一种高分子双液混合器的制作方法

文档序号:28085702发布日期:2021-12-18 01:59阅读:70来源:国知局

1.本实用新型涉及石油天然气钻井,具体涉及一种高分子双液混合器,属于石油钻井堵漏设备技术领域。


背景技术:

2.井漏是钻井过程中经常遇到的技术难题,会造成钻井液的大量流失,导致钻井成本的上升,同时会导致井底压力发生变化,诱发井壁失稳、井塌、井涌、井喷等复杂事故的发生,严重制约着钻井速度的提高。
3.多年来针对不同状况下的钻井液漏失问题,各国研究人员对堵漏材料进行着坚持不懈的研究,开发出了许多新型的堵漏剂,取得了丰硕的研究成果,使钻井作业中的防漏堵漏技术得到较大发展,其中双液法堵漏得到越来越广泛的应用。
4.双液法堵漏将两种或两种以上不同性质的堵漏液在不同容器中分别配制,然后通过泥浆泵或固井水泥泵将两种或两种以上不同性质的堵漏液同时注入钻井高压管线,使其在钻井高压管线中自然混合,再将混合后的堵漏液送至漏失通道中实现封堵的目的。为提供混合效果,两种不同性质的堵漏液混流后,通常采用混合器进行强制混合。
5.现有混合器的结构比较单一,主要是在连接管汇中加装一个短接,在短接内水眼中焊接螺旋叶片,流体经过该短接时流体会发生旋流,以此达到流体充分混合的目的。主要存在如下不足之处:1.结构过于简单,多为单次混合,混合方式单一;2、高分子化合物分子链较长,一般结构不利于高分子流体混合,未针对高分子化合物混合剪切的需要,增加剪切流体的作用;3、螺旋叶片焊接完成后,流体通道处于密封状态,可能会出现弊泵;4、由于结构设计未增加贯通性,会明显降低大排量流体通过性,排量范围较小。


技术实现要素:

6.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种高分子双液混合器,混合效果好,压力损失小,排量调节范围大。
7.为解决以上技术问题,本实用新型的一种高分子双液混合器,包括圆柱状筒体,所述圆柱状筒体的内腔沿流体前进方向依次设有正向混合区、惯性混合区和反向混合区,所述正向混合区设有正旋混合叶片,所述惯性混合区为空腔结构,所述反向混合区设有反旋混合叶片,所述正旋混合叶片及反旋混合叶片与圆柱状筒体共轴线;所述圆柱状筒体的入口端共轴焊接有入口端钢制管法兰,所述入口端钢制管法兰的外端面通过螺栓连接有入口端法兰接头,所述入口端法兰接头的外端面中心设有向外延伸的入口管;所述圆柱状筒体的出口端共轴焊接有出口端钢制管法兰,所述出口端钢制管法兰的外端面通过螺栓连接有出口端法兰接头,所述出口端法兰接头的外端面中心设有向外延伸的出口管。
8.作为本实用新型的改进,所述正旋混合叶片的前端延伸至所述入口端钢制管法兰的管段内腔,所述反旋混合叶片的后端延伸至所述出口端钢制管法兰的管段内腔。
9.作为本实用新型的进一步改进,所述正旋混合叶片至少设有两个螺距,所述反旋
混合叶片至少设有一个螺距。
10.作为本实用新型的进一步改进,所述正旋混合叶片与反旋混合叶片分别设有四根螺线且横截面呈星形。
11.作为本实用新型的进一步改进,所述入口管的根部设有弧形渐扩喇叭口与所述入口端钢制管法兰的内腔相对接,所述出口端法兰接头的中心设有弧形渐缩喇叭口与所述出口管的根部对接。
12.作为本实用新型的进一步改进,各所述正旋混合叶片及反旋混合叶片上分别设有贯通孔。
13.相对于现有技术,本实用新型取得了以下有益效果:1.在石油钻井堵漏作业中用于混合凝胶类堵漏材料的混合,高分子材料+其他流体形成的混合流体首先进入正向混合区进行混合,随着流体的推进正向混合后进入惯性混合区,在惯性混合区内依靠自身的旋流惯性继续进行自由混合,最后进入反向混合区,对高分子材料进行进一步的剪切混合,使其与其他材料混合更加充分,流出混合器完成混合过程。
14.2.设计有三个混合区,反复正反方向旋流混合,增加了流体混合次数、时间,提升了混合效果。
15.3.正向混合区的长度较长,使流体产生较高的正向旋转速度,经过惯性混合区过渡后,进入反向混合区实现反向旋转,旋转速度及方向产生了巨大的变化,大大提高了混合效果;星形截面提供了较大的流体通行面积,有利于降低压力损失。
16.4.入口端钢制管法兰为法兰与管端连为一体的整体件,管端与圆柱状筒体相对接,利于加工和焊接;出口端钢制管法兰同样如此。
17.5.入口端法兰接头的法兰与入口管是连为一体的整体,混合流体从入口管进入后,经弧形渐扩喇叭口扩散至入口端钢制管法兰的大截面,一方面利于均匀扩散,另一方面利于减小阻力。
18.6.出口端法兰接头的法兰与出口管是连为一体的整体,混合流体经弧形渐缩喇叭口逐渐收缩的截面,最后进入出口管流出,弧形渐缩喇叭口利于减小流动阻力。
19.7.正旋混合叶片和反旋混合叶片均设有贯通孔,可以增加对高分子材料的剪切效果,还可以增强流体贯穿流通,有效增加排量调节范围;
20.8.正向混合区与反向混合区之间采用惯性混合区过度,可以降低正、反向变化时产生的压力损失;加之正、反旋混合叶片上的钻孔设计,可以降低压力损失,降低能耗,减少弊泵风险,提高施工安全性。
附图说明
21.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明,附图仅提供参考与说明用,非用以限制本实用新型。
22.图1为本实用新型高分子双液混合器的主视图。
23.图2为图1中沿a

a的剖视图。
24.图3为图1的立体图。
25.图中:1.入口端法兰接头;1a.入口管;1b.弧形渐扩喇叭口;2.入口端钢制管法兰;3.圆柱状筒体;3a.正向混合区;3b.正旋混合叶片;3c.惯性混合区;3d.反向混合区;3e.反
旋混合叶片;4.出口端钢制管法兰;5.出口端法兰接头;5a.出口管;5b.弧形渐缩喇叭口;6.螺栓。
具体实施方式
26.如图1至图3所示,本实用新型的高分子双液混合器包括圆柱状筒体3,圆柱状筒体3的内腔沿流体前进方向依次设有正向混合区3a、惯性混合区3c和反向混合区3d,正向混合区3a设有正旋混合叶片3b,惯性混合区3c为空腔结构,反向混合区3d设有反旋混合叶片3e,正旋混合叶片3b及反旋混合叶片3e与圆柱状筒体3共轴线。
27.圆柱状筒体3的入口端共轴焊接有入口端钢制管法兰2,入口端钢制管法兰2的外端面通过螺栓6和密封垫连接有入口端法兰接头1,入口端法兰接头1的外端面中心设有向外延伸的入口管1a;圆柱状筒体3的出口端共轴焊接有出口端钢制管法兰4,出口端钢制管法兰4的外端面通过螺栓6和密封垫连接有出口端法兰接头5,出口端法兰接头5的外端面中心设有向外延伸的出口管5a。
28.正旋混合叶片3b的前端延伸至入口端钢制管法兰2的管段内腔,反旋混合叶片3e的后端延伸至出口端钢制管法兰4的管段内腔,有利于充分利用混合器的有效长度。
29.正旋混合叶片3b至少设有两个螺距,反旋混合叶片3e至少设有一个螺距。正向混合区3a的长度较长,使流体产生较高的正向旋转速度,经过惯性混合区3c过渡后,进入反向混合区3d实现反向旋转,旋转速度及方向产生了巨大的变化,大大提高了混合效果。
30.正旋混合叶片3b与反旋混合叶片3e分别设有四根螺线且横截面呈星形,星形截面提供了较大的流体通行面积,有利于降低压力损失。
31.入口管1a的根部设有弧形渐扩喇叭口1b与入口端钢制管法兰2的内腔相对接,出口端法兰接头5的中心设有弧形渐缩喇叭口5b与出口管5a的根部对接。
32.各正旋混合叶片3b及反旋混合叶片3e上分别设有贯通孔,可以增加对高分子材料的剪切效果,还可以增强流体贯穿流通,有效增加排量调节范围。
33.在石油钻井堵漏作业中用于混合凝胶类堵漏材料的混合,高分子材料+其他流体形成的混合流体首先进入正向混合区3a进行混合,随着流体的推进正向混合后进入惯性混合区3c,在惯性混合区3c内依靠自身的旋流惯性继续进行自由混合,最后进入反向混合区3d,对高分子材料进行进一步的剪切混合,使其与其他材料混合更加充分,流出混合器完成混合过程。
34.入口端钢制管法兰2为法兰与管端连为一体的整体件,管端与圆柱状筒体3相对接,利于加工和焊接;出口端钢制管法兰4同样如此。入口端法兰接头1的法兰与入口管1a是连为一体的整体,混合流体从入口管1a进入后,经弧形渐扩喇叭口1b扩散至入口端钢制管法兰2的大截面,一方面利于均匀扩散,另一方面利于减小阻力。
35.出口端法兰接头5的法兰与出口管5a是连为一体的整体,混合流体经弧形渐缩喇叭口5b逐渐收缩的截面,最后进入出口管5a流出,弧形渐缩喇叭口5b利于减小流动阻力。
36.该混合区设计有三个混合区,反复正反方向旋流混合,增加了流体混合次数、时间,提升了混合效果。
37.正向混合区3a与反向混合区3d之间采用惯性混合区3c过度,可以进一步降低正、反向变化时产生的压力损失;加之正、反旋混合叶片3e上的钻孔设计,可以降低压力损失,
降低能耗,减少弊泵风险,提高施工安全性。
38.以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已,非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外,本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现,在此不再赘述。
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