一种高压气体管道内固体粉末注入装置的制作方法

本发明涉及一种高压气体管道内固体粉末注入装置，尤其涉及一种气体钻井用高压气体管道内注入固体粉末的装置。

背景技术：

由于气体钻井技术具有提高机械钻速、减少井漏发生、降低钻井成本等特点，在国内外得到了广泛的应用，特别是缩短了复杂深井建井周期，使得气体钻井技术成为提高勘探、开发效率的一种有效手段。气体钻井更大的优点在于有效保护储积层，减少储层伤害，为油气田增产增效提供了重要的手段。

随着国内气体钻井技术的推广应用，一些钻井技术难题得到解决，但仍有许多重要的因素严重制约着气体钻井的进一步推广应用：但气体钻井一旦地层出水，地层水易随气流进到达上部地层，若一些地层易遇水坍塌、崩落，造成井下复杂情况风险。

一些固体材料具有良好的吸水性能，特别是随着固体材料科学技术的发展，某些合成固体材料吸水性非常强，其吸水量甚至可达到原来体积的成百上千倍，而且其表面不会存在自由水，为解决这种气体钻井地层出水时上部地层井壁稳定和携水问题提供了一种新的方案。

空气压缩机和增压机排出的压缩空气具有流动快速并带有一定压力特征，有时压力能达到6-8MPa。而且向压缩空气中添加固体粉末需要控制固体粉末添加的时间和添加量，并且要求能够均匀与压缩空气混合。因此，需要一种向高压气体管道内注入固体粉末的装置。

技术实现要素：

本发明的目的为了满足现有技术的需要,就是提供一种具有流动快速并带有一定压力特征的压缩空气中添加固体粉末的高压气体管道内固体粉末注入装置。

为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：

一种高压气体管道内固体粉末注入装置，包括料仓 8、高压气体管道1、螺旋给料装置5和喷嘴16；喷嘴16 安装在高压气体管道1内，螺旋给料装置5 安装在高压气体管道1上，料仓8 安装在螺旋给料装置5上，料仓8内部空间与高压气体管道1内上游通过压力平衡管线3连通，螺旋给料装置进料口10与料仓8连通，螺旋给料装置出料口14与高压气体管道喷嘴16下游连通；螺旋给料装置5包括变频电机4、齿轮副6、搅拌器9、矩齿转子11和转子外筒12，其中，变频电机4通过齿轮副6与料仓8底部的搅拌器9旋转配合，变频电机4同时与矩齿转子11联动，矩齿转子11安装在两端密闭的转子外筒12内，矩齿转子11上加工有矩形螺纹，螺旋给料装置的进料口10和出料口14分别设置在转子外筒12上靠近的矩齿转子11上游端和下游端。

上述方案还包括：压力平衡管线3中安装有高压球阀A2。螺旋给料装置出料口14与高压气体管线1连通管线间安装有高压球阀B15。

本发明的装置工作原理：变频电机带动矩齿转子和搅拌器旋转。料仓内固体粉末随搅拌器旋转搅拌，进入矩齿转子与转子外筒的螺旋空间，矩齿转子带动固体粉末进入螺旋给料装置出料口；高压气体从高压气体管道上游进入，经过喷嘴喷射后携带从螺旋给料装置出料口出来的固体粉末进入高压气体管道下游；压力平衡管线连通料仓和高压气体管道，使两者压力始终平衡相等。负压喷嘴能在出料口处形成负压区，促使固体粉末能够顺利进入高压气体管道内。

本发明的优点是：(1)通过压力平衡管线能够始终保持料仓内压力与高压气体管道内压力平衡；(2)电机通过齿轮副带动搅拌器旋转，能够避免固体粉末在进料口的堵塞；(3)负压喷嘴能在出料口处形成负压区，促使固体粉末能够顺利进入高压气体管道内；(4)电机通过变频调速可以始终均匀调整固体粉末注入量；(5)通过开启或关闭两个高压球阀，能够在不影响高压气体管道内高压气体的流通的情况下随时开始或终止注入固体粉末。

附图说明

图1是本发明一种高压气体管道内固体粉末注入装置的结构示意图。

图中 1. 高压气体管道，2. 高压球阀，3. 压力平衡管线，4.变频电机，5.螺旋给料装置，6. 齿轮副，7. 固体粉末，8. 料仓，9.搅拌器，10.螺旋给料装置进料口，11.矩齿转子，12.转子外筒，13.密封圈，14.螺旋给料装置出料口，15.高压球阀，16.喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步描述：

附图1中，一种高压气体管道内固体粉末注入装置，包括料仓 8、高压气体管道1、螺旋给料装置5和喷嘴16；高压气体管道1内部安装有喷嘴16，高压气体管道1上方安装有螺旋给料装置5，螺旋给料装置5上部安装料仓8，料仓8内部空间与高压气体管道内喷嘴16上游通过压力平衡管线3连通，螺旋给料装置进料口10 与料仓8连通，螺旋给料装置出料口14与高压气体管道喷嘴16下游连通。

螺旋给料装置5包括变频电机4、齿轮副6、搅拌器9、矩齿转子11和转子外筒12组成；矩齿转子11由一段光轴和一段加工有矩形螺纹的轴组成，矩形螺纹轴这部分与转子外筒12构成螺旋空间，光轴部分上固定有齿轮副6的一个锥面齿轮；齿轮副6有两个锥面齿轮组成，另一个锥面齿轮固定在搅拌器9的轴上，这样矩齿转子的旋转通过两个锥面齿轮带动搅拌器旋转；螺旋进料装置进料口10加工在转子外筒12上，其位置在矩齿转子11的矩形螺纹轴部分的正上方，靠近电机端，螺旋进料装置出料口14加工在转子外筒12上，其位置在矩齿转子11的矩形螺纹轴部分的正下方，靠近喷嘴16端。

当需要向高压气体管道1内注入固体粉末7的时候，开启高压球阀2和高压球阀15，料仓8内压力快速达到与高压气体管道1内压力平衡。根据固体粉末7注入量计算并调整好电机4转速，变频电机4带动矩齿转子11和齿轮副8旋转，齿轮副8带动搅拌器9旋转。搅拌器9附近的固体粉末7通过螺旋进料装置进料口10进入矩齿转子与转子外筒的螺旋空间。随着矩齿转子11的旋转，固体粉末7向前运动并从螺旋进料装置出料口14排出，进入到喷嘴16所形成的负压区，进而与高压气体管道1内的高流速气体混合。

不需要注入粉末的时候，关闭电机，关闭高压球阀2和高压球阀15即可。