢管内壁，残留在内壁的砂砾若不清除干净，会导致污染油气钻采施工液体、堵塞油气产层缝隙等异常，所以在油套管外螺纹喷砂加工过程中，钢管内表需要安装一个防砂的装置。

在现有钢管内表防砂装置方面的专利申请中，如专利申请号201120453238.1所公开油套管用移动式喷砂机，但该技术中并没有涉及油套管内壁防砂的技术细节。

如专利申请号201210214019.7所公开自动管端螺纹喷砂机，采用的是一种固定式自动控制管端螺纹喷砂机技术，但该技术中同样没有涉及油套管内壁防砂的技术细节。

如专利申请号201520334375.1所公开管端螺纹喷砂机，采用的是一种固定式自动控制管端螺纹喷砂机，技术中提及了产品内密封装置，主要用于防止砂砾进入钢管内部，但只提到密封装置可上下调整高度，没有提及该密封装置详细的结构细节。

如专利申请号201520730356.0所公开一种钢管外螺纹喷砂用防护装置，是一种采用管塞封堵油套管端口的方案，管塞采用梯形、齿形、圆弧形的凸体塞头形状，这种方式需要人工上卸，且由于油套管内径存在椭圆等情况，不会是理论意义上的圆形，这样形式并不能很好的与钢管内壁完全贴合，仍有存在漏砂的异常。

如专利申请号201610427248.5所公开一种用于数控机床的管体螺纹表面自动化喷砂装置，是一种基于数控机床控制方式的喷砂机技术，该技术中提及了管端密封装置，采用圆形或圆锥形高分子材料制成，通过与管端的接触实现密封，但这种方式同样存在因油套管内径椭圆、管端弯曲等原因造成的非完全贴合状态，同时高分子材料在使用过程中会与管端撞击摩擦而磨损，导致最终形成漏砂异常。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头及其防堵方法，解决现有的钢管内壁防砂装置贴合性差、耐用性差或需要人工安装等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头，包括调整结构，设于所述调整结构上的传动结构，及设于所述传动结构前端的堵头结构；

所述调整结构，包括安装底座，及设于所述安装底座上的安装座；

所述传动结构，包括水平向设于所述安装座上的直线轴承，所述直线轴承内设有一水平向的通气导杆，所述通气导杆内具有一压缩气体通道，所述压缩气体通道的后端连通有充气孔，所述通气导杆的后端连有气缸；

所述堵头结构，包括连于所述通气导杆前端上的锥形堵头，及连于所述锥形堵头前端上的气囊堵头，所述气囊堵头与所述压缩气体通道的前端连通，所述锥形堵头内设有旋转机构，通过所述旋转机构使所述锥形堵头连于所述通气导杆前端。

所述安装座具有两个，每个所述安装座内均设有调整弹簧，用以自动调整所述直线轴承的高度。

所述通气导杆的后端通过联接头连有气缸，所述联接头内还设有压缩弹簧。

所述联接头上还设有感应头，所述安装座上设有导向板，所述感应头沿所述导向板轴向移动。

所述锥形堵头，包括前端锥堵，及通过螺纹连接于所述前端锥堵尾部上的后端锥堵，所述气囊堵头通过螺栓连于所述前端锥堵的头部，所述后端锥堵的尾部通过螺钉连有端盖。

所述旋转机构设于所述后端锥堵内，包括套设于所述通气导杆前端上的前轴承和后轴承，所述前轴承与所述后轴承之间设有隔套，所述前轴承与所述后轴承的外侧部各设有一轴用挡圈。

所述螺栓为中空结构，用以与所述压缩气体通道的前端连通。

所述通气导杆通过导向套设于所述直线轴承内。

所述气囊堵头为高强度耐磨橡胶材质制成，所述锥形堵头为尼龙材质制成。

另一方面，一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头的防堵方法：

将需要外螺纹喷砂的油套管被辊道输送至喷砂机内，使油套管的端部套在所述气囊堵头，并继续过所述气囊堵头后与所述锥形堵头接触，进而推动所述通气导杆，通过所述通气导杆将推力传动至所述压缩弹簧和所述气缸，从而触发所述感应头的电气信号，进而停止辊道的输送；

所述气缸将所述通气导杆向前顶，使所述锥形堵头紧贴油管套的端部内壁，利用所述通气导杆内的所述压缩气体通道向所述气囊堵头内充气，所述气囊堵头膨胀，使其紧贴油管套的端部内壁上，油套管旋转，喷砂作业开始；

喷砂作业停止，油管套旋转停止，所述气囊堵头通过所述充气孔放气，泄气收缩，油管套经辊道输送退出喷砂机。

本发明所提供的一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头及其防堵方法，可以实现全自动操作，省去人工取放堵头过程，提高了生产节奏和作业安全；双堵头结构，特别是气囊堵头充气后的自适应全贴合，可以更有效的实现油套管内壁无喷砂后砂砾残留，省去人工内壁清扫砂砾的作业过程，提高了作业效率；换规格时，只需按照组距更换气囊堵头，其余机构不需要调整，极大提高了生产规格更换便利性；采用尼龙、高分子材料，堵头具备高耐磨性，提高了使用寿命；充分考虑了缓冲和调整机构，整体装置工作平稳，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明内壁组合式防砂堵头的结构示意图；

图2是图1中内壁组合式防砂堵头的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图2所示，本发明所提供的一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头，包括调整结构，设于所述调整结构上的传动结构，及设于所述传动结构前端的堵头结构。

较佳的，所述调整结构，包括安装底座1，及设于所述安装底座1上的两个安装座2，两个所述安装座2内均设有调整弹簧3，可以根据所述堵头结构与油套管100的受力情况自动调整所述直线轴承4的高度，进而调整所述直线轴承4内所述通气导杆5的高度，确保所述堵头结构与油套管100的中心一致。

较佳的，所述传动结构，包括水平向设于所述安装座2上的直线轴承4，所述直线轴承4内通过导向套设有一水平向的通气导杆5，所述直线轴承4主要确保所述通气导杆5在其内部可平稳的前后轴向运动。所述通气导杆5内具有一压缩气体通道6，所述压缩气体通道6的后端连通有充气孔7，可以通过所述充气孔7通气膨胀所述气囊堵头12、排气缩小所述气囊堵头12。所述通气导杆5的后端通过联接头8连有气缸9，所述联接头8内还设有压缩弹簧10，主要起到减缓所述通气导杆5对所述气缸9的冲击力。所述气缸9安装在最后端，主要起到将所述堵头结构顶向油套管100内壁，使其两者紧密贴合。所述联接头8上还设有感应头21，所述安装座2上设有导向板22，所述感应头21沿所述导向板22轴向移动。所述通气导杆5的前端部上还设有密封圈23，用以增加其密封性。

较佳的，所述堵头结构，包括连于所述通气导杆5前端上的锥形堵头，及通过螺栓11连于所述锥形堵头前端上的气囊堵头12，所述螺栓11为中空结构，使所述气囊堵头12与所述压缩气体通道6的前端连通，所述锥形堵头内设有旋转机构，通过所述旋转机构使所述锥形堵头连于所述通气导杆5前端。

较佳的，所述锥形堵头，包括前端锥堵13，及通过螺纹连接于所述前端锥堵13尾部上的后端锥堵14，所述气囊堵头12通过螺栓11连于所述前端锥堵13的头部，所述后端锥堵14的尾部通过螺钉15连有端盖16。

较佳的，所述旋转机构设于所述后端锥堵14内，包括套设于所述通气导杆5前端上的前轴承17和后轴承18，所述前轴承17与所述后轴承18之间设有隔套19，所述前轴承17与所述后轴承18的外侧部各设有一轴用挡圈20，所述锥形堵头通过所述前轴承17与所述后轴承18在工作时，可跟随油套管100旋转而一起旋转。而所述前轴承17与所述后轴承18通过所述隔套19、所述轴用挡圈20在所述通气导杆5前端上固定位置。

较佳的，所述气囊堵头12为高强度耐磨橡胶材质制成，具有较好的充气膨胀率，充气后与油套管100内壁完全适应贴合。所述锥形堵头为尼龙材质制成，不会碰伤油套管100端面。

较佳的，当油套管100换规格时，只需按照组距更换所述气囊堵头12的相应规格，其余机构不需要调整，极大提高了生产规格更换便利性。

本发明还提供了一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头的防堵方法：

将需要外螺纹喷砂的油套管100被辊道输送至喷砂机内，使油套管100的端部套在所述气囊堵头12，并继续过所述气囊堵头12后与所述锥形堵头接触，进而推动所述通气导杆5，通过所述通气导杆5将推力传动至所述压缩弹簧10和所述气缸9，从而触发所述感应头21的电气信号，进而停止辊道的输送。

再通过所述气缸9将所述通气导杆5向前顶，使所述锥形堵头紧贴油管套100的端部内壁，利用所述通气导杆5内的所述压缩气体通道6向所述气囊堵头12内充气，所述气囊堵头12膨胀，使其紧贴油管套100的端部内壁上，油套管100旋转，喷砂作业开始。

最后，喷砂作业停止，油管套100旋转停止，所述气囊堵头12通过所述充气孔7放气，泄气收缩，油管套100经辊道输送退出喷砂机。

综上所述，本发明所提供的一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头及其防堵方法，通过将气囊堵头与高分子管塞相结合，实现双密封形式，气囊堵头可自动充气和排气，解决现有的内壁防砂装置贴合性差、耐用性差或需要人工安装等问题。

实施例1

内壁直径为62.0mm的油管套100进行外螺纹喷砂处理：采用50×90规格气囊堵头12，可以有效封堵55～70mm内径，采用锥形堵头的前端直径为40mm，后端直径为200mm，内部装有前轴承17和后轴承18，φ40mm的通气导杆5安装在直线轴承4上，通过调整弹簧3安装在安装座2上，通气导杆5与气缸9通过联接头8相连，内部装有压缩弹簧10。油管套100进入喷砂机内部后，其端管部套在气囊堵头12上后顶住锥形堵头，使通气导杆5向后推动压缩弹簧10，这个过程中感应头13沿导向板12轴向运动，触发电气信号开关，油管套100停止输送，气缸9向前推进，使锥形堵头与油管套100管端内壁贴合，压缩空气从充气孔7经压缩气体通道6进入气囊堵头12内，使其膨胀与油管套100内壁紧密贴合，整个堵头结构形成工作状态。完成喷砂后，电气信号触发，气囊堵头12又通过充气孔7放气，泄气缩小，油管套100经辊道向外输送出喷砂机。

实施例2

内壁直径为124.26mm的油管套100进行外螺纹喷砂处理：与实施例1不同之处，采用105×130规格气囊堵头12，可以有效封堵110～155mm内径。同时考虑到内径较大，锥形堵头泄漏几率大，在通气导杆5上增加一充气孔7，用来每次喷砂结束后，喷气清扫前面气囊堵头12上残留的砂砾，提高气囊堵头12的清洁程度。

以上堵头使用过程均自动完成，不需要人工干预，极大加快了作业效率。同时堵砂效果良好，油管套内壁未有砂砾残留。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头，其特征在于：包括调整结构，设于所述调整结构上的传动结构，及设于所述传动结构前端的堵头结构；

所述调整结构，包括安装底座，及设于所述安装底座上的安装座；

所述传动结构，包括水平向设于所述安装座上的直线轴承，所述直线轴承内设有一水平向的通气导杆，所述通气导杆内具有一压缩气体通道，所述压缩气体通道的后端连通有充气孔，所述通气导杆的后端连有气缸；

所述堵头结构，包括连于所述通气导杆前端上的锥形堵头，及连于所述锥形堵头前端上的气囊堵头，所述气囊堵头与所述压缩气体通道的前端连通，所述锥形堵头内设有旋转机构，通过所述旋转机构使所述锥形堵头连于所述通气导杆前端，

所述锥形堵头，包括前端锥堵，及通过螺纹连接于所述前端锥堵尾部上的后端锥堵，所述气囊堵头通过螺栓连于所述前端锥堵的头部，所述后端锥堵的尾部通过螺钉连有端盖，

所述旋转机构设于所述后端锥堵内，包括套设于所述通气导杆前端上的前轴承和后轴承，所述前轴承与所述后轴承之间设有隔套，所述前轴承与所述后轴承的外侧部各设有一轴用挡圈，所述锥形堵头通过所述前轴承与所述后轴承在工作时，可跟随油套管旋转而一起旋转，

所述螺栓为中空结构，用以与所述压缩气体通道的前端连通。

2.如权利要求1所述的油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头，其特征在于：所述安装座具有两个，每个所述安装座内均设有调整弹簧，用以自动调整所述直线轴承的高度。

3.如权利要求1所述的油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头，其特征在于：所述通气导杆的后端通过联接头连有气缸，所述联接头内还设有压缩弹簧。

4.如权利要求3所述的油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头，其特征在于：所述联接头上还设有感应头，所述安装座上设有导向板，所述感应头沿所述导向板轴向移动。

5.如权利要求1所述的油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头，其特征在于：所述通气导杆通过导向套设于所述直线轴承内。

6.如权利要求1所述的油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头，其特征在于：所述气囊堵头为高强度耐磨橡胶材质制成，所述锥形堵头为尼龙材质制成。

7.一种用于如权利要求4所述的油套管外螺纹喷砂用内壁组合式防砂堵头的防堵方法，其特征在于：

将需要外螺纹喷砂的油套管被辊道输送至喷砂机内，使油套管的端部套在所述气囊堵头，并继续过所述气囊堵头后与所述锥形堵头接触，进而推动所述通气导杆，通过所述通气导杆将推力传动至所述压缩弹簧和所述气缸，从而触发所述感应头的电气信号，进而停止辊道的输送；

所述气缸将所述通气导杆向前顶，使所述锥形堵头紧贴油管套的端部内壁，利用所述通气导杆内的所述压缩气体通道向所述气囊堵头内充气，所述气囊堵头膨胀，使其紧贴油管套的端部内壁上，油套管旋转，喷砂作业开始；

喷砂作业停止，油管套旋转停止，所述气囊堵头通过所述充气孔放气，泄气收缩，油管套经辊道输送退出喷砂机。

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