一种用于制备泡沫水泥浆的装置的制作方法

技术特征：

1.一种用于制备泡沫水泥浆的装置，其特征在于，包括：

泡沫发生组件，所述泡沫发生组件用于将由水泥浆与起泡液混合而成的水泥基浆与氮气混合成泡沫水泥浆。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泡沫发生组件包括混合腔、出口端接通于所述混合腔且入口端用于输入所述氮气的音速喷嘴、出口端接通于所述混合腔且入口端用于输入所述水泥基浆的水泥基浆喷嘴以及接通于所述混合腔的泡沫水泥浆出口，

其中，所述音速喷嘴喷出的氮气流束与水泥基浆喷出的水泥基浆流束在所述混合腔内相互冲击以混合成所述泡沫水泥浆。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括起泡液泵送组件，以及分别接通于所述泡沫发生组件和所述起泡液泵送组件的混合组件，

所述泡沫发生组件还用于接通氮气供给装置，所述氮气供给装置用于向所述泡沫发生组件输入所述氮气，

其中，所述起泡液泵送组件用于将所述起泡液输入到所述混合组件，所述混合组件用于将输入其内的所述水泥浆与所述起泡液混合成所述水泥基浆并将所述水泥基浆输入到所述泡沫发生组件内。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述起泡液泵送组件包括入口用于接通起泡液源且出口用于接通所述混合组件的电动泵，所述起泡液源用于向所述电动泵提供所述起泡液。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述混合组件为在线混合器，所述混合组件的一个入口接通于所述电动泵的出口，另一个入口用于接通所述水泥浆泵送装置，所述混合组件的出口接通于所述泡沫发生组件，所述水泥浆泵送装置用于向所述混合组件输入所述水泥浆。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述泡沫发生组件和所述混合组件之间的且用于防止流体回流向所述混合组件的第一止回阀。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述 泡沫发生组件和所述氮气供给装置之间的且用于防止流体回流向所述氮气供给装置的第二止回阀。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述起泡液泵送组件和所述混合组件之间的且用于防止流体回流向所述起泡液泵送组件的第三止回阀。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述第二止回阀和泡沫发生组件之间的管线上的排空阀。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括调节单元，

所述调节单元用于根据输入到所述混合组件的水泥浆的体积流量、所述水泥浆的密度和所述起泡液的密度来调节输入到所述混合组件内的起泡液的体积流量以使得所述混合组件输出的水泥基浆达到预设密度。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述调节单元还用于根据输入到所述混合组件内的起泡液的体积流量、输入到所述混合组件的水泥浆的体积流量、所述水泥浆的密度、所述起泡液的密度、所述混合组件输出的水泥基浆的预设密度以及所述泡沫发生组件输出泡沫水泥浆的压强来调节输入到所述泡沫发生组件内的氮气量以使得所述泡沫水泥浆达到预设密度。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述调节单元包括连接于所述起泡液泵送组件的控制中心，连接于所述控制中心的且设置在所述混合组件与所述水泥浆泵送装置之间的第一流量变送器，连接于所述控制中心的且设置在所述混合组件和所述起泡液泵送组件之间的第二流量变送器，以及连接于所述控制中心的且设置在所述泡沫发生组件和所述混合组件之间的密度变送器，

第一流量变送器用于实时检测输入到所述混合组件内的水泥浆的体积流量，第二流量变送器用于实时检测输入到所述混合组件内的起泡液的体积流量，密度变送器用于实时检测所述混合组件输出的水泥基浆的密度，

所述控制中心根据输入到所述混合组件内的水泥浆的体积流量、所述水泥浆的密度、所述起泡液的密度以及水泥基浆的预设密度计算出所述起泡液的目标体积流量，

所述控制中心还将第二流量变送器实时检测输入到所述混合组件内的起泡液的体积流量作为被控参数、将所述起泡液的目标体积流量为设定值、将所述起 泡液泵送组件输出的起泡液的体积流量作为控制参数来进行定值调节。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述调节单元还包括连接于所述控制中心的且设置在所述泡沫发生组件和所述氮气供给装置之间的管路上的流量调节阀，均连接于述控制中心的且均设置在所述流量调节阀和所述氮气供给装置之间的管路上的第一压力变送器、第三流量变送器和温度变送器，以及第二压力变送器，

所述第一压力变送器、第三流量变送器和温度变送器依次用于实时检测从所述氮气供给装置输入到所述流量调节阀的氮气的气压、体积流量和温度，所述第二压力变送器用于测量所述泡沫发生组件输出泡沫水泥浆的压强，

所述控制中心还用于根据已测量到的井下温度、输入到所述混合组件内的水泥浆的体积流量、所述水泥浆的密度、所述起泡液的密度、所述水泥基浆的预设密度、所述泡沫水泥浆的预设密度以及氮气在所述第二压力变送器所测量到的压强下的密度来计算氮气在标准状况下的目标输入体积流量，

所述控制中心还用于根据从所述氮气供给装置输入到所述流量调节阀的氮气的气压、体积流量和温度计算出氮气在标准状况下的体积流量，

所述控制中心还将氮气在标准状况下的目标输入体积流量作为设定值、将氮气在标准状况下的体积流量为被控参数，将所述流量调节阀的开度作为控制参数来进行定值调节。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述起泡液的目标体积流量采用下列算计进行计算，

$Q_2=\frac{{\mathrm{\ρ}}_3\×Q_1-{\mathrm{\ρ}}_1\×Q_1}{{\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_3}$

式中，ρ₁为所述水泥浆的密度，ρ₂为所述起泡液的密度，ρ₃为水泥基浆的预设密度，Q₁为第一流量变送器测量到的水泥浆的体积流量，Q₂为所述起泡液的目标体积流量。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述氮气在标准状况下的目标输入体积流量采用下列算计进行计算，

$Q_4=\frac{({\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_4)\×({\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1)\×P\×T_1\×Q_1}{({\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_3)\×({\mathrm{\ρ}}_4-{\mathrm{\ρ}}_5)\×T\×P_1\×Z}$

式中，ρ₁为所述水泥浆的密度，ρ₂为所述起泡液的密度，ρ₃为水泥基浆的预设密度，ρ₄为泡沫水泥浆的预设密度，Q₁为第一流量变送器测量到的水泥浆的体 积流量，P₁为标准状况下的气压，P₁＝101.325kPa，T₁为标准状况下的温度，T₁＝273.15K，T为井下温度，P为第二压力变送器所测量到的所述泡沫发生组件输出的泡沫水泥浆的压强，ρ₅为氮气在压强P和井下温度T下的密度值，Z为氮气在压强P和井下温度T下的压缩因子，压缩因子为无量纲，Q₄为所述氮气在标准状况下的目标输入体积流量。