CN113829490B - 一种套管预制水泥环固井设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固井方法技术领域，且公开了一种套管预制水泥环固井设备，包括底座，底座顶端固定安装有外壳，所述底座左侧顶端固定安装有土工布卷，所述土工布卷右侧固定安装有导布架，所述底座顶端活动连接有传送带，该套管预制水泥环固井设备及方法，通过第三电机带着导线轮转动，导线轮对导线进行缠绕，通过导轮改变导线的方向，然后导线将会拉动第二内柱上移，第二内柱固定安装有第一固定块，第一固定块活动连接有抓钩，抓钩另一侧与固定杆活动连接，固定杆顶部与第二固定块固定连接，且第二固定块顶端固定安装于第二外柱，所以当第二内柱上下移动时，抓钩便可以进行开合，进而达到了对套管的抓取效果。

Description

一种套管预制水泥环固井设备及方法

技术领域

本发明涉及固井方法技术领域，具体为一种套管预制水泥环固井设备及方法。

背景技术

固井，向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业，是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节，它包括下套管和注水泥，固井技术是多学科的综合应用技术，具有系统性、一次性和时间短的特点，固井的主要目的是保护和支撑油气井内的套管，封隔油、气和水等地层。

目前，公知的固井技术中，施工的基本方针仍然是压稳、居中、替净、密封的措施，无法确保水泥环的均匀和良好胶结，本技术可以有效确保套管外水泥环均匀分布，确保第一界面胶结良好。因此对高可靠性产品的需求迫在眉睫，故而我们提出了一种套管预制水泥环固井设备及方法来解决以上的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种套管预制水泥环固井设备及方法，具备套管外水泥环均匀分布胶结良好的优点，解决了传统固井技术无法确保水泥环的均匀和良好胶结的问题。

(二)技术方案

为实现上述套管外水泥环均匀分布胶结良好的目的，本发明提供如下技术方案：一种套管预制水泥环固井设备，包括底座，底座顶端固定安装有外壳，所述底座左侧顶端固定安装有土工布卷，所述土工布卷右侧固定安装有导布架，所述底座顶端活动连接有传送带，所述传送带左右两侧内壁均活动连接有辊轴，所述底座顶端固定安装有第一电机，所述底座顶端右侧固定安装有V型导布架，所述外壳正面固定安装有水泥干粉罐，所述底座右侧固定安装有第二电机，所述第二电机输出轴外壁固定安装有第一外柱，所述第一外柱内壁活动连接有第一内柱，所述第一内柱顶端活动连接有套管，所述套管左右两侧均活动连接有抓钩，所述抓钩顶端靠近套管垂直中心线的一侧活动连接有第一固定块，所述抓钩顶端远离套管垂直中心线的一侧活动连接有固定杆，所述固定杆顶端活动连接有第二固定块，所述第一固定块顶端固定安装有第二内柱，所述第二内柱外壁活动连接有第二外柱，所述第二外柱顶端固定安装有导线，所述第二外柱右侧固定安装有连接杆，所述连接杆顶端左右两侧均固定安装有导轮，所述连接杆右侧固定安装有主杆，所述主杆底端固定安装有固定座，所述固定座内壁左侧固定安装有第三电机，所述第三电机输出轴外壁固定安装有导线轮。

优选的，所述导布架顶部安装有数量为两个的导布轮，且导布轮成上下分布，使得土工布在传送过程中避免折叠。

优选的，所述V型导布架包括有架子座，所述架子座的顶部固定安装有五个支架，所述支架的顶部固定安装有支架座，所述支架座的两侧均固定安装有侧翼块，所述侧翼块的表面转动连接有转动辊，两个所述侧翼块之间的夹角由左向右角度依次减小，使得土工布可以逐步进行对折，大大减少土工布在传送过程中的摩擦力。

优选的，所述第一电机输出轴外壁与右侧的所述辊轴固定连接，使得第一电机可以带动右侧的所述辊轴转动，从而带动传送带工作。

优选的，所述第一内柱外壁和第一外柱均开设有上下方向的槽，且第一内柱顶部设置有固定钩，使得第一外柱可带动第一内柱旋转，第一内柱减小与套管脱落的可能性。

优选的，所述主杆底部左右两侧和顶部左侧均固定安装有支撑杆，底部两侧支撑杆的另一端与固定座固定连接，顶部左侧支撑杆的另一端与连接杆固定连接，有效的增强了结构的稳定性。

优选的，所述导轮与导线远离第二内柱的一端活动连接，使得导轮可以带动导线。

基于所述的一种套管预制水泥环固井设备，对此提出一种套管预制水泥环外层土工布成型并缠绕的方法，包括以下步骤：

S1：控制第一电机的运行带着辊轴转动，传送带也会随之对土工布卷2外侧缠绕的土工布进行输送，同时控制第二电机运行，并带着套管转动；

S2：按照配方生产出水泥粉浆，并将水泥粉浆倒入水泥干粉罐中，通过控制水泥干粉罐底部的阀门控制水泥粉浆掉落在被输送的土工布表面上；

S3：在S2基础上，含有水泥粉浆的土工布经过V型导布架，其中两个侧翼块之间的夹角由左向右角度依次减小，含有水泥粉浆的土工布慢慢的逐步进行对折，最终土工布对折成型，水泥粉浆也会被土工布包住并渗出；

S4：在S2基础上，将含有水泥粉浆的土工布固定在套管的底端外侧，套管的转动会对土工布不停的缠绕；

S5：在S3和S4的基础上，含有水泥粉浆的土工布会预置绕设在套管外，套管下井，正常固井施工，水泥浆稠化凝结，完成固井。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种套管预制水泥环固井设备及方法，具备以下有益效果：

1、该套管预制水泥环固井设备及方法，通过第三电机带着导线轮转动，导线轮对导线进行缠绕，通过导轮改变导线的方向，然后导线将会拉动第二内柱上移，第二内柱固定安装有第一固定块，第一固定块活动连接有抓钩，抓钩另一侧与固定杆活动连接，固定杆顶部与第二固定块固定连接，且第二固定块顶端固定安装于第二外柱，所以当第二内柱上下移动时，抓钩便可以进行开合，进而达到了对套管的抓取效果。

2、该套管预制水泥环固井设备及方法，土工布卷上的土工布通过导布架传送到传送带上，由于第一电机带动辊轴，且辊轴位于传送带左右两侧内壁，所以传送带也会进行旋转，在此期间，水泥干粉罐会将水泥干粉均匀的洒在土工布上，当土工布经过V型导布架时，由于V型导布架的特殊结构，土工布会慢慢对折，并将水泥干粉包裹于其中，当套管转动时，便会将包裹有水泥干粉的土工布包裹在外壁，使得套管外的水泥环可以达到分布均匀的效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1中A处放大结构示意图；

图3为本发明图1中V型导布架结构立体图。

图中：1、底座；2、土工布卷；3、导布架；4、传送带；5、辊轴；6、第一电机；7、外壳；8、水泥干粉罐；9、V型导布架；90、架子座；91、支架；92、支架座；93、侧翼块；94、转动辊；10、第二电机；11、第一外柱；12、第一内柱；13、套管；14、抓钩；15、第一固定块；16、固定杆；17、第二固定块；18、第二内柱；19、第二外柱；20、连接杆；21、导轮；22、导线；23、主杆；24、第三电机；25、固定座；26、导线轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种套管预制水泥环固井设备，包括底座1，底座1顶端固定安装有外壳7，底座1左侧顶端固定安装有土工布卷2，土工布卷2右侧固定安装有导布架3，底座1顶端活动连接有传送带4，传送带4左右两侧内壁均活动连接有辊轴5，底座1顶端固定安装有第一电机6，底座1顶端右侧固定安装有V型导布架9，V型导布架9包括有架子座90，架子座90的顶部固定安装有五个支架91，支架91的顶部固定安装有支架座92，支架座92的两侧均固定安装有侧翼块93，侧翼块93的表面转动连接有转动辊94，两个侧翼块93之间的夹角由左向右角度依次减小，使得土工布可以逐步进行对折，大大减少土工布在传送过程中的摩擦力，外壳7正面固定安装有水泥干粉罐8，底座1右侧固定安装有第二电机10，第二电机10输出轴外壁固定安装有第一外柱11，第一外柱11内壁活动连接有第一内柱12，第一内柱12顶端活动连接有套管13，套管13左右两侧均活动连接有抓钩14，抓钩14顶端靠近套管13垂直中心线的一侧活动连接有第一固定块15，抓钩14顶端远离套管13垂直中心线的一侧活动连接有固定杆16，固定杆16顶端活动连接有第二固定块17，第一固定块15顶端固定安装有第二内柱18，第二内柱18外壁活动连接有第二外柱19，第二外柱19顶端固定安装有导线22，第二外柱19右侧固定安装有连接杆20，连接杆20顶端左右两侧均固定安装有导轮21，连接杆20右侧固定安装有主杆23，主杆23底端固定安装有固定座25，固定座25内壁左侧固定安装有第三电机24，第三电机24输出轴外壁固定安装有导线轮26，导布架3顶部安装有数量为两个的导布轮，且导布轮成上下分布，使得土工布在传送过程中避免折叠，第一电机6输出轴外壁与右侧的所述辊轴5固定连接，使得第一电机6可以带动右侧的所述辊轴5转动，从而带动传送带4工作，第一内柱12外壁和第一外柱11均开设有上下方向的槽，且第一内柱12顶部设置有固定钩，使得第一外柱11可带动第一内柱12旋转，第一内柱12减小与套管13脱落的可能性，主杆23底部左右两侧和顶部左侧均固定安装有支撑杆，底部两侧支撑杆的另一端与固定座25固定连接，顶部左侧支撑杆的另一端与连接杆20固定连接，有效的增强了结构的稳定性，导轮21与导线22远离第二内柱18的一端活动连接，使得导轮21可以带动导线22。

基于所述的一种套管预制水泥环固井设备，对此提出一种套管预制水泥环外层土工布成型并缠绕的方法，包括以下步骤：

S1：控制第一电机6的运行带着辊轴5转动，传送带4也会随之对土工布卷2外侧缠绕的土工布进行输送，同时控制第二电机10运行，并带着套管13转动；

S2：按照配方生产出水泥粉浆，并将水泥粉浆倒入水泥干粉罐8中，通过控制水泥干粉罐8底部的阀门控制水泥粉浆掉落在被输送的土工布表面上；

S3：在S2基础上，含有水泥粉浆的土工布经过V型导布架9，其中两个侧翼块93之间的夹角由左向右角度依次减小，含有水泥粉浆的土工布慢慢的逐步进行对折，最终土工布对折成型，水泥粉浆也会被土工布包住并渗出；

S4：在S2基础上，将含有水泥粉浆的土工布固定在套管13的底端外侧，套管13的转动会对土工布不停的缠绕；

S5：在S3和S4的基础上，含有水泥粉浆的土工布会预置绕设在套管13外，套管13下井，正常固井施工，水泥浆稠化凝结，完成固井。

工作原理:由图1-3可知，第三电机24带着导线轮26转动，导线轮26对导线22进行缠绕，通过导轮21改变导线22的方向，然后导线22将会拉动第二内柱18上移，第二内柱18固定安装有第一固定块15，第一固定块15活动连接有抓钩14，抓钩14另一侧与固定杆16活动连接，固定杆16顶部与第二固定块17固定连接，且第二固定块17顶端固定安装于第二外柱19，所以当第二内柱18上下移动时，抓钩14便可以进行开合，进而达到了对套管13的抓取效果，土工布卷2上的土工布通过导布架3传送到传送带4上，由于第一电机6带动辊轴5，且辊轴5位于传送带4左右两侧内壁，所以传送带4也会进行旋转，在此期间，水泥干粉罐8会将水泥干粉均匀的洒在土工布上，当土工布经过V型导布架9时，由于V型导布架9的特殊结构，土工布会慢慢对折，并将水泥干粉包裹于其中，由于第二电机10的旋转带动第一外柱11的旋转，由于第一外柱11内壁活动连接有第一内柱12，且第一外柱11内壁和第一内柱12外壁均开设有上下方向的槽，所以第一内柱12随之旋转，与第一内柱12顶端活动连接的套管13也开始旋转，由于抓钩14和第一内柱12顶端的固定钩，套管13的固定也更加稳定，随即套管13便将包裹有水泥干粉的土工布缠绕于外壁，使得套管13外的水泥环可以达到分布均匀的效果。

综上所述，该套管预制水泥环固井设备及方法，第三电机24带着导线轮26转动，导线轮26对导线22进行缠绕，通过导轮21改变导线22的方向，然后导线22将会拉动第二内柱18上移，第二内柱18固定安装有第一固定块15，第一固定块15活动连接有抓钩14，抓钩14另一侧与固定杆16活动连接，固定杆16顶部与第二固定块17固定连接，且第二固定块17顶端固定安装于第二外柱19，所以当第二内柱18上下移动时，抓钩14便可以进行开合，进而达到了对套管13的抓取效果，土工布卷2上的土工布通过导布架3传送到传送带4上，由于第一电机6带动辊轴5，且辊轴5位于传送带4左右两侧内壁，所以传送带4也会进行旋转，在此期间，水泥干粉罐8会将水泥干粉均匀的洒在土工布上，当土工布经过V型导布架9时，由于V型导布架9的特殊结构，土工布会慢慢对折，并将水泥干粉包裹于其中，当套管13转动时，便会将包裹有水泥干粉的土工布包裹在外壁，使得套管13外的水泥环可以达到分布均匀的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种套管预制水泥环固井设备，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)顶端固定安装有外壳(7)，所述底座(1)左侧顶端固定安装有土工布卷(2)，所述土工布卷(2)右侧固定安装有导布架(3)，所述底座(1)顶端活动连接有传送带(4)，所述传送带(4)左右两侧内壁均活动连接有辊轴(5)，所述底座(1)顶端固定安装有第一电机(6)，所述底座(1)顶端右侧固定安装有V型导布架(9)，所述外壳(7)正面固定安装有水泥干粉罐(8)，所述底座(1)右侧固定安装有第二电机(10)，所述第二电机(10)输出轴外壁固定安装有第一外柱(11)，所述第一外柱(11)内壁活动连接有第一内柱(12)，所述第一内柱(12)顶端活动连接有套管(13)，所述套管(13)左右两侧均活动连接有抓钩(14)，所述抓钩(14)顶端靠近套管(13)垂直中心线的一侧活动连接有第一固定块(15)，所述抓钩(14)顶端远离套管(13)垂直中心线的一侧活动连接有固定杆(16)，所述固定杆(16)顶端活动连接有第二固定块(17)，所述第一固定块(15)顶端固定安装有第二内柱(18)，所述第二内柱(18)外壁活动连接有第二外柱(19)，所述第二外柱(19)顶端固定安装有导线(22)，所述第二外柱(19)右侧固定安装有连接杆(20)，所述连接杆(20)顶端左右两侧均固定安装有导轮(21)，所述连接杆(20)右侧固定安装有主杆(23)，所述主杆(23)底端固定安装有固定座(25)，所述固定座(25)内壁左侧固定安装有第三电机(24)，所述第三电机(24)输出轴外壁固定安装有导线轮(26)。

2.根据权利要求1所述的一种套管预制水泥环固井设备，其特征在于：所述导布架(3)顶部安装有数量为两个的导布轮，且导布轮成上下分布。

3.根据权利要求1所述的一种套管预制水泥环固井设备，其特征在于：所述V型导布架(9)包括有架子座(90)，所述架子座(90)的顶部固定安装有五个支架(91)，所述支架(91)的顶部固定安装有支架座(92)，所述支架座(92)的两侧均固定安装有侧翼块(93)，所述侧翼块(93)的表面转动连接有转动辊(94)，两个所述侧翼块(93)之间的夹角由左向右角度依次减小。

4.根据权利要求1所述的一种套管预制水泥环固井设备，其特征在于：所述第一电机(6)输出轴外壁与右侧的所述辊轴(5)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种套管预制水泥环固井设备，其特征在于：所述第一内柱(12)外壁和第一外柱(11)均开设有上下方向的槽，且第一内柱(12)顶部设置有固定钩。

6.根据权利要求1所述的一种套管预制水泥环固井设备，其特征在于：所述主杆(23)底部左右两侧和顶部左侧均固定安装有支撑杆，底部两侧支撑杆的另一端与固定座(25)固定连接，顶部左侧支撑杆的另一端与连接杆(20)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种套管预制水泥环固井设备，其特征在于：所述导轮(21)与导线(22)远离第二内柱(18)的一端活动连接。

8.根据权利要求1所述的一种套管预制水泥环固井设备，对此提出一种套管预制水泥环外层土工布成型并缠绕的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：控制第一电机(6)的运行带着辊轴(5)转动，传送带(4)也会随之对土工布卷(2)外侧缠绕的土工布进行输送，同时控制第二电机(10)运行，并带着套管(13)转动；

S2：按照配方生产出水泥粉浆，并将水泥粉浆倒入水泥干粉罐(8)中，通过控制水泥干粉罐(8)底部的阀门控制水泥粉浆掉落在被输送的土工布表面上；

S3：在S2基础上，含有水泥粉浆的土工布经过V型导布架(9)，其中两个侧翼块(93)之间的夹角由左向右角度依次减小，含有水泥粉浆的土工布慢慢的逐步进行对折，最终土工布对折成型，水泥粉浆也会被土工布包住并渗出；

S4：在S2基础上，将含有水泥粉浆的土工布固定在套管(13)的底端外侧，套管(13)的转动会对土工布不停的缠绕；

S5：在S3和S4的基础上，含有水泥粉浆的土工布会预置绕设在套管(13)外，套管(13)下井，正常固井施工，水泥浆稠化凝结，完成固井。

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