CN100395464C - 向管的内孔涂布润滑剂的装置 - Google Patents
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Abstract
向管内螺纹均匀涂布适当量的管涂料的方法和装置。一般，优选装置包括管涂料供给源，和离心式喷涂机，它均匀地向内螺纹涂布管涂料。所述***也包括配料***，每次涂布时通过分配一致体积的管涂料调整管涂料分布。优选实施例的可能优点包括在管螺纹上管涂料的量的可重复性和一致性。
Description
技术领域
本发明涉及螺纹管连接等，特别涉及向管的内螺纹涂布如管涂料等的润滑材料。
背景技术
在油气生产业，常使用带螺纹的管连接。使用特殊类型的润滑组合物涂布在这些螺纹管连接的阳和***分之间。可能需要管螺纹涂料，或管涂料提供较稳定的接头。管涂料是膏状的材料，为了在接头组装前清洁内管螺纹而涂布，并且向螺纹管接头提供以下三个基本作用。第一，它润滑螺纹使得容易组装。第二它起密封剂的作用加强连接的接头的气密性或流体密封性。第三，它硬化或固化使得接头粘紧和稳定化。
自从原始应用以来涂布管涂料的工艺基本未改变。管涂料通常包装在不同大小的罐中，所以可以购买到适合于手边工作的量。涂布管涂料的通用方法是用刷子从罐内取得部分涂料，并将刷涂料涂布到内管螺纹上。然而，这个方法不保证在一个配合的接头的螺纹上或接头到接头之间的涂料涂布的均匀。另外，使用的涂料量不调整或控制，使得可能使用太多或太少的涂料。每个这些情况使得造成的螺纹管接头的质量，耐用性，和可靠性受到影响。例如，太少的涂料会造成在上扣时螺纹的摩擦力增加，它可能引起螺纹表面的粘扣。相反，螺纹上太多涂料会造成***的污染(如过多的管涂料会落到钻柱中)。
在常规方法中，螺纹连接的管接头的质量极大地取决于涂布管涂料的使用者的个人技术。因此，提供均匀涂布一定适当量的管涂料的装置将极大地有益于螺纹连接的管接头的质量。
发明内容
公开的实施例提供向管内径上的螺纹均匀涂布定量的管涂料，克服了现有技术的各种缺点。一般，优选的装置包括：管涂料供给源和向内螺纹均匀涂布管涂料的离心式喷涂机。该***也包括配料***，通过在每次涂布分配一致体积的管涂料，调整管涂料的分布。优选实施例的可能的优点包括在管螺纹上管涂料量的可重复性和一致性(如厚度)。
本发明提供了一种向管的内孔涂布润滑剂的装置，包括：
其中装有润滑剂的容器；
与所述容器流体连通的配料装置；
与所述配料装置流体连通的鼓，所述鼓具有多个穿透的孔；
与所述鼓连接的马达；并且
其中穿过所述鼓的所述多个孔是这样的分布方式，它包含沿鼓的长度延伸的至少四排孔，其中每排中的孔基本上等距离分开。
本发明还提供了一种向管的内孔涂布润滑剂的装置，包括：
其中装有润滑剂的容器；
与所述容器流体连通的配料装置；
与所述配料装置流体连通的鼓，所述鼓具有多个穿透的孔；
与所述鼓连接的马达，其中所述容器包括润滑剂和从空气源供给的加压空气；并且
其中所述配料***包括气缸，所述气缸包括适于限制所述缸的行程的限制销，其中所述容器中的加压空气将润滑剂推压到所述缸中。
本发明还提供了一种向管内孔涂布润滑剂的装置，包括：
管涂料供给源；
配料***，适于从所述供给源抽取预定体积的管涂料；
离心式涂布***，适于向管内孔分布预定体积的管涂料；
具有多个穿透的孔的鼓；
马达，所述马达适于旋转所述鼓，从而通过所述多个孔分布预定体积的管涂料，其中所述马达是气动马达；
加压空气源，其中所述管涂料供给源包括加压的容器，该容器包括管涂料和加压空气；
其中所述配料***包括气缸，所述气缸包括适于限制所述缸行程的限制销，其中容器中的加压空气将润滑剂推压到所述缸中。
本发明还提供了一种在管螺纹上涂布润滑剂涂层的方法，包括：
将预定量的润滑剂置于具有多个穿透孔的鼓内的收集区中，其中在所述鼓静止并设置在具有内管螺纹的管的孔内时所述润滑剂置于所述收集区中；和
以预定速度旋转所述鼓，从而有效地通过所述多个孔向所述管螺纹分布润滑剂。
在一个实施例中，向管的内螺纹涂布管涂料的均匀涂层的装置包括管涂料供给源，适于从所述供给源抽取预定量管涂料的配料***，和离心式喷涂机，它适于接收所述预定量管涂料，和使用离心力将该涂料涂布到内管螺纹上。
在替换的实施例中，装置包括其中装有润滑剂的容器，与所述容器流体连通的配料装置，与配料装置流体连通的喷涂机鼓，和连接到喷涂机鼓的马达。喷涂机鼓优选具有多个孔，它们设置在孔的至少四个排的方式中，所述孔的排沿鼓的长度延伸。每排中的孔基本等距离分开，并且所述排也基本等距离分开。
附图说明
下面参照附图更详细说明本发明的优选实施例。附图：
图1是在操作的第一阶段的润滑组件的一个实施例的示意图；
图2是在操作的第二阶段的图1的润滑组件的示意图；
图3是在操作的第三阶段的图1润滑组件的示意图；
图4是在操作的第四阶段的图1的润滑组件的示意图；和
图5A-5D是图1-4的部分剖视示意图，示出涂布润滑的工艺过程。
具体实施方式
在下面的说明中，相同的部件在整个说明书和各图中用相同的标记表示。附图不一定成比例。优选实施例的一些结构特征可能以放大比例或示意形式示出，并且为了简明起见常规元件的一些细节可能未示出。本发明能够在不同的形式中实施。在图中示出和在此详细说明本发明的特定实施例，应理解本公开应考虑为示范说明本发明，不是将本发明限制到图示的和在此说明的范围内。应认识到，下面说明的实施例的不同原理可以分开应用，或以任何适当的结合以生成需要的结果。
特别是，本发明的各种实施例提供利用离心力向圆柱形表面涂布粘稠材料的几个不同的方法和装置。在向管螺纹涂布管涂料的文中讨论了本发明的原理，但是本发明的原理的使用不限于管涂料的涂布，本发明的原理在可以应用本发明原理的油田技术和其他领域内的其他涂层涂布中也可以找到其应用。
在下面说明和权利要求中为了指出特定***组件使用一些术语。如本领域技术人员理解的，各组件可以使用不同的名字。本文件不想区分名字不同的组件，而是以它们的功能相区别。在以下说明和权利要求中，术语“包括Including和Comprising”用于开端方式，因此应解释为“包括，但是不限于”。术语“内螺纹”是指在管长度的端中切割的阴螺纹。“润滑剂”，“管螺纹涂料”，“管涂料”和“螺纹脂”是可互换的，说明能够密封和/润滑管接头的材料。另外，术语“左”“右”是为了说明的方便。应理解，本发明仅由权利要求限定，而不是本说明书。
首先见图1，润滑组件100包括润滑剂供给源110，配料***120和离心喷涂机130。在一般操作中，配料***120从供给源110抽出预定量的润滑剂。在启动时，离心喷涂机130从供给源110取得预定量润滑剂，并将该润滑剂分布在内螺纹50上。润滑剂的控制的配量与在螺纹上润滑剂的均匀分布结合使得优选实施例明显地改进润滑螺纹连接的可重复性和一致性。
润滑组件100可以配置由单个操作人员手持使用，或优选地结合到自动管操作或铁钻工(iron roughneck)***，使得自动润滑螺纹连接。优选的组件可以由任何便利的动力源提供动力。如气动，液压和电动。作为一个例子，润滑组件100是手持的，气动***，但是应理解，所说的实施例不是唯一的实施例，所述的特征可以取其他的实施方式。
图1-4示出在四个不同的时间点的分解润滑组件100的一个实施例。首先见图1和5A，润滑组件100在润滑前的第一时间点。润滑组件100优选地包括管涂料容器10，配料装置20，鼓30，和马达40。管涂料容器10优选地包括气体部分12和填充管涂料23的管涂料部分13。管涂料容器10可以是保持管涂料23的任何适当的容器，它包括桶和罐，但不限于此。在一些实施例中，管涂料容器10是加压的。
配料装置20优选地包括喷嘴21，管涂料侧22，活塞24，活塞杆25，气体部分26，凸轮27，凸轮阀28和配料调节限制销29。凸轮27优选地设置在活塞杆25的端上。如图1所示，活塞24在延伸位置中，由配料调节限制销29限制行程，或预定的管涂料23的量。在一些实施例中，改变行程以便调节分布的管涂料量。
鼓30优选地包括收集区32和在其壁中的多个分布孔34。分布孔34优选地基本等距离分开，并且排列在沿壁的宽度和长度分开的排36中。优选地，鼓30具有十个孔34的至少4个排。在优选实施例中，分布孔的直径为1/16”，分开1/4”。在润滑时，鼓30优选地位于在阴管螺纹52包围的开口50中。
马达40优选地是气动马达42，如本领域中周知的用于如砂轮机等高速旋转手持工具中的那些。气动马达42优选包括连接到轴44的风扇(未示出)。轴44优选地连接到鼓30。
为了更好说明润滑组件100的操作，润滑组件100能够解释为包括三个回路：(1)高压气体回路140；(2)低压气体回路150；和(3)管涂料回路160。在这些回路中利用的气体优选是任何惰性气体或空气。高压气体回路包括气体源62，启动阀64，配料装置20，马达40和减压阀66。气体源62优选地连接到启动阀64，它优选地连接到配料装置20的气体侧。气体侧26优选地通过凸轮27连接到凸轮阀28。凸轮阀28优选地连接到气动马达42和减压阀66。
在低压气体回路中，减压阀66连接到单向阀68，它又连接到手动安全阀72。手动安全阀72优选地连接到管涂料容器10的气体部分12。在优选实施例中，手动安全阀72用于释放在管涂料容器10中的过高压力。
在管涂料回路中，管涂料容器10的管涂料部分13连接到低压单向阀74。低压单向阀74连接到高压单向阀75和在配料装置20的管涂料侧22上的喷嘴21。
现在参见图2和5B，示出的润滑组件100在第二操作阶段，即开始润滑。为了润滑开始，操作人员推启动阀64，并将启动阀64保持需要的时间。这个操作使得气体压力流向配料装置20的气体侧26。活塞24在配料装置20的管涂料侧22中产生高压。高压单向阀75打开，使得活塞24将在管涂料侧22的管涂料23通过喷嘴从配料装置20中挤出。在本实施例中，活塞24将所有管涂料23从配料装置20挤出。然后管涂料优选地通过高压单向阀75到鼓喷嘴31。鼓喷嘴31将管涂料23引导到鼓30的收集区32。如图2和5B所示，在收集区32形成管涂料23的池浴23a。
同时，气体通过减压阀66向管涂料容器10的气体部分12流动。这个气体在管涂料容器10中建立聚集的低压。
下面参见图3和5C，润滑组件100在涂布润滑剂的操作的第三阶段。在活塞24从配料装置20挤出管涂料23时，活塞24向左移动，如箭头所示。因此，凸轮27也向左移动，并且将凸轮阀28移到它的打开位置。在凸轮阀28打开时，使得高压气体能够流向气动马达42流动。气体推动风扇的叶片(未示出)旋转，因此使得轴44旋转，如箭头所示。在本实施例中，轴44旋转的速度取决于各种因素，其中包括管涂料23的粘稠度，管螺纹52的尺寸，和润滑组件100与管螺纹52之间的距离等。
在轴44旋转时，通过离心力鼓30旋转并且管涂料23通过多个分布孔34排出。图5C示出在开口50中悬挂的管涂料23的液滴，它将附着在阴螺纹52的表面上。
现在参见图4和5D，润滑组件100处在操作第四阶段，即完成润滑的时刻。如图5D所示，管涂料23完全涂覆阴管螺纹52的表面。操作人员此时释放了启动阀64。因为气体源断开，高压回路来的气体压力通过启动阀64释放。随后气动马达42停止旋转。低气体压力通过低压单向阀74从管涂料部分13向配料装置20的管涂料侧22推压管涂料23。在此实施例中，管涂料23不流向鼓30因为高压单向阀74不由低压打开。流向管涂料侧22的管涂料23将活塞24推向右(如箭头所示)，直到活塞杆25由配料调节限制销20止动。在此时，凸轮27优选地将凸轮阀28释放到它的关闭位置。
虽然就人工操作的装置说明了本发明的润滑组件，但是该润滑组件也可以是机械操作的，如由机器手操作。具有机械操作的装置的可能的优点是，操作人员在润滑操作时不必在钻台上，而是，操作人员可以从远程控制操作。例如，润滑组件可以结合到自动管操作或管立杆***中，使得在管接头移动到钻台上的位置时自动润滑。相似地，润滑组件能够结合到顶驱***，使得管接头能够在管子移动到井口时润滑。这样的***可以在操作时，不需要向管接头涂布润滑剂的在钻台或二层平台的人员。
本发明可有各种改变，在附图和说明中的是特定的实施例。应理解，附图和详细说明不是将本发明限定到特定公开的形式，相反，本发明包括在权利要求的本发明范围内的所有改变。
Claims (10)
1.一种向管的内孔涂布润滑剂的装置，包括：
其中装有润滑剂的容器；
与所述容器流体连通的配料装置；
与所述配料装置流体连通的鼓，所述鼓具有多个穿透的孔；
与所述鼓连接的马达，其中所述容器包括润滑剂和从空气源供给的加压空气；并且
其中所述配料装置包括气缸，所述气缸包括适于限制所述缸的行程的限制销，其中所述容器中的加压空气将润滑剂推压到所述缸中。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述马达是气动马达。
3.如权利要求2所述的装置，还包括启动阀，它适于调节从空气源到气缸和气动马达的加压空气的流量，使得在致动气动马达而旋转所述鼓之前，气缸基本上将所有的润滑剂从所述配料装置移动到所述鼓。
4.如权利要求1所述的装置，
其中穿过所述鼓的所述多个孔是这样的分布方式，它包含沿鼓的长度延伸的至少四排孔，其中每排中的孔基本上等距离分开。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述这些排围绕所述鼓的圆周基本上等距离分开。
6.如权利要求4所述的装置，其中所述马达是气动马达。
7.如权利要求4所述的装置，其中通过气动动力，润滑剂从所述容器向所述配料装置和所述鼓移动。
8.如权利要求4所述的装置，其中所述容器包括润滑剂和从空气源供给的加压空气。
9.一种向管内孔涂布润滑剂的装置，包括：
管涂料供给源；
配料***，适于从所述供给源抽取预定体积的管涂料；
离心式涂布***，适于向管内孔分布预定体积的管涂料；
具有多个穿透的孔的鼓；
马达，所述马达适于旋转所述鼓，从而通过所述多个孔分布预定体积的管涂料，其中所述马达是气动马达；
加压空气源，其中所述管涂料供给源包括加压的容器，该容器包括管涂料和加压空气；
其中所述配料***包括气缸，所述气缸包括适于限制所述缸行程的限制销，其中容器中的加压空气将润滑剂推压到所述缸中。
10.如权利要求9所述的装置，还包括启动阀，所述启动阀适于调节从空气源到气缸和气动马达的加压空气流量，使得在致动气动马达而旋转所述鼓之前，气缸基本将所有的润滑剂从所述配料装置移动到所述鼓。
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