專利名稱：套管外表面自動噴砂裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是石油與天然氣固井工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，具體涉及的是套管外表面自動噴砂裝置。背景技術：
在油田固井過程中技術領域中，對于一些地層，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套管外表面自動噴砂裝置，它用于解決現有技術中采用人工在刷膠后套管外灑砂粒，布砂不均勻，脫砂現象嚴重的問題。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是這種套管外表面自動噴砂裝置包括空氣壓縮機、砂盒、噴砂器、噴砂給進機構、旋轉支架，噴砂給進機構由雙向電機、傳動軸、萬向軸、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；噴砂器靠近套管設置，噴砂器可將砂粒噴到套管上。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一側，軸承、軸承固定桿設置在支撐架的另一側，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。上述方案中砂粒流量控制裝置包括流量計、壓力計及砂粒流量控制閥門。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。有益效果
I、本發明實現了油田套管自動噴砂，整個過程自動實現，噴砂時噴砂器進行直線運動，需要噴砂的套管在電動轉盤的帶動下進行旋轉，由于噴砂器僅進行直線運動，可確保整個噴砂過程中噴砂均勻，標準化程度高。
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噴砂。3、本發明可實現不同尺寸粒徑砂粒均勻布置在套管表面。4、本發明結構簡單、操作方便，適應能力強。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；
圖5是本發明中砂粒分選系統的結構示意圖。I砂盒；2單粒裝砂管；3噴砂移動座；4砂粒噴嘴；5雙向電機；6傳動軸；7萬向軸；8傳動絲桿；9滑動光桿；10套管；11電動轉盤；13軸承；14軸承固定桿；15支撐架；16振動篩；17分級砂粒容器；18砂粒流量控制裝置；19空氣壓縮機；20氣動閥門；21供電裝置。五具體實施例方式 下面結合附圖對本發明做進一步的說明
如圖I所示，這種套管外表面自動噴砂裝置包括空氣壓縮機19、砂盒I、噴砂器、噴砂給進機構、旋轉支架，噴砂給進機構由雙向電機5、傳動軸6、萬向軸7、傳動絲桿8依次連接組成；砂盒I與噴砂器通過砂粒輸送管線連接，空氣壓縮機19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20，噴砂器由單粒裝砂管2、砂粒噴嘴4、噴砂移動座3構成，單粒裝砂管2位于噴砂移動座3外，噴砂移動座3內設置有砂粒噴嘴4，如圖3所示，噴砂噴嘴4在噴砂移動座3上面交錯排列，單粒裝砂管2與砂粒噴嘴4連接，單粒裝砂管2的個數與砂粒噴嘴4的個數相同，一對一連接，如圖4所示，單粒裝砂管2的內徑與砂粒的內徑相同，單粒裝砂管2內只容納一個一個的砂粒順次通過，噴砂移動座3穿在滑動光桿9上，噴砂給進機構的傳動絲桿8與噴砂移動座3螺紋連接，傳動絲桿8轉動時，噴砂器隨著做直線運動。對套管10進行噴砂時，把套管10安裝在旋轉支架上，套管10的一端與旋轉支架的電動轉盤11螺紋連接，套管10另一端與旋轉支架的軸承13和軸承固定桿14安裝在一起，以實現套管10旋轉；噴砂器靠近套管10設置，噴砂器可將砂粒噴到套管10上。噴砂給進機構的雙向電機5連接傳動軸6，傳動軸6連接萬向軸7，萬向軸7連接傳動絲桿8，雙向電機5帶動傳動絲桿8轉動，傳動絲桿8帶動噴砂器做直線運動，噴砂給進機構為噴砂器沿軸向滑動提供動力。砂粒流量控制裝置18包括流量計、壓力計及砂粒流量控制閥門。旋轉支架由步進電機、電動轉盤11、軸承13、軸承固定桿14均水平安裝在支撐架15上構成，步進電機、電動轉盤11設置在支撐架15的一側，軸承13、軸承固定桿14設置在支撐架15的另一側，步進電機連接電動轉盤11，旋轉支架的中間是斷開的，當對套管10刷膠時，將套管10安裝在電動轉盤11與軸承固定桿14之間，具體是將套管10的一端與電動轉盤11螺紋連接，套管10的另一端與軸承固定桿14連接，參閱圖2所示，套管10與軸承固定桿14之間設置滾動軸承13，由于套管10與軸承固定桿14之間設置滾動軸承13，套管轉動時，軸承固定桿14并不隨著套管11轉動。
本發明中砂盒I內的砂可以是預置好的單一粒徑的砂，砂在空氣壓縮機19提供的高壓風的吹動下進入單粒裝砂管2內，砂粒在單粒裝砂管2中進行單粒排列，經由噴砂嘴4噴出，可使噴砂均勻；本發明還可以為砂盒I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1，如圖5所示，砂粒分選系統包括多級振動篩16、分級砂粒容器17、砂粒流量控制裝置18、供電裝置21組成，多級振動篩16設置為2_4級，分級砂粒容器17內安裝多級振動篩16，分級砂粒容器17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I，各砂粒輸送管線上均設置砂粒流量控制裝置18，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，由于分級砂粒容器設有多級出口，通過砂粒流量控制裝置18控制各個多級出口的砂粒外輸，當選定某個粒徑的砂粒，將相應的砂粒流量控制裝置18開啟，其它的砂粒流量控制裝置18關閉。砂粒篩選系統的工作過程為砂粒篩選系統的裝砂裝置中的初始砂粒經砂粒輸送管線輸送至振動篩16，振動篩16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17中，分級后砂粒經砂粒流量控制裝置18輸送至高壓噴砂管線中。供電裝置21對振動篩16提供動力,砂粒流量控制裝置18對分級后的砂粒流動實施壓力及流量控制。
本發明噴砂開始前，先將套管10與電動轉盤11絲扣連接并固定于旋轉支架上，開啟電動轉盤11使得套管10做勻速轉動。啟動砂粒分選系統以及空氣壓縮機19，打開氣動閥門，單粒裝砂管2內進砂，開啟噴砂給進機構中的雙向電機5，噴砂器勻速沿軸滑動開始對刷膠后的套管10進行噴砂。當噴砂器運行至套管10末端則完成一次套管的粘砂工作，此時關閉空氣壓縮機19和砂粒經砂粒流量控制裝置18。同時改變雙向電機5的轉動方向，使得噴砂系統自行運行至初始端。
權利要求
1.一種套管外表面自動噴砂裝置，其特征在于這種套管外表面自動噴砂裝置包括空氣壓縮機(19)、砂盒(I)、噴砂器、噴砂給進機構、旋轉支架，噴砂給進機構由雙向電機(5)、傳動軸(6)、萬向軸(7)、傳動絲桿(8)依次連接組成；砂盒(I)與噴砂器通過砂粒輸送管線連接，空氣壓縮機(19)通過風線與砂粒輸送管線連接，噴砂器由單粒裝砂管(2)、砂粒噴嘴(4)、噴砂移動座(3)構成，單粒裝砂管(2)位于噴砂移動座(3)外，噴砂移動座(3)內設置有砂粒噴嘴(4)，單粒裝砂管(2)與砂粒噴嘴(4)連接，噴砂移動座(3)穿在滑動光桿(9)上，噴砂給進機構的傳動絲桿(8)與噴砂移動座(3)螺紋連接；套管(10)安裝在旋轉支架上，套管(10)的一端與旋轉支架的電動轉盤(11)螺紋連接，套管(10)另一端與旋轉支架的軸承(13)和軸承固定桿(14)安裝在一起；噴砂器靠近套管(10)設置，噴砂器可將砂粒噴到套管(10)上。
2.根據權利要求I所述的套管外表面自動噴砂裝置，其特征在于所述的旋轉支架由步進電機、電動轉盤(11)、軸承(13 )、軸承固定桿(14)均水平安裝在支撐架(15 )上構成，步進電機、電動轉盤(11)設置在支撐架(15)的ー側，軸承(13)、軸承固定桿(14)設置在支撐架(15 )的另ー側，步進電機連接電動轉盤(11)，套管(10 )安裝在電動轉盤(11)與軸承固定桿(14)之間。
3.根據權利要求2所述的套管外表面自動噴砂裝置，其特征在于所述的砂粒流量控制裝置(18)包括流量計、壓カ計及砂粒流量控制閥門。
4.根據權利要求3所述的套管外表面自動噴砂裝置，其特征在于所述的砂粒噴嘴(4)在噴砂移動座(3)上面交錯排列。
5.根據權利要求4所述的套管外表面自動噴砂裝置，其特征在于所述的砂盒(I)連接砂粒分選系統，砂粒分選系統包括多級振動篩(16)、分級砂粒容器(17)、砂粒流量控制裝置(18)，分級砂粒容器(17)內安裝多級振動篩(16)，分級砂粒容器(17)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(1)，各砂粒輸送管線上均設置砂粒流量控制裝置(18)。
全文摘要
本發明涉及的是套管外表面自動噴砂裝置，這種套管外表面自動噴砂裝置的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；噴砂器靠近套管設置，噴砂器可將砂粒噴到套管上。本發明實現了油田套管自動噴砂，整個過程自動實現，可確保整個噴砂過程中噴砂均勻，標準化程度高。
文檔編號B05C19/04GK102836809SQ201210373048
公開日2012年12月26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, 劉義坤, 李士斌, 王婷婷, 艾池, 孫玉學 申請人:東北石油大學