一种用于油气井高压作业的泡沫发生器的制作方法

本实用新型涉及一种油气田作业辅助装置，特别涉及一种用于油气井高压作业的泡沫发生器。

背景技术：

泡沫流体在油气井增产作业中应用广泛。利用泡沫流体的低密度、高粘度，以及对渗透率和油水层的选择性等特性，可以解决井下作业中使用常规工作液固有的一系列问题。比如泡沫冲砂可以解决低压漏失井难以建立洗井循环的问题，泡沫酸化可以解决酸液大量进入大孔道和高含水层的问题，等等。

目前已有的泡沫发生器的种类繁多。但在我们常用的是专利号为ZL200420097112.5的泡沫发生器。该设备采用螺旋搅拌块，对进入设备的气体和液体进行充分搅拌，其作用原理与实验室用旋转搅拌法制备泡沫的方法完全一致，产生的泡沫均匀、细密，产生的附加压差低，是实用的泡沫发生器。该设备投入现场应用后，因其简便实用，产生的泡沫均匀且性能稳定，适合于现场应用。

伴随着油气田作业技术升级与施工范围的扩展，要求提供耐压更高的设备，比如在新疆塔里木油田，由于井深等原因，施工压力高达70MPa以上，而根据油田井控等级要求，需要耐压105MPa的设备；而目前应用较多的煤层气井泡沫压裂施工，也需要设备承压在50MPa以上，而ZL200420097112.5泡沫发生器承压范围为0~50MPa，因此需要提升其压力等级。

此外，油井施工现场情况复杂，需要在施工过程中根据压力等参数的变化，调整注入模式。比如施工压力低于设计压力时，需要注入泡沫；而施工压力高于设计压力时，需要注入纯液体，不需要注泡沫；而两种模式之间的切换需要在尽量短的时间内完成，以免影响施工效果。为此，需要在原泡沫发生器的基础上，配置一套安全可靠的快速切换系统。

原泡沫发生器进气管与氮气发生设备直接连接，当泡沫发生器压力高于氮气设备时，工作液会窜入氮气设备中，会造成氮气设备腐蚀损坏，特别是工作液为酸液时，如发生窜流，对氮气设备的损坏更加严重。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于油气井高压作业的泡沫发生器。

其技术方案是：包括进气管（1）、第一旋塞阀（2）、单向阀（3）、螺旋桨（4）、螺旋搅拌块（5）、加厚耐高压母管（6）、泡沫流体排出管（7）、第二旋塞阀（8）、进液管（9）、第三旋塞阀（10），所述加厚耐高压母管（6）的一端连接进气管（1），进气管（1）内安装第一旋塞阀（2）和单向阀（3），在进气管（1）的旁边设有进液管（9），在进液管（9）上安设有第二旋塞阀（8）；所述加厚耐高压母管（6）的另一端设有泡沫流体排出管（7），所述泡沫流体排出管（7）的左端与加厚耐高压母管（6）连通，泡沫流体排出管（7）的下侧设有出口与进液管（9）之间设有液体导流管（11）；所述加厚耐高压母管（6）内腔安装螺旋桨（4）和螺旋搅拌块（5），通过螺旋桨（4）对进气管（1）进入的氮气进行切割，通过螺旋搅拌块（5）形成均匀的泡沫。

上述液体导流管（11）安装在进液管（9）的第二旋塞阀（8）的下部。

上述螺旋搅拌块（5）采用不锈钢螺旋搅拌块。

上述螺旋桨（4）采用不锈钢螺旋桨。

上述螺旋桨（4）采用三组，每组螺旋桨（4）设有四个叶片。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用加厚耐高压母管，增加承压能力到105MPa以上，其进气管、进液管、泡沫排出管等，均采用承压105MPa的油井压裂用硬管线加工，配备的连接头均为1502型由壬头；原螺旋搅拌块为硬聚氯乙烯材料，在70MPa的压强作用下，该会被压碎，失去搅拌功能，本实用新型将其螺旋搅拌块原材料更换为耐酸耐压的不锈钢材料，提升承压能力至105MPa以上，确保本设备的耐高压性能。并在进气管与氮气设备之间增加单向截止阀，防止液体反窜进入氮气设备，以保护氮气发生设备不被工作液腐蚀损坏；再就是增加了气体段塞的切割，将气体段塞变小、甚至完全使之破碎，然后再进入泡沫发生器的螺旋搅拌块，形成均匀的泡沫；实现了液体和泡沫的快速切换。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图；

附图2是螺旋桨的截面图；

上图中：进气管1、第一旋塞阀2、单向阀3、不锈钢螺旋桨4、不锈钢螺旋搅拌块5、加厚耐高压母管6、泡沫流体排出管7、第二旋塞阀8、进液管9、第三旋塞阀10、液体导流管11、叶片4.1。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提到的用于油气井高压作业的泡沫发生器，包括进气管1、第一旋塞阀2、单向阀3、螺旋桨4、螺旋搅拌块5、加厚耐高压母管6、泡沫流体排出管7、第二旋塞阀8、进液管9、第三旋塞阀10，所述加厚耐高压母管6的一端连接进气管1，进气管1内安装第一旋塞阀2和单向阀3，在进气管1的旁边设有进液管9，在进液管9上安设有第二旋塞阀8；所述加厚耐高压母管6的另一端设有泡沫流体排出管7，所述泡沫流体排出管7的左端与加厚耐高压母管6连通，泡沫流体排出管7的下侧设有出口与进液管9之间设有液体导流管11；所述加厚耐高压母管6内腔安装螺旋桨4和螺旋搅拌块5，通过螺旋桨4对进气管1进入的氮气进行切割，通过螺旋搅拌块5形成均匀的泡沫。

其中，液体导流管11安装在进液管9的第二旋塞阀8的下部，可以形成一个纯液体流道，用于方便直接注入液体。

螺旋搅拌块5采用不锈钢螺旋搅拌块，上述螺旋桨4采用不锈钢螺旋桨，上述螺旋桨4采用三组，每组螺旋桨4设有四个叶片4.1。

使用时，注泡沫时，打开第一和第二旋塞阀，分别注入氮气和添加发泡剂的液体，关闭第三旋塞阀，通过本装置实现泡沫的产生；在需要注纯液体时，打开第三旋塞阀，关闭第一和第二旋塞阀，这样，纯液体可以通过一条单独的通过直接向井下注入液体。

本实用新型增加加厚耐高压母管6，可以承压105MPa以上，其进气管、进液管、泡沫流体排出管均采用承压105MPa的油井压裂用硬管线加工，配备的连接头均为1502型由壬头；原螺旋搅拌块为硬聚氯乙烯材料，在70MPa的压强作用下，该会被压碎，失去搅拌功能，本实用新型将其螺旋搅拌块原材料更换为耐酸耐压的不锈钢材料，提升承压能力至105MPa以上，确保本设备的耐高压性能。并在进气管与氮气设备之间增加单向截止阀，防止液体反窜进入氮气设备，以保护氮气发生设备不被工作液腐蚀损坏。

另外，在压力超过50MPa的高压井现场施工过程中，为保证泡沫流体的基本性能，需调整泡沫中的气液比例至1：1~1：2范围内，这就需要在液体注入排量基本不变的情况下，成倍提高氮气注入排量，这通常需要将氮气排量增加至5000方/小时~7000方/小时，元远大于原来常规的1200方/小时；而同时液体的注入排量却没有发生太大变化，这就导致注入过程中气体多、液体少，不可避免的产生气体段塞，即形成一段气、一段液的状态。

气体段塞进入泡沫发生器螺旋搅拌块内，因为部分气体无法与液体充分接触，所以最后不能形成完全均匀稳定的泡沫，不能充分展现泡沫的优良特性。

为避免气体段塞影响泡沫性能，在气体、液体进入泡沫发生器后，在未进入螺旋搅拌块之前，设计增加3组螺旋桨4对气体段塞进行切割处理。该设计参考轮船、飞机等利用螺旋桨旋转驱动的原理，将该原理反过来利用，借助注入液体和气体的冲击来驱动螺旋桨旋转，利用螺旋桨叶片的旋转实现对气体段塞的切割，将气体段塞变小、甚至完全使之破碎，然后再进入泡沫发生器的螺旋搅拌块，形成均匀的泡沫。

采用3组螺旋桨是为了实现反复、充分的切割，可提高切割的频率，确保切割效果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本实用新型加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本实用新型要求保护的范围。