專(zhuān)利名稱(chēng)：用于低密度水泥漿固井的移動(dòng)式發(fā)泡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于低密度水泥漿固井的移動(dòng)式發(fā)泡裝置。
背景技術(shù)：
低密度水泥漿是為適應(yīng)多種復(fù)雜固井而開(kāi)發(fā)的一類(lèi)特殊水泥漿體系，密度在1.10-1.45g/cm3，主要應(yīng)用于(1)易漏失地層和低壓力梯度地層固井，防止水泥漿漏失和儲(chǔ)層污染，保護(hù)油氣層；(2)封固氣井或地層中含有嚴(yán)重腐蝕性水或氣的油井，該類(lèi)井要求全井封固，既增加油氣井的密封性能又保護(hù)套管免遭腐蝕，都需降低水泥漿的密度；(3)超深井固井即使采用分級(jí)注水泥技術(shù)，也需要盡可能的降低水泥漿柱的靜壓力，以便在較低的泵壓下獲得較好的固井質(zhì)量；(4)欠平衡鉆井配套固井，欠平衡鉆井主要利用一些非常規(guī)方法、常規(guī)或非常規(guī)流體(氣相、氣液兩相、泡沫等)、非常規(guī)設(shè)備等解決勘探開(kāi)發(fā)中復(fù)雜儲(chǔ)層鉆井過(guò)程中的有關(guān)難題，由于它的非常規(guī)性，對(duì)固井提出了更高的要求，欠平衡鉆井固井配套技術(shù)實(shí)質(zhì)就是要解決欠平衡鉆井后的近平衡固井問(wèn)題，這意味著要特別關(guān)注選擇合理的固井壓差，適宜的固井水泥漿密度以及合理的施工工藝。
目前用發(fā)氣法制備油氣田固井用低密度水泥漿有兩種方法1.化學(xué)發(fā)氣。通過(guò)在水泥漿中添加發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑實(shí)現(xiàn)，該方法工藝復(fù)雜，且成本較高；2.機(jī)械充氣。向水泥漿中充入氮?dú)饣蚩諝?，這種方法施工復(fù)雜，且地面設(shè)備多。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便、實(shí)用性好的用于低密度水泥漿固井的移動(dòng)式發(fā)泡裝置。
本實(shí)用新型提出的移動(dòng)式發(fā)泡裝置由供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)及供泡系統(tǒng)組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。供液系統(tǒng)的功能是配制、計(jì)量并輸送發(fā)泡液，由制劑箱、攪拌器及計(jì)量泵等部件經(jīng)管道連接組成；供氣系統(tǒng)的功能是提供發(fā)泡所須的壓縮空氣，由壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐等部件經(jīng)管道連接組成；供泡系統(tǒng)是本實(shí)用新型最終要實(shí)現(xiàn)的功能，產(chǎn)生用于制備低密度水泥漿的氣泡，由泡沫發(fā)生器、盤(pán)管和出泡口組成。
供液系統(tǒng)中，制劑箱1設(shè)有進(jìn)水管2和發(fā)泡液進(jìn)液管4，分別用于注入自來(lái)水和發(fā)泡液，攪拌電機(jī)3安裝于制劑箱1上，可帶動(dòng)制劑箱1中的攪拌器，計(jì)量泵5與制劑箱1有管路16連接；供氣系統(tǒng)中，空氣壓縮機(jī)15由電機(jī)14驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)管道13與儲(chǔ)氣罐12連接；供泡系統(tǒng)中，泡沫發(fā)生器8、盤(pán)管10和泡沫出口11組裝于儲(chǔ)氣罐12上，儲(chǔ)氣罐12與泡沫發(fā)生器8有管道7連接，泡沫發(fā)生器8與盤(pán)管10有管道9連接，泡沫出口1直接與盤(pán)管10連接，計(jì)量泵與泡沫發(fā)生器8有管道6連接；儲(chǔ)氣罐12、電機(jī)14、空氣壓縮機(jī)15、計(jì)量泵5和制劑箱1組裝于底座17上。
本實(shí)用新型充分考慮了固井現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的需要。首先是機(jī)動(dòng)性，該發(fā)明的所有設(shè)備都安裝在底座17上，將底座17吊裝到運(yùn)輸車(chē)輛上，可以很方便地運(yùn)送到固井現(xiàn)場(chǎng)；其次是根據(jù)固井作業(yè)的要求，所有電機(jī)和控制系統(tǒng)都是防爆的，以確保作業(yè)安全。
本實(shí)用新型的各個(gè)部件布局合理，裝配方便，整個(gè)裝置滿(mǎn)足油田設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)要求，通過(guò)了室內(nèi)振動(dòng)測(cè)試和實(shí)際道路測(cè)試等可靠性試驗(yàn)，各種電氣和控制設(shè)備也符合油田現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求。
本實(shí)用新型用物理方法制備氣泡，沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)，工藝簡(jiǎn)單，成本較低，地面設(shè)備少，操作方便。
實(shí)際使用時(shí)，首先將配置好的發(fā)泡液由進(jìn)液管4注入制劑箱1，經(jīng)進(jìn)水管2加入適量水，根據(jù)需要配置好發(fā)泡液的濃度，啟動(dòng)攪拌電機(jī)3，使發(fā)泡液濃度均勻，調(diào)整儲(chǔ)氣罐12的工作壓力，設(shè)定計(jì)量泵5的流量，然后啟動(dòng)電機(jī)14，帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)15工作；再啟動(dòng)計(jì)量泵5，制劑箱1中的發(fā)泡液按一定的流量流經(jīng)計(jì)量泵5后，經(jīng)管路6進(jìn)入泡沫發(fā)生器8，來(lái)自?xún)?chǔ)氣罐12的壓縮空氣經(jīng)管路7進(jìn)入泡沫發(fā)生器8，在泡沫發(fā)生器8內(nèi)高壓氣體沖擊發(fā)泡液使其發(fā)泡，從泡沫發(fā)生器8出來(lái)的氣泡經(jīng)管路9流經(jīng)盤(pán)管10后，通過(guò)出泡口11流出。用該發(fā)泡設(shè)備可產(chǎn)生獨(dú)立、密閉、大小均勻的氣泡，氣泡表面膜強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，用其制備的低密度水泥漿符合固井技術(shù)要求。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
圖中標(biāo)號(hào)1.制劑箱，2.進(jìn)水管，3.攪拌電機(jī)，4.進(jìn)液管，5.計(jì)量泵，6.管路，7.管路，8.泡沫發(fā)生器，9.管路，10.盤(pán)管，11.出泡口，12.儲(chǔ)氣罐，13.管路，14.電機(jī)，15.空氣壓縮機(jī)，16.管路，17.底座。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型中，電機(jī)3和電機(jī)14均采用防爆電機(jī)，電機(jī)功率根據(jù)實(shí)際需要選定，儲(chǔ)氣罐12采用臥式儲(chǔ)氣罐，壓縮機(jī)15采用螺桿式空氣壓縮機(jī)。主要組成部件及布局如附圖1所示，由制劑箱1，防爆攪拌電機(jī)3，計(jì)量泵5，泡沫發(fā)生器8，盤(pán)管10，出泡口11，臥式儲(chǔ)氣罐12，螺桿空氣壓縮機(jī)15，防爆電機(jī)14，底座17經(jīng)管道連接組成。制劑箱1上分別設(shè)有進(jìn)水管2和發(fā)泡液進(jìn)液管4，發(fā)泡液和水在制劑箱1中混合后，由防爆攪拌電機(jī)3將其攪拌均勻。計(jì)量泵5靠近制劑箱1，制劑箱1與計(jì)量泵5之間由管路16連接，計(jì)量泵5流量可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。防爆電機(jī)14帶動(dòng)位于其上方的螺桿空氣壓縮機(jī)15產(chǎn)生高壓的壓縮空氣，壓縮空氣經(jīng)管路13進(jìn)入臥式儲(chǔ)氣罐12，調(diào)整儲(chǔ)氣罐12的壓力到設(shè)定值后，壓縮空氣就可以用于發(fā)泡。螺桿空氣壓縮機(jī)15及防爆電機(jī)14組成機(jī)組，靠近計(jì)量泵5。臥式儲(chǔ)氣罐12被固定在底座17上，在臥式儲(chǔ)氣罐12的上方分別安裝了泡沫發(fā)生器8、盤(pán)管10和出泡口11，來(lái)自計(jì)量泵5的發(fā)泡液和臥式儲(chǔ)氣罐12的壓縮空氣分別經(jīng)管路6和管路7進(jìn)入泡沫發(fā)生器8，從泡沫發(fā)生器8出來(lái)的氣泡經(jīng)管路9流經(jīng)盤(pán)管10后，通過(guò)出泡口11流出。將微型氣泡通過(guò)管路輸送到指定設(shè)備可以制取各種低密度的水泥漿。
本實(shí)用新型的具體操作步驟如下1).將發(fā)泡液與自來(lái)水按1∶24的比例分別從進(jìn)液管4及進(jìn)水管2注入制劑箱1中，啟動(dòng)防爆攪拌電機(jī)3至溶液濃度均勻止。
2).啟動(dòng)防爆電機(jī)14，帶動(dòng)螺桿空氣壓縮機(jī)15工作，產(chǎn)生高壓氣體，高壓氣體經(jīng)管路13進(jìn)入臥式儲(chǔ)氣罐12，調(diào)整臥式儲(chǔ)氣罐12的壓力到0.2Mpa后，壓縮空氣就可以用于發(fā)泡了。
3).啟動(dòng)計(jì)量泵5，按照密度要求調(diào)整流量，如要得到密度為1.45kg/cm3的水泥漿，調(diào)整計(jì)量泵流量為0.36kg/s就能達(dá)到要求。
4).發(fā)泡液從制劑箱1經(jīng)管路16由計(jì)量泵5泵入泡沫發(fā)生器8中，來(lái)自計(jì)量泵5的發(fā)泡液和臥式儲(chǔ)氣罐12的壓縮空氣分別經(jīng)管路6和管路7進(jìn)入泡沫發(fā)生器8，在泡沫發(fā)生器8內(nèi)高壓氣體沖擊發(fā)泡液使其發(fā)泡，從泡沫發(fā)生器8出來(lái)的氣泡經(jīng)管路9流經(jīng)盤(pán)管10后，通過(guò)出泡口11流出。從發(fā)泡設(shè)備流出的泡沫的密度大約為0.01kg/L。供泡速度連續(xù)可調(diào)，最大供泡量可達(dá)到30000L/h。
調(diào)整發(fā)泡液計(jì)量泵5流量為0.36kg/s，調(diào)整臥式儲(chǔ)氣罐12的空氣壓力為0.2Mpa，與水灰比為0.44的G級(jí)油井水泥混合，可以得到密度為1.45kg/cm3的水泥漿(水泥漿的泵送率為0.9m3/min)；調(diào)整發(fā)泡液計(jì)量泵5流量為0.54kg/s，調(diào)整臥式儲(chǔ)氣罐12的空氣壓力為0.2Mpa，與水灰比為0.44的G級(jí)油井水泥混合，可以得到密度為1.25kg/cm3的水泥漿(水泥漿的泵送率為0.9m3/min)。
權(quán)利要求1.一種用于低密度水泥漿固井的移動(dòng)式發(fā)泡裝置，其特征在于由供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和供泡系統(tǒng)組成；其中，供液系統(tǒng)中，制劑箱(1)設(shè)有進(jìn)水管(2)和發(fā)泡液進(jìn)液管(4)，分別用于注入自來(lái)水和發(fā)泡液，攪拌電機(jī)(3)安裝于制劑箱(1)上，可帶動(dòng)制劑箱(1)中的攪拌器，計(jì)量泵(5)與制劑箱(1)有管路(16)連接；供氣系統(tǒng)中，空氣壓縮機(jī)(15)由電機(jī)(14)驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)管道(13)與儲(chǔ)氣罐(12)連接；供泡系統(tǒng)中，泡沫發(fā)生器(8)、盤(pán)管(10)和泡沫出口(11)組裝于儲(chǔ)氣罐(12)上；儲(chǔ)氣罐(12)與泡沫發(fā)生器(8)有管道(7)連接，泡沫發(fā)生器(8)與盤(pán)管(10)有管道(9)連接，泡沫出口(1)直接與盤(pán)管(10)連接，計(jì)量泵與泡沫發(fā)生器(8)有管道(6)連接；儲(chǔ)氣罐(12)、電機(jī)(14)、空氣壓縮機(jī)(15)、計(jì)量泵(5)和制劑箱(1)組裝于底座(17)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低密度水泥漿固井的移動(dòng)式發(fā)泡裝置，其特征在于所述的攪拌電機(jī)(3)和電機(jī)(4)采用防爆電機(jī)，空氣壓縮機(jī)(15)采用螺桿式空氣壓縮機(jī)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于機(jī)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于低密度水泥漿固井的移動(dòng)式發(fā)泡裝置。該裝置由供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和供泡系統(tǒng)組成；其中，供液系統(tǒng)由制劑箱、攪拌器和計(jì)量泵經(jīng)管路連接組成，供氣系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐組成，供泡系統(tǒng)由泡沫發(fā)生器、盤(pán)管和出泡口組成。這些部件組裝于一個(gè)底座上。本實(shí)用新型移動(dòng)機(jī)動(dòng)靈活，結(jié)構(gòu)布局合理，裝配調(diào)試方便，使用操作安全，且能連續(xù)發(fā)泡。由該裝置產(chǎn)生的氣泡大小均勻，氣泡膜強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，用其制備的低密度水泥漿符合固井技術(shù)要求。
文檔編號(hào)E21B33/13GK2921267SQ200620041360
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者王群力, 馬建敏 申請(qǐng)人:王群力, 馬建敏