本发明涉及一种为井下工具部件涂敷涂层的设备和方法。更具体而言，本发明涉及在卡瓦装置与桥塞内锥体嵌件之间涂敷一层耐磨涂层。更具体而言，本发明涉及一种在曲面锥形表面均匀涂敷涂层的设备和方法。
背景技术：
1、众所周知，在基质上涂敷涂层可以增强基质的物理特性。油漆即是一种可以改变基质颜色的最简单的涂层。也可通过涂敷涂层，改变具有所需硬度和强度的基质表面的摩擦力(例如，涂一层油脂使基质变得光滑)。对于可增加基质摩擦力的耐磨涂层，还将涉及更加复杂的考虑因素。耐磨涂层由磨料和粘合基质组成。磨料可以采用研磨颗粒和金刚石粉、沙子或方解石等矿物。研磨颗粒和矿物的大小和尺寸将会影响耐磨涂层的应用和均匀性。可涂敷在机器部件上的耐磨涂层，已在多项专利和出版物中披露(例如，于2009年10月13日授予montgomery等人的us 7,600,450号美国专利和于2006年5月2日授予bangert的us 7,036,397号美国专利)。
2、耐磨涂层也已在油气行业得到应用，且可涂敷在井下工具部件上的耐磨涂层已在多项专利和出版物中得到披露。耐磨涂层通常用于增加部件与井壁之间的摩擦力。请参阅于2018年6月19日授予harris等人的us10/000,991号美国专利、于2013年11月12日授予mailand的us 8,579,024号美国专利、于1990年2月20日授予baugh等人的us 4,901,794号美国专利和于2016年10月6日授予doane等人的第2016/0290093号出版物。还有些专利(于2018年5月22日授予martin等人的us 9,976,381号美国专利和于2019年1月31日授予dempsey的第2019/0032445号出版物)涉及部件自身内表面之间的耐磨涂层。
3、井下工具上的耐磨涂层还涉及更加复杂的问题。由于井下工具部件具有曲面和锥形表面，因此很难在其上均匀涂敷任何涂层。特别是对于卡瓦装置，喷涂或滴涂均可能导致涂层厚度不均匀。涂层会在重力的作用下，根据卡瓦装置的方向，在卡瓦装置表面(即，基质)积聚或变薄。为确保均匀涂敷涂层，涂敷时必须要考虑到重力滴落和卡瓦装置的旋转，以免涂层积聚或变薄。在卡瓦装置上涂敷耐磨涂层时，还需考虑涂层的干燥和固化时间，以及干燥和固化前的涂层粘度。
4、除了会影响耐磨涂层均匀性的磨料矿物大小和尺寸以外，工具部件之间的涂层厚度还需遵循严格的公差。例如，可在与桥塞内锥体总成相对的卡瓦装置内表间上涂敷耐磨涂层。部件之间涂层厚度的均匀性，可以且应该进行控制。如果某个卡瓦装置的厚度不均匀或不一致，则会导致锥体总成不平衡，从而使整个桥塞发生偏斜。不同于与井壁单独接触的卡瓦装置外表面，各内表面将同其他卡瓦装置与锥体总成整体接触。井下工具部件之间的接触具有重复性和可预测性。卡瓦装置外表面上的耐磨涂层，将与管件或井壁等实际工具以外的表面接触。由于环境因素具有不可预知性和易变性，因此对于与环境因素接触的耐磨涂层，均匀性即非关键要素。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种涂敷涂层的设备和方法。
2、本发明的另一个目的是提供一种在井下工具部件的曲面上涂敷涂层的设备和方法。
3、本发明的另一个目的是提供一种在卡瓦装置的内斜面上涂敷涂层的设备和方法。
4、本发明的一个目的是提供一种制备井下工具部件的设备和方法。
5、本发明的另一个目的是提供一种用于确保井下工具部件曲面具有均匀涂层的设备和方法。
6、本发明的另一个目的是提供一种用于确保井下工具部件之间具有均匀涂层的设备和方法。
7、本发明的一个目的是提供一种可重复使用的装置，用于在卡瓦装置上涂敷涂层。
8、本发明的一个目的是提供一种用于校正卡瓦装置上涂层涂敷情况的设备和方法。
9、通过阅读随附说明书、附图和权利要求，本发明的上述和其他目的及优点均将变得显而易见。
10、本发明的实施方式包括一种用于制备井下工具部件的设备(即，带有斜面的卡瓦)，以啮合另一个井下工具部件。所述设备包括一个套管固定器、一个锥体嵌件和一个盖子。套管固定器由圆柱形套管体和带有中心套管孔的端部组成。所述锥体嵌件呈截头圆锥形，具有一个锥体顶部端面、一个锥体底部端面以及一个位于锥体顶部端面与锥体底部端面之间的侧壁曲面。所述锥体顶部端面有一个锥体中心顶部端腔，而所述锥体底部端面有一个锥体中心底部端腔。所述锥体嵌件的朝向为较小的一端朝上，以确保在所述锥体嵌件与所述圆柱形套管体之间形成一个可用于放置卡瓦的空间。底部中心连接器通过中心套管孔，以可拆卸的方式与锥体中心底部端腔啮合。所述锥体嵌件被锁定在圆柱形套管体内。所述盖子由一个带有中心盖孔和多个定位孔的圆盘以及一个轮缘组成。所述轮缘可以有一个锁肩，与每个卡瓦上的补偿卡瓦边缘啮合。轮缘和圆盘可以是一体的。
11、所述设备还包括多个限位螺栓和顶部中心连接器，用于将卡瓦固定在盖子、锥体嵌件和套管固定器之间的空间内。每个限位螺栓均以可拆卸的方式插入相应的定位孔中。轮缘和相邻限位螺栓用于固定安装在所述设备中的卡瓦位置。上述结构隔离了卡瓦相对于锥体嵌件和卡瓦斜面的运动，从而确保斜面上的涂层具有均匀厚度。
12、本发明的实施方式还包括通过中心盖孔以可拆卸螺纹连接的方式与锥体中心顶部端腔啮合的顶部中心连接器。实际上，可通过旋转顶部中心连接器，设置涂层的均匀厚度。通过驱动顶部中心连接器，使盖子更加靠近端部。卡瓦通过盖子的锁肩固定在卡瓦边缘处，以确保卡瓦以均匀且可控的方式向锥体嵌件移动，同时固定在卡瓦边缘并由限位螺栓引导。
13、在替代实施方式中，可采用透明套管固定器和透明锥体嵌件。在这些实施方式中，可以目测涂层是否存在缺陷。既可以通过拧紧顶部中心连接器，消除涂层的缺陷，也可以部分拆卸设备以拆除存在缺陷的卡瓦。
14、本发明的实施方式还包括一种可用于制备井下工具部件的方法。采用所述方法制备的部件具有互补型锥形曲面，即卡瓦。所述方法包括以下步骤：将底部中心连接器以可拆卸的方式与套管固定器和锥体嵌件啮合。将锥体嵌件锁定在固定器内的某个位置。
15、所述方法包括将多个限位螺栓以可拆卸的方式啮合到盖子上的步骤。每个限位螺栓均以可拆卸的方式插入相应的定位孔中，并从盖子上伸出。所述方法还包括在带有斜面的卡瓦上涂敷涂层。涂层将粘合在斜面上。涂层现在需要具有均匀厚度，以确保井下工具部件随时可用。
16、所述方法的实施方式包括将卡瓦以可拆卸的方式插入锥体嵌件与圆柱形套管体之间以及相邻限位螺栓之间，并将盖子套在卡瓦和锥体嵌件上。所述方法还包括以下步骤：将顶部中心连接器以可拆卸的方式啮合到中心盖孔和锥体中心顶部端腔，并通过顶部中心连接器调整锥体嵌件与卡瓦之间的距离，以控制斜面上的涂层厚度。
17、进行距离调整时，可能需要旋转顶部中心连接器。可通过恰当设置容差，避免卡瓦斜面的涂层发生积聚和变薄现象。通过驱动顶部中心连接器，使盖子更加靠近端部，而斜面更加靠近锥体嵌件的侧壁曲面。
18、在另一个替代实施方式中，当至少套管固定器为透明时，本发明的方法包括检测涂层是否存在瑕疵、缝隙或坑洼等缺陷。可通过调整距离，消除上述缺陷。还可将盖子从锥体嵌件上拆下，以将存在缺陷的卡瓦取下，并用另一个卡瓦替换。
19、在另一个替代实施方式中，本发明的方法包括在一个设备中制备多个卡瓦。可在将盖子设置到卡瓦和锥体嵌件上并进行涂层设置之前，在整套卡瓦上均匀涂敷涂层。所述方法包括将卡瓦上的涂层与井下工具的另一个部件装配在一起的步骤。
1.一种可用于制备井下工具部件的设备，其中，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述底部中心连接器通过所述中心套管孔以可拆卸的方式与所述锥体中心底部端腔可拆卸地螺纹啮合。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述定位孔围绕所述中心盖孔径向布置，并且其中每个定位孔均位于所述中心盖孔与所述圆盘外缘之间。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述轮缘包括肩脊48a，以确保与放置在所述套管固定器内的卡瓦啮合。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述顶部中心连接器通过所述中心盖孔以可拆卸螺纹连接的方式与所述锥体中心顶部端腔啮合。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述套管固定器是透明的。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述锥体嵌件是透明的。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，还包括：
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述轮缘包含肩脊，以确保与所述卡瓦啮合，以及
10.一种井下工具的制备方法，其中，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述底部中心连接器以可拆卸螺纹连接的方式与所述中心套管孔啮合。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其中，每个限位螺栓从所述锥体嵌件向所述圆柱形套管体延伸。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述顶部中心连接器以可拆卸螺纹连接的方式与所述中心盖孔啮合。
14.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述套管固定器是透明的，且所述方法还包括以下步骤：
15.根据权利要求14所述的制备方法，其中，其还包括以下步骤：
16.根据权利要求15所述的制备方法，其中，在所述锥体嵌件上更换所述盖子的步骤还包括：
17.根据权利要求10所述的制备方法，其中，其还包括以下步骤：
18.根据权利要求10所述的制备方法，其中，在将所述盖子套在所述卡瓦和所述锥体嵌件上之前，还包括以下步骤：
19.根据权利要求18所述的制备方法，其中，将所述盖子套在所述卡瓦和所述锥体嵌件上的步骤还包括：所述附加卡瓦在其他相邻限位螺栓之间滑动啮合，而所述轮缘与所述附加卡瓦相接，以确保所述锁肩与所述附加卡瓦的附加端啮合。
20.根据权利要求18所述的制备方法，其中，通过所述顶部中心连接器，调整所述锥体嵌件与所述卡瓦之间距离的步骤还包括：通过所述顶部中心连接器，调整所述锥体嵌件与所述附加卡瓦之间附加距离的步骤，以控制所述附加斜面上所述附加涂层的附加厚度。
