一种套管螺纹磷化装置的制作方法

1.本发明涉及螺纹保护技术领域，具体涉及一种套管螺纹磷化装置。


背景技术：

2.膨胀套管技术是21世纪石油工业中迅速崛起的一项新技术。该技术是将待膨胀套管下到井内，以机械或液压为动力，驱动膨胀锥，通过冷挤压扩张的方法，将膨胀管内径或外径胀大到设计尺寸，从而完成待定工程目的的一种技术。
3.实际工程应用中，多根膨胀套管通过两端加工的公扣和母扣彼此相互连接。这些膨胀套管不仅在连接及下井过程中需承受上拉下压、旋转扭矩等多种力的作用，在膨胀过程中还需要承受膨胀锥体的径向膨胀力，以及非常高的内部流体压力等，为了避免膨胀管螺纹在使用过程中，螺纹强度下降造成螺纹脱落以及高压流体刺漏，需要对车削螺纹后的膨胀套管公母扣进行磷化。
4.现有的单根膨胀套管的长度都在10米以上，长度较长，很难放入磷化池进行整体磷化，根据实际工艺要求，膨胀管的磷化位置也仅仅是螺纹公扣和螺纹母扣。现有技术中，实际磷化操作多采用冷磷化方式，即人工涂抹磷化液到螺纹表面。这种磷化处理工艺，不仅磷化均匀程度差，效率低，而且还危害操作人员的身体健康。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种套管螺纹磷化装置，能够对膨胀套管两端的螺纹同时进行浸入式的磷化处理，解决了膨胀套管螺纹磷化处理困难的问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种套管螺纹磷化装置，包括：
8.两个磷化池，两个所述磷化池能够相对靠近或远离，两个所述磷化池相对的侧壁上均开设有至少一个用于插接套管的插孔；
9.管体密封件，所述管体密封件固定于所述插孔外，用于对所述套管和所述插孔间进行密封。
10.可选地，所述管体密封件套设于所述套管外，所述管体密封件的内圈侧壁和外圈侧壁之间形成封闭腔，所述管体密封件的内圈侧壁为弹性件，所述弹性件可通过向封闭腔充放气体向内膨胀或向外收缩。
11.可选地，所述管体密封件套设于所述套管外，包括内筒、外筒和密封胶筒，所述内筒包括相离的两个分段，所述密封胶筒和所述外筒依次套设于所述内筒外，所述密封胶筒的两端被压紧于所述分段和所述外筒之间，所述密封胶筒与所述外筒之间形成有封闭腔，所述外筒上设置有与所述封闭腔相连通的输气接头，所述密封胶筒受压变形能贴紧于所述套管的外壁。
12.可选地，所述管体密封件还包括两个压套，两个所述压套分别套设于所述密封胶筒的两端外周，所述密封胶筒由所述压套与所述内筒压紧定位；两个所述压套与所述外筒
以及所述密封胶筒围成环形的所述封闭腔。
13.可选地，所述套管螺纹磷化装置还包括支撑架，所述支撑架位于两个所述磷化池之间，用于支撑所述套管至与所述插孔的高度一致。
14.可选地，还包括位移组件，所述磷化池通过所述位移组件进行移动；
15.所述位移组件包括啮合的齿条和齿轮，所述齿条设置于所述磷化池外壁上，由所述齿轮带动位移。
16.可选地，所述磷化池上设置有阀门，所述阀门的高度低于所述插孔的高度。
17.可选地，还包括用于为所述磷化池内的磷化液加热的加热装置。
18.可选地，所述套管螺纹磷化装置还包括用于搬运所述套管的行吊。
19.可选地，所述套管螺纹磷化装置还包括用于封堵所述套管端部开口的密封胶塞。
20.本发明的有益效果：
21.1.本发明所提供的套管螺纹磷化装置，通过使用两个磷化池，采用浸入式的方式分别对套管两端的螺纹进行磷化处理，既保证了磷化的质量，又降低了磷化成本。
22.2.本发明所提供的套管螺纹磷化装置，可同时对套管的两端进行磷化处理，且可以同时对多根套管进行磷化处理，大大提高了套管的磷化效率。
附图说明
23.图1示出了本发明实施例所提供的一种套管螺纹磷化装置的整体结构示意图；
24.图2示出了本发明实施例所涉及的管体密封件剖面结构示意图；
25.图3示出了本发明实施例所涉及的管体密封件与套管在密封状态下的剖面结构示意图；
26.图4示出了本发明实施例所涉及的密封胶塞的剖面结构示意图。
27.图中：
28.10-磷化池；11-插孔；12-阀门；13-加热管；14-轮子；
29.20-管体密封件；21-内筒；211-缺口；22-密封胶筒；23-压套；24-外筒；241-输气接头；201-输气管线；
30.30-位移组件；31-齿条；32-电机；
31.40-支撑架；
32.50-行吊；51-吊钩；
33.60-套管；
34.70-密封胶塞；71-手柄；72-芯体；73-胶皮。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
36.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连
通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
38.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
39.膨胀套管螺纹是特殊螺纹，螺纹接触面积大，在井下的受力情况复杂，并且现场使用时需反复旋合螺纹，易发生粘扣、刺扣等非预期螺纹损坏，缩短了套管的使用寿命，导致误工，甚至酿成井下事故。目前可知，由螺纹磷化工艺形成的磷化膜可显著改善螺纹表面接触条件和受力状况，当螺纹进行磷化处理后，其表面会形成一层非常薄的磷化膜，且该磷化膜的均匀度、牢固度和完整性均会影响磷化膜的效果。
40.现有技术中，受操作设备所限，膨胀套管大多采用人工涂抹磷化液到螺纹表面的冷磷化处理方式，该种磷化方法，需要操作者使用喷壶将磷化液在螺纹表面多点喷淋，并通过多次少量喷淋保证喷洒的均匀度，再使用毛刷均匀涂抹，至磷化液覆盖螺纹全表面，还需要操作者及时清理螺纹表面的磷化液残液，以防止残留干结物影响局部磷化效果。由此可见，该种磷化方法受操作者操作技术的影响较大，且操作时，磷化液的磷化频次和间隔时间需要根据环境温度的不同而进行调整，以保证磷化膜厚度的均匀性，因此，人工涂抹式的磷化方式，难以保证螺纹磷化的质量；同时，磷化液呈弱酸性，在磷化过程中若操作不当，防护不到位，很容易造成操作者的人身伤害。
41.有鉴于此，本发明实施例提供了一种套管螺纹磷化装置，该套管螺纹磷化装置包括两个磷化池10，磷化池10内注有磷化液，该两个磷化池10能够相对靠近或远离，两个磷化池10相对的侧壁上均开设有多个用于插接套管60的插孔11，两个磷化池10上所设插孔11的数量相同且位置相对。插孔11外固定有管体密封件20，用于对套管60和插孔11间进行密封，防止磷化池10内的磷化液由插孔11及套管60的间隙内流出。
42.本发明提供的套管螺纹磷化装置，使用时，可通过调节两个磷化池10之间的距离进行套管60与磷化池10的插接和拆卸，磷化操作时，将套管60的两端穿过管体密封件20及插孔11伸入磷化液内，对套管60两端的螺纹公扣和螺纹母扣进行磷化处理，本发明以浸入式的磷化方式代替现有的涂抹式磷化处理方式，能够更好地保证磷化的质量，且无需将整根套管60浸入磷化液中，节省了磷化处理的成本。使用者也可根据需要对磷化池10上的插孔11数量进行设置，以满足多个套管60同时进行磷化操作的目的，大大提高了套管60的磷化质量和磷化效率。
43.下面参考附图并结合具体实施例描述本发明。
44.图1为本发明提供的套管螺纹磷化装置的整体结构示意图，参考图1所示，本实施
例提供的套管螺纹磷化装置包括两个磷化池10，设置于两个磷化池10之间的支撑架40，以及用于运输套管60的行吊50。
45.其中，支撑架40位于两个磷化池10之间，用于支撑套管60，使套管60的高度能够与插孔11的高度一致，以便于将套管60的两端插入管体密封件20和插孔11内；因此，可以想到的是，该支撑架40优选如液压管排架等可以进行高度调节的支撑设备，也可以在支撑架40上设置能够限制套管60滚动的限位结构，如挡板、挡杆等，且作为更优选的方案，该限位结构还可进行拆卸。
46.行吊50设置于两磷化池10的两侧，使用时，套管60可被行吊50顶部的吊钩51固定后运输至支撑架40上，为套管60的两端插接于磷化池10内做准备。作为一优选方案，该行吊50可选用可移动式设备，即行吊50的底部设有导轨，行吊50能够沿导轨移动位置，以使得其顶部吊钩51能够在多个方向上调节位置，更有利于套管60的准确起落。
47.继续参考图1，本实施例所提供的套管螺纹磷化装置还包括位移组件30，该位移组件30可设置于一个磷化池10上，也可设置于两个磷化池10上，磷化池10通过位移组件30进行移动，使两个磷化池10能够相对靠近或远离，完成套管60的插接和拆卸；
48.本实施例中，位移组件30包括齿条31和齿轮，其中，齿条31设置于磷化池10外壁上，由啮合的齿轮带动其位移，齿轮则由电机32带动旋转。在另一些实施例中，该位移组件30也可以选用气缸、电动推杆等伸缩设备，也可选用滑台、直线导轨等直线位移设备。为降低磷化池10移动时的阻力，并保证磷化池10的移动方向，磷化池10底部可设置如导轨、导槽等导向结构，以使磷化池10能够沿直线平稳移动；也可如图1所示，在磷化池10的底部设置轮子14，并使轮子14沿平面所设导槽或导轨移动，既能起到导向作用，又便于磷化池10在导向结构之外的地方进行移动。
49.需要提到的是，本实施例中，磷化池10上设置有阀门12，且该阀门12的高度低于插孔11的高度，用于套管60抽出前的磷化液排放，避免磷化液从插孔11内溢出。优选的，为了缩短磷化液的注入及排放时间，该阀门12的高度可靠近插孔11的位置，磷化作业完成时，磷化池10内的磷化液可以不必完全排出，以降低每次磷化操作时磷化液的注入量及排出量。
50.与此同时，由于磷化液的温度会影响螺纹的磷化质量以及磷化的反应速度，因此，本实施例中，磷化池10的底部还设置有用于为磷化液加热的加热装置，该加热装置可选用常用的加热管13，也可根据需要选用其他的加热设备。更优选的，还可通过设置温度仪表来监测磷化液的温度，以维持磷化反应的均衡性，得到厚度更为均匀的磷化膜。
51.图2为管体密封件20的剖面结构示意图，参考图2所示，本实施例所提供的管体密封件20为充气式的密封装置，其密封的内径尺寸及密封的内径压力均可根据需要进行调节。具体的，该管体密封件20包括从内到外依次设置的内筒21、密封胶筒22、压套23和外筒24。
52.其中，内筒21包括相离的两个分段，两分段相邻端的外周开设有环形的阶梯状缺口211；
53.密封胶筒22为弹性件，可在受压后发生变形，并在压力消失后恢复原状，该密封胶筒22可使用橡胶等常用的材料制成；密封胶筒22的两端套设于两内筒21缺口211的外周，中部则跨设于该两个缺口211之间，呈悬空状态；
54.压套23通过过盈配合的方式套设于密封胶筒22的两端外，对密封胶筒22进行压紧
定位；
55.外筒24的内径与压套23的外径相匹配，其一端抵接于一内筒21分段的缺口211底端，另一端套设于另一内筒21分段的压套23及内筒21外周，以便于内筒21的插接及定位；该外筒24的两端均通过焊接等方式与内筒21固定连接，通过外筒24实现对两内筒21分段的定位，以及对密封胶筒22的撑开作用，使密封胶筒22与外筒24以及两个压套23围成环形的封闭腔，外筒24上设有与该封闭腔相连通的输气接头241。该输气接头241的一端与外筒24通过螺纹或焊接固定，另一端与输气管线201相连通。同时，通过管体密封件20一端的整个内筒21端面，可便于将管体密封件20焊接于磷化池10的外壁上。
56.图3为管体密封件20与套管60在密封状态下的剖面结构示意图，参考图3所示，该管体密封件20，使用时，可通过输气管线201向该封闭腔内充气，增加封闭腔内的压力，使密封胶筒22向其内周膨胀变形，贴紧于套管60外壁上，对管体密封件20与套管60间的间隙进行封堵；拆卸套管60时，通过输气管线201释放封闭腔内的气体，使密封胶筒22回弹，再将套管60抽出。相较于现有的橡胶密封圈，该管体密封件20能够获得更为优异的密封性能，且能够适用于不同尺寸的套管60密封。
57.另外，参考图4所示，本实施例所提供的套管螺纹磷化装置还包括密封胶塞70，该密封胶塞70用于封堵套管60两端开口，以避免磷化液进入套管60内。具体的，该密封胶塞70包括通过螺纹或焊接固定连接的手柄71和活塞头，手柄71便于操作者持握，使用时，操作者可握住手柄71将活塞头插入套管60的端部开口内，该活塞头为弹性结构，可整体由橡胶等弹性材质制成，并通过硫化的方式硫化到芯体72上，也可以设置为如图4所示的芯体72及外包胶皮73的结构，以保证该活塞头具有足够的抗压强度。
58.使用过程：
59.将密封胶塞70塞入套管60两端的内孔，密封牢固后，使用行吊50将套管60的一端从管体密封件20及插孔11伸入磷化池10。然后，将套管60安稳的放置于支撑架40上，调整支撑架40的高度，使套管60与管体密封件20的开口对齐。启动电机32正向驱动齿条31，移动另一侧的磷化池10到合适位置，使套管60的该端伸入该侧磷化池10内。
60.所有待磷化的套管60准备就绪后，通过输气管线201向管体密封件20的封闭腔输气，密封胶筒22在气体压力下膨胀，将套管60两端管体外圆周面密封住。之后，向磷化池10内注入磷化液，启动加热管13，开始对套管60两端的螺纹段进行磷化处理。
61.磷化处理完毕后，打开阀门12释放磷化液到安全高度后，关闭阀门12。然后，停止输气管线201注气，密封胶筒22收缩，与套管60分离。启动电机32反向驱动齿条31，将另一侧的磷化池10移动到合适位置，抽出套管60。最后，使用行吊50抽出套管60的另一端，并将套管60吊离磷化区。
62.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种套管螺纹磷化装置，其特征在于，包括：两个磷化池(10)，两个所述磷化池(10)能够相对靠近或远离，两个所述磷化池(10)相对的侧壁上均开设有至少一个用于插接套管(60)的插孔(11)；管体密封件(20)，所述管体密封件(20)固定于所述插孔(11)外，用于对所述套管(60)和所述插孔(11)间进行密封。2.根据权利要求1所述的套管螺纹磷化装置，其特征在于，所述管体密封件(20)套设于所述套管(60)外，所述管体密封件(20)的内圈侧壁和外圈侧壁之间形成封闭腔，所述管体密封件(20)的内圈侧壁为弹性件，所述弹性件可通过向封闭腔充放气体向内膨胀或向外收缩。3.根据权利要求1所述的套管螺纹磷化装置，其特征在于，所述管体密封件(20)套设于所述套管(60)外，包括内筒(21)、外筒(24)和密封胶筒(22)，所述内筒(21)包括相离的两个分段，所述密封胶筒(22)和所述外筒(24)依次套设于所述内筒(21)外，所述密封胶筒(22)的两端被压紧于所述分段和所述外筒(24)之间，所述密封胶筒(22)与所述外筒(24)之间形成有封闭腔，所述外筒(24)上设置有与所述封闭腔相连通的输气接头(241)，所述密封胶筒(22)受压变形能贴紧于所述套管(60)的外壁。4.根据权利要求3所述的套管螺纹磷化装置，其特征在于，所述管体密封件(20)还包括两个压套(23)，两个所述压套(23)分别套设于所述密封胶筒(22)的两端外周，所述密封胶筒(22)由所述压套(23)与所述内筒(21)压紧定位；两个所述压套(23)与所述外筒(24)以及所述密封胶筒(22)围成环形的所述封闭腔。5.根据权利要求1所述的套管螺纹磷化装置，其特征在于，还包括支撑架(40)，所述支撑架(40)位于两个所述磷化池(10)之间，用于支撑所述套管(60)至与所述插孔(11)的高度一致。6.根据权利要求1所述的套管螺纹磷化装置，其特征在于，还包括位移组件(30)，所述磷化池(10)通过所述位移组件(30)进行移动；所述位移组件(30)包括啮合的齿条(31)和齿轮，所述齿条(31)设置于所述磷化池(10)外壁上，由所述齿轮带动位移。7.根据权利要求1所述的套管螺纹磷化装置，其特征在于，所述磷化池(10)上设置有阀门(12)，所述阀门(12)的高度低于所述插孔(11)的高度。8.根据权利要求1所述的套管螺纹磷化装置，其特征在于，还包括用于为所述磷化池(10)内的磷化液加热的加热装置。9.根据权利要求1所述的套管螺纹磷化装置，其特征在于，还包括用于搬运所述套管(60)的行吊(50)。10.根据权利要求1所述的套管螺纹磷化装置，其特征在于，还包括用于封堵所述套管(60)端部开口的密封胶塞(70)。

技术总结
本发明涉及螺纹保护技术领域，公开了一种套管螺纹磷化装置。该套管螺纹磷化装置包括两个磷化池，两个磷化池可通过位移靠近或远离，两个磷化池相对的侧壁上均开设有至少一个用于插接套管的插孔；该插孔外固定有管体密封件，用于对套管和插孔间进行密封。该套管螺纹磷化装置将套管分为固定段和旋转段，通过使用两个磷化池，采用浸入式的方式分别对套管两端的螺纹进行磷化处理，既保证了磷化的质量，又降低了磷化成本；并可同时对套管的两端进行磷化处理，且可以同时对多根套管进行磷化处理，大大提高了套管的磷化效率。大大提高了套管的磷化效率。大大提高了套管的磷化效率。


技术研发人员：王磊 尚宪飞 孙立伟 钟勇 杨行 李虎 朱海龙 霍爱莉 高清春 罗欢 王西贵 杨杰 陈福军 巩永丰 薛志永
受保护的技术使用者：中国石油集团长城钻探工程有限公司
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2023/10/8