CN109915038B - 一种具有保温功能的钻杆及其喷涂装置和喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有保温功能的钻杆及其喷涂装置和喷涂方法，包括中空杆体、底涂层、保温层和防护层；底涂层均匀涂覆在中空杆体内壁上；保温层均匀涂覆在底涂层上，保温层由树脂、保温材料和添加剂组成；防护层涂覆在保温层两端的边沿处，且防护层涂覆连接保温层和中空杆体内壁，防护层的厚度从保温层到中空杆体内壁逐渐减小。通过在钻井钻杆内涂覆保温涂料，提高对钻井液的保温效果，同时，提供了具有效率高、加工质量好的钻杆内壁保温涂料的喷涂装置和喷涂方法。

Description

一种具有保温功能的钻杆及其喷涂装置和喷涂方法

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，更具体的说是涉及一种具有保温功能的钻杆及其喷涂装置和喷涂方法。

背景技术

钻杆是一种尾部带有螺纹的钢管，用于连接钻机地表设备和位于钻井底端钻磨设备或底孔装置。钻杆的用途是将钻探泥浆运送到钻头，并与钻头一起提高、降低或旋转底孔装置。钻杆必须能够承受巨大的内外压、扭曲、弯曲和振动。在油气的开采和提炼过程中，钻杆可以多次使用。钻杆是钻井必须的部件之一，钻杆的需求随着钻井深度的增加而增加。钻杆的基本作用包括：起下钻头、施加钻压、传递动力、输送钻井液、以及进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等。一般的钻杆长度为9米左右，材料为钢材，空心圆筒状，壁厚9-11mm，外径有多种，常用的有88.9，114.3，127mm规格。

但是，现有钻杆的表面仅仅是喷漆处理，是为了防锈，然而无法对于钻杆内部的钻井液起到保温效果，由于钻井液的温度受外界影响较大，也就难以保证钻井工作的稳定性。

因此，如何提供一种具有保温功能的钻杆及其喷涂装置和喷涂方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有保温功能的钻杆及其喷涂装置和喷涂方法，通过在钻井钻杆内涂覆保温涂料，提高对钻井液的保温效果，同时，提供了具有效率高、加工质量好的钻杆内壁保温涂料的喷涂装置和喷涂方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有保温功能的钻杆，包括中空杆体、底涂层、保温层和防护层；

所述底涂层均匀涂覆在所述钻杆内壁上；

所述保温层均匀涂覆在所述底涂层上，所述保温层由树脂、保温材料和添加剂组成；

所述防护层涂覆在所述保温层两端的位置，且所述防护层涂覆连接所述保温层和所述中空杆体内壁，所述防护层的厚度从所述保温层到所述中空杆体内壁逐渐减小。

通过上述技术方案，本发明在钻井钻杆内涂覆保温涂料，通过底涂层提高保温涂料的附着力，通过防护层对保温涂料的边沿位置进行防开裂保护，既起到优良的钻井液保温效果，同时保证了保温涂料喷涂后的结构稳定性，使用寿命长、使用效果好。

优选的，在上述一种具有保温功能的钻杆中，所述底涂层为酚醛底漆、酯胶底漆、硝基底漆或醇酸底漆。能够起到对金属材料的强附着力，并且提高了与保温层的附着效果。

优选的，在上述一种具有保温功能的钻杆中，所述树脂为有机硅树脂或环氧树脂。与保温材料混合，既起到保温效果，又起到对漆层的防护效果。

优选的，在上述一种具有保温功能的钻杆中，所述保温材料为中空陶瓷微珠、中空玻璃微珠、石棉粉、云母粉和气相二氧化硅中的一种或多种的组合。上述材料均为具有保温效果的添加材料，与树脂混合后，能够大大提高保温层的保温效果，导热系数低于0.1W/(m·K)。

优选的，在上述一种具有保温功能的钻杆中，所述防护层为有机硅耐高温漆。既能够起到良好的防开裂效果，同时能够保护漆层、耐高温。同时，本发明的各涂层均能够耐受300℃的高温，长时间使用，不会起泡、起层、脱落。

优选的，在上述一种具有保温功能的钻杆中，所述钻杆外壁的一端周向方向焊接有耐磨环。避免转动过程中对螺纹的磨损。

本发明还提供了一种用于加工具有保温功能的钻杆的喷涂装置，包括输送线体、滑撬、烤箱和喷涂器；

所述输送线体为并列设置的双排结构，且沿直线方向运行；

所述滑撬包括固定座、连接杆和转动机构；所述固定座为两个，且分别固定在两排所述输送线体上；多个所述连接杆两端均分别连接两个所述固定座；所述转动机构连接在所述固定座的顶部，所述中空杆体的两端放置在所述转动机构上，所述转动机构用于驱动所述中空杆体转动；

所述烤箱包裹在所述输送线体中央的外部，且所述烤箱上开设有用于所述滑撬进出的开口；

所述喷涂器位于所述输送线体一侧且其喷涂端可伸入所述中空杆体内部喷涂底涂层和保温层。

通过上述技术方案，本发明提供的喷涂装置，采用喷涂器对管道内部进行底涂层和保温层的喷涂，通过转动机构的驱动，使其在转动过程中流平，并且在转动过程中进入烤箱烘烤，流平和烘干效果好，提高了漆层的结构稳定性，并且输送线体能够往复运动，每一次下件后即可上件，结构简单，实用性强。

优选的，在上述一种用于加工具有保温功能的钻杆的喷涂装置中，所述转动机构包括胶辊、电机和传动带；所述胶辊为多个，多个所述胶辊转动连接在所述固定座的顶部，且形成向底部凹陷的圆弧，所述圆弧与所述中空杆体外壁的弧度相同；所述电机固定在所述固定座的底部；多个所述传动带分别套设在对应所述胶辊的转动轴和所述电机的输出轴上。通过胶辊与钻杆的摩擦力即可带动钻杆转动，结构简单，使用效果好。

本发明还提供了一种喷涂装置的喷涂方法，具体包括以下步骤：

S1、输送线体停止，将中空杆体两端放置在转动机构上，喷涂器的喷涂端进入中空杆体内壁喷涂底漆层，底漆层喷涂完成后，转动机构带动钻杆转动，流平8-15分钟；

S2、流平完成后，转动机构停止，喷涂器的喷涂端再次进入钻杆内壁喷涂保温层；

S3、保温层喷涂完成后，使用喷枪在中空杆体两端喷涂防护层，防护层喷涂完成后，转动机构带动中空杆体转动，同时输送线体运行，带动滑撬进入烤箱烘烤，进入烤箱后，输送线体停止；

S4、烘烤完成后，输送线体继续运行，将滑撬运出烤箱，并卸下钻杆。

通过上述技术方案，本发明采用管道内壁喷涂器进行底涂层和保温层的喷涂，并在每次喷涂后转动流平，流平效果好，结构稳定；在烘干过程中，仍然保持钻杆转动，烘干效果好，防止流漆或虚喷，导致喷涂效果不佳，以及结构稳定性差，人工手喷防护层，操作简单，节省原材料，整体步骤流畅稳定，能够达到优良的保温效果，且结构稳定性强。

优选的，在上述一种具有保温功能的钻杆的喷涂方法中，在S3中，烤箱的烘烤温度为75-95℃；钻杆烘烤时间为30-50min。在上述参数下，能够保证漆层的硬度达标，结构稳定性更强。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种具有保温功能的钻杆及其喷涂装置和喷涂方法，具有以下有益效果：

1、本发明提供的具有保温功能的钻杆，在钻杆内涂覆保温涂料，通过底涂层提高保温涂料的附着力，通过防护层对保温涂料的边沿位置进行防开裂保护，既起到优良的钻井液保温效果，同时保证了保温涂料喷涂后的结构稳定性，使用寿命长、使用效果好。

2、钻杆外壁焊接耐磨环，避免转动过程中对螺纹的磨损。

3、本发明提供的用于加工具有保温功能的钻杆的喷涂装置，采用喷涂器对管道内部进行底涂层和保温层的喷涂，通过转动机构的驱动，使其在转动过程中流平，并且在转动过程中进入烤箱烘烤，流平和烘干效果好，提高了漆层的结构稳定性，并且输送线体能够往复运动，每一次下件后即可上件，结构简单，实用性强。

4、本发明提供的具有保温功能的钻杆的喷涂方法，采用管道内壁喷涂器进行底涂层和保温层的喷涂，并在每次喷涂后转动流平，流平效果好，结构稳定；在烘干过程中，仍然保持钻杆转动，烘干效果好，防止流漆或虚喷，导致喷涂效果不佳，以及结构稳定性差，人工手喷防护层，操作简单，节省原材料，整体步骤流畅稳定，能够达到优良的保温效果，且结构稳定性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的钻杆外部的结构示意图；

图2为本发明提供的钻杆内部漆层的剖视图；

图3为本发明提供的钻杆连接处的耐磨环的结构示意图；

图4为本发明提供的喷涂装置的结构示意图；

图5为本发明提供的管道内壁喷涂器进入钻杆的结构示意图；

图6为本发明提供的转动机构的结构示意图。

其中：

1-钻杆；

2-底涂层；

3-保温层；

4-防护层；

5-耐磨环；

6-输送线体；

7-滑撬；

71-固定座；

72-连接杆；

73-转动机构；

731-胶辊；

732-电机；

733-传动带；

8-烤箱；

81-开口；

9-管道内壁盘喷涂器。

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。

实施例1：

参见附图1至附图3，本实施例公开了一种具有保温功能的钻杆，包括中空杆体1、底涂层2、保温层3和防护层4；

底涂层2均匀涂覆在钻杆1内壁上；

保温层3均匀涂覆在底涂层2上，保温层3由树脂、保温材料和添加剂组成；

防护层4涂覆在保温层3两端的位置，且防护层4涂覆连接保温层3和中空杆体1内壁，防护层4的厚度从保温层3到中空杆体1内壁逐渐减小。

需要说明的是，树脂、保温材料和添加剂的百分比为：60％：15％：25％，其中添加剂包括固化剂和稀释剂，固化剂占添加剂总比例的5％。

底涂层的喷涂膜厚在8-15μm，保温层的喷涂膜厚在10-50μm不等，膜厚越厚，保温效果越好。

为了进一步优化上述技术方案，底涂层2为酚醛底漆、酯胶底漆、硝基底漆或醇酸底漆。

为了进一步优化上述技术方案，树脂为有机硅树脂或环氧树脂。

为了进一步优化上述技术方案，保温材料为中空陶瓷微珠、中空玻璃微珠、石棉粉、云母粉和气相二氧化硅中的一种或多种的组合。

为了进一步优化上述技术方案，防护层4为有机硅耐高温漆。

为了进一步优化上述技术方案，钻杆1外壁的一端周向方向焊接有耐磨环5。

实施例2：

参见附图1至附图6，本实施例提供了一种用于加工具有保温功能的钻杆的喷涂装置，包括输送线体6、滑撬7、烤箱8和喷涂器9；

输送线体6为并列设置的双排结构，且沿直线方向运行；

滑撬7包括固定座71、连接杆72和转动机构73；固定座71为两个，且分别固定在两排输送线体6上；多个连接杆72两端均分别连接两个固定座71；转动机构73连接在固定座71的顶部，中空杆体1的两端放置在转动机构73 上，转动机构73用于驱动中空杆体1转动；

烤箱8包裹在输送线体6中央的外部，且烤箱8上开设有用于滑撬7进出的开口；

喷涂器9位于输送线体6一侧且其喷涂端可伸入所述中空杆体1内部喷涂底涂层和保温层。

为了进一步优化上述技术方案，转动机构73包括胶辊731、电机732和传动带733；胶辊731为多个，多个胶辊731转动连接在固定座71的顶部，且形成向底部凹陷的圆弧，圆弧与中空杆体1外壁的弧度相同；电机732固定在固定座71的底部；多个传动带733分别套设在胶辊731对应的转动轴和电机732的输出轴上。

本实施例的工作原理为：

将钻杆1两端放置在胶辊731上，喷涂器9进入钻杆1内壁喷涂底涂层2 和保温层3。

当喷涂好的钻杆1在烤箱8外部流平时，和在烤箱8内部烘烤时，均需要让钻杆1转动，此时，电机732启动，通过传动带733一起带动多个胶辊 731转动，胶辊731通过摩擦力带动钻杆1转动。

当一根钻杆1从输送线体6的一端运行至另一端，即完成喷涂和烘烤后，卸下钻杆1，同时，再放上一根钻杆1，反方向运行即可重新进行喷涂和烘烤。

需要说明的是，本发明提供的输送线体6为常规的链条输送线体，当然也包括驱动电机等结构，并不是本发明的重点，在此不再赘述。

本发明提供的喷涂器9也是常规的喷涂器，当然也包括涂料增压主机、涂料开关、气源和管线，并不是本发明的重点，在此不再赘述。

实施例3：

本实施例提供了一种基于实施例2的具有保温功能的钻杆的喷涂方法，具体包括以下步骤：

S1、输送线体6停止，将中空杆体1两端放置在转动机构73上，管道内壁喷涂器9的喷涂端进入中空杆体1内壁喷涂底漆层2，底漆层2喷涂完成后，转动机构73带动钻杆1转动，流平8-15分钟；

S2、流平完成后，转动机构73停止，喷涂器9的喷涂端再次进入钻杆1 内壁喷涂保温层3；

S3、保温层3喷涂完成后，使用喷枪在中空杆体1两端喷涂防护层4，防护层4喷涂完成后，转动机构73带动中空杆体1转动，同时输送线体6运行，带动滑撬7进入烤箱8烘烤，进入烤箱8后，输送线体6停止；

S4、烘烤完成后，输送线体6继续运行，将滑撬7运出烤箱8，并卸下钻杆1。

为了进一步优化上述技术特征，在S3中，烤箱8的烘烤温度为75-95℃；钻杆1烘烤时间为30-50min。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种用于加工具有保温功能的钻杆的喷涂装置的喷涂方法，其特征在于：

所述钻杆包括：中空杆体（1）、底涂层（2）、保温层（3）和防护层（4）；

所述底涂层（2）均匀涂覆在所述中空杆体（1）内壁上；所述底涂层（2）为酚醛底漆、酯胶底漆、硝基底漆或醇酸底漆；

所述保温层（3）均匀涂覆在所述底涂层（2）上，所述保温层（3）由树脂、保温材料和添加剂组成；所述树脂为有机硅树脂或环氧树脂；所述保温材料为中空陶瓷微珠、中空玻璃微珠、石棉粉、云母粉和气相二氧化硅中的一种或多种的组合；

所述防护层（4）涂覆在所述保温层（3）两端的位置，且所述防护层（4）涂覆连接所述保温层（3）和所述中空杆体（1）内壁，所述防护层（4）的厚度从所述保温层（3）到所述中空杆体（1）内壁逐渐减小；所述防护层（4）为有机硅耐高温漆；

所述喷涂装置包括：输送线体（6）、滑撬（7）、烤箱（8）和喷涂器（9）；

所述输送线体（6）为并列设置的双排结构，且沿直线方向运行；

所述滑撬（7）包括固定座（71）、连接杆（72）和转动机构（73）；所述固定座（71）为两个，且分别固定在两排所述输送线体（6）上；所述连接杆（72）为多个，多个所述连接杆（72）两端均分别连接两个所述固定座（71）；所述转动机构（73）连接在所述固定座（71）的顶部，所述中空杆体（1）的两端放置在所述转动机构（73）上，所述转动机构（73）用于驱动所述中空杆体（1）转动；

所述烤箱（8）包裹在所述输送线体（6）中央的外部，且所述烤箱（8）上开设有用于所述滑撬（7）进出的开口；

所述喷涂器（9）位于所述输送线体（6）一侧且其喷涂端可伸入所述中空杆体（1）内部喷涂底涂层和保温层；

所述转动机构（73）包括胶辊（731）、电机（732）和传动带（733）；所述胶辊（731）为多个，多个所述胶辊（731）转动连接在所述固定座（71）的顶部，且形成向底部凹陷的圆弧，所述圆弧与所述中空杆体（1）外壁的弧度相同；所述电机（732）固定在所述固定座（71）的底部；所述传动带（733）为多个，多个所述传动带（733）分别套设在对应所述胶辊（731）的转动轴和所述电机（732）的输出轴上；

所述喷涂方法的具体包括以下步骤：

S1、输送线体（6）停止，将中空杆体（1）两端放置在转动机构（73）上，喷涂器（9）的喷涂端进入中空杆体（1）内壁喷涂底涂层（2），底涂层（2）喷涂完成后，转动机构（73）带动钻杆转动，流平8-15分钟；

S2、流平完成后，转动机构（73）停止，喷涂器（9）的喷涂端再次进入钻杆内壁喷涂保温层（3）；

S3、保温层（3）喷涂完成后，使用喷枪在中空杆体（1）两端喷涂防护层（4），防护层（4）喷涂完成后，转动机构（73）带动中空杆体（1）转动，同时输送线体（6）运行，带动滑撬（7）进入烤箱（8）烘烤，进入烤箱（8）后，输送线体（6）停止；

S4、烘烤完成后，输送线体（6）继续运行，将滑撬（7）运出烤箱（8），并卸下钻杆。

2.根据权利要求1所述的一种用于加工具有保温功能的钻杆的喷涂装置的喷涂方法，其特征在于，所述中空杆体（1）外壁的一端周向方向焊接有耐磨环（5）。

3.根据权利要求1所述的一种用于加工具有保温功能的钻杆的喷涂装置的喷涂方法，其特征在于，在S3中，烤箱（8）的烘烤温度为75-95℃；钻杆烘烤时间为30-50min。