专利名称：用于低密度水泥浆固井的移动式发泡装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机电技术领域，具体涉及一种用于低密度水泥浆固井的移动式发泡装置。
背景技术：
低密度水泥浆是为适应多种复杂固井而开发的一类特殊水泥浆体系，密度在1.10-1.45g/cm3，主要应用于(1)易漏失地层和低压力梯度地层固井，防止水泥浆漏失和储层污染，保护油气层；(2)封固气井或地层中含有严重腐蚀性水或气的油井，该类井要求全井封固，既增加油气井的密封性能又保护套管免遭腐蚀，都需降低水泥浆的密度；(3)超深井固井即使采用分级注水泥技术，也需要尽可能的降低水泥浆柱的静压力，以便在较低的泵压下获得较好的固井质量；(4)欠平衡钻井配套固井，欠平衡钻井主要利用一些非常规方法、常规或非常规流体(气相、气液两相、泡沫等)、非常规设备等解决勘探开发中复杂储层钻井过程中的有关难题，由于它的非常规性，对固井提出了更高的要求，欠平衡钻井固井配套技术实质就是要解决欠平衡钻井后的近平衡固井问题，这意味着要特别关注选择合理的固井压差，适宜的固井水泥浆密度以及合理的施工工艺。
目前用发气法制备油气田固井用低密度水泥浆有两种方法1.化学发气。通过在水泥浆中添加发泡剂和稳泡剂实现，该方法工艺复杂，且成本较高；2.机械充气。向水泥浆中充入氮气或空气，这种方法施工复杂，且地面设备多。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、移动方便、实用性好的用于低密度水泥浆固井的移动式发泡装置。
本实用新型提出的移动式发泡装置由供液系统、供气系统及供泡系统组成，其结构如图1所示。供液系统的功能是配制、计量并输送发泡液，由制剂箱、搅拌器及计量泵等部件经管道连接组成；供气系统的功能是提供发泡所须的压缩空气，由压缩机和储气罐等部件经管道连接组成；供泡系统是本实用新型最终要实现的功能，产生用于制备低密度水泥浆的气泡，由泡沫发生器、盘管和出泡口组成。
供液系统中，制剂箱1设有进水管2和发泡液进液管4，分别用于注入自来水和发泡液，搅拌电机3安装于制剂箱1上，可带动制剂箱1中的搅拌器，计量泵5与制剂箱1有管路16连接；供气系统中，空气压缩机15由电机14驱动，并通过管道13与储气罐12连接；供泡系统中，泡沫发生器8、盘管10和泡沫出口11组装于储气罐12上，储气罐12与泡沫发生器8有管道7连接，泡沫发生器8与盘管10有管道9连接，泡沫出口1直接与盘管10连接，计量泵与泡沫发生器8有管道6连接；储气罐12、电机14、空气压缩机15、计量泵5和制剂箱1组装于底座17上。
本实用新型充分考虑了固井现场作业的需要。首先是机动性，该发明的所有设备都安装在底座17上，将底座17吊装到运输车辆上，可以很方便地运送到固井现场；其次是根据固井作业的要求，所有电机和控制系统都是防爆的，以确保作业安全。
本实用新型的各个部件布局合理，装配方便，整个装置满足油田设备的各项技术要求，通过了室内振动测试和实际道路测试等可靠性试验，各种电气和控制设备也符合油田现场作业要求。
本实用新型用物理方法制备气泡，没有化学反应，工艺简单，成本较低，地面设备少，操作方便。
实际使用时，首先将配置好的发泡液由进液管4注入制剂箱1，经进水管2加入适量水，根据需要配置好发泡液的浓度，启动搅拌电机3，使发泡液浓度均匀，调整储气罐12的工作压力，设定计量泵5的流量，然后启动电机14，带动空气压缩机15工作；再启动计量泵5，制剂箱1中的发泡液按一定的流量流经计量泵5后，经管路6进入泡沫发生器8，来自储气罐12的压缩空气经管路7进入泡沫发生器8，在泡沫发生器8内高压气体冲击发泡液使其发泡，从泡沫发生器8出来的气泡经管路9流经盘管10后，通过出泡口11流出。用该发泡设备可产生独立、密闭、大小均匀的气泡，气泡表面膜强度高，寿命长，用其制备的低密度水泥浆符合固井技术要求。
图1为本实用新型的结构图。
图中标号1.制剂箱，2.进水管，3.搅拌电机，4.进液管，5.计量泵，6.管路，7.管路，8.泡沫发生器，9.管路，10.盘管，11.出泡口，12.储气罐，13.管路，14.电机，15.空气压缩机，16.管路，17.底座。
具体实施方式
本实用新型中，电机3和电机14均采用防爆电机，电机功率根据实际需要选定，储气罐12采用卧式储气罐，压缩机15采用螺杆式空气压缩机。主要组成部件及布局如附图1所示，由制剂箱1，防爆搅拌电机3，计量泵5，泡沫发生器8，盘管10，出泡口11，卧式储气罐12，螺杆空气压缩机15，防爆电机14，底座17经管道连接组成。制剂箱1上分别设有进水管2和发泡液进液管4，发泡液和水在制剂箱1中混合后，由防爆搅拌电机3将其搅拌均匀。计量泵5靠近制剂箱1，制剂箱1与计量泵5之间由管路16连接，计量泵5流量可根据需要进行调节。防爆电机14带动位于其上方的螺杆空气压缩机15产生高压的压缩空气，压缩空气经管路13进入卧式储气罐12，调整储气罐12的压力到设定值后，压缩空气就可以用于发泡。螺杆空气压缩机15及防爆电机14组成机组，靠近计量泵5。卧式储气罐12被固定在底座17上，在卧式储气罐12的上方分别安装了泡沫发生器8、盘管10和出泡口11，来自计量泵5的发泡液和卧式储气罐12的压缩空气分别经管路6和管路7进入泡沫发生器8，从泡沫发生器8出来的气泡经管路9流经盘管10后，通过出泡口11流出。将微型气泡通过管路输送到指定设备可以制取各种低密度的水泥浆。
本实用新型的具体操作步骤如下1).将发泡液与自来水按1∶24的比例分别从进液管4及进水管2注入制剂箱1中，启动防爆搅拌电机3至溶液浓度均匀止。
2).启动防爆电机14，带动螺杆空气压缩机15工作，产生高压气体，高压气体经管路13进入卧式储气罐12，调整卧式储气罐12的压力到0.2Mpa后，压缩空气就可以用于发泡了。
3).启动计量泵5，按照密度要求调整流量，如要得到密度为1.45kg/cm3的水泥浆，调整计量泵流量为0.36kg/s就能达到要求。
4).发泡液从制剂箱1经管路16由计量泵5泵入泡沫发生器8中，来自计量泵5的发泡液和卧式储气罐12的压缩空气分别经管路6和管路7进入泡沫发生器8，在泡沫发生器8内高压气体冲击发泡液使其发泡，从泡沫发生器8出来的气泡经管路9流经盘管10后，通过出泡口11流出。从发泡设备流出的泡沫的密度大约为0.01kg/L。供泡速度连续可调，最大供泡量可达到30000L/h。
调整发泡液计量泵5流量为0.36kg/s，调整卧式储气罐12的空气压力为0.2Mpa，与水灰比为0.44的G级油井水泥混合，可以得到密度为1.45kg/cm3的水泥浆(水泥浆的泵送率为0.9m3/min)；调整发泡液计量泵5流量为0.54kg/s，调整卧式储气罐12的空气压力为0.2Mpa，与水灰比为0.44的G级油井水泥混合，可以得到密度为1.25kg/cm3的水泥浆(水泥浆的泵送率为0.9m3/min)。
权利要求1.一种用于低密度水泥浆固井的移动式发泡装置，其特征在于由供液系统、供气系统和供泡系统组成；其中，供液系统中，制剂箱(1)设有进水管(2)和发泡液进液管(4)，分别用于注入自来水和发泡液，搅拌电机(3)安装于制剂箱(1)上，可带动制剂箱(1)中的搅拌器，计量泵(5)与制剂箱(1)有管路(16)连接；供气系统中，空气压缩机(15)由电机(14)驱动，并通过管道(13)与储气罐(12)连接；供泡系统中，泡沫发生器(8)、盘管(10)和泡沫出口(11)组装于储气罐(12)上；储气罐(12)与泡沫发生器(8)有管道(7)连接，泡沫发生器(8)与盘管(10)有管道(9)连接，泡沫出口(1)直接与盘管(10)连接，计量泵与泡沫发生器(8)有管道(6)连接；储气罐(12)、电机(14)、空气压缩机(15)、计量泵(5)和制剂箱(1)组装于底座(17)上。
2.根据权利要求1所述的用于低密度水泥浆固井的移动式发泡装置，其特征在于所述的搅拌电机(3)和电机(4)采用防爆电机，空气压缩机(15)采用螺杆式空气压缩机。
专利摘要本实用新型属于机电设备技术领域，具体为一种用于低密度水泥浆固井的移动式发泡装置。该装置由供液系统、供气系统和供泡系统组成；其中，供液系统由制剂箱、搅拌器和计量泵经管路连接组成，供气系统由空气压缩机和储气罐组成，供泡系统由泡沫发生器、盘管和出泡口组成。这些部件组装于一个底座上。本实用新型移动机动灵活，结构布局合理，装配调试方便，使用操作安全，且能连续发泡。由该装置产生的气泡大小均匀，气泡膜强度高，寿命长，用其制备的低密度水泥浆符合固井技术要求。
文档编号E21B33/13GK2921267SQ200620041360
公开日2007年7月11日 申请日期2006年4月27日 优先权日2006年4月27日
发明者王群力, 马建敏 申请人:王群力, 马建敏