一種壓力式固井泡沫水泥發生裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種壓力式固井泡沫水泥發生裝置。所述混合器內有泡沫混合室、喉管和噴嘴相互連通，喉管在垂直方向與氮氣進口相連通，混合器在水泥漿進口和氮氣進口兩端分別裝有流量控制閥，混合器和流量控制閥相接觸處裝有密封墊圈，變徑接頭總成用扇形擋圈、翼形螺母和彈簧卡圈與混合器相連接，混合液排出口貫通變徑接頭總成與泡沫混合室相連通。該裝置能夠接入固井柱塞泵和井口的高壓管匯之間，讓水泥漿和氮氣在帶壓的情況下混合并且直接排入井口內工作，使水泥泡沫形成和工作的壓力基本保存不變，不會因為壓力的激烈改變而使泡沫破滅。
【專利說明】一種壓力式固井泡沬水泥發生裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及到鉆井設備領域，特別涉及到一種壓力式固井泡沫水泥發生裝置。
【背景技術】
[0002]泡沫水泥固井主要是通過制造泡沫與低密度水泥漿結合，形成超低密度水泥漿，從而降低環空水泥漿段的液柱壓力，以解決低壓易漏油層的各種問題，并起到保護油層的作用。由于泡沫水泥具備密度低，強度高，良好的防竄性，適當的觸變性等優良特性，特別適合于長封固段固井和低壓易漏井的固井作業。
[0003]目前，制造泡沫水泥漿的方法主要有兩種:一種是機械充氣法，即指在普通水泥漿內通過機械方法充入任意設計量的氣體，并加入表面活性劑來穩定泡沫，通過人工干預在水泥漿內形成均勻細小的泡沫，達到降低水泥漿密度的目的。使用機械法制備泡沫水泥漿成漿效果好，可實現任意設計量的氣體充入，形成的泡沫均勻細小，密度可控；但由于地面配套設備較多、施工工藝復雜等缺陷，目前尚未大面積推廣。另一種是化學發氣法，即是在干水泥中摻入一定量的發泡劑，當水泥和水混合攪拌后，發泡劑與水泥中的某些化學成分起反應產生氣體，分布在水泥漿中從而形成泡沫水泥。使用化學發氣法制造泡沫水泥時，需要的固井施工裝備與機械充氣法相比較少，除了常用固井裝備與設施，如水泥車、灰車等夕卜，只需要增加一臺注泡劑車。化學發氣法施工簡便，但是發氣量較少，尤其是在液柱壓力超過1MPa的井內，由于壓力的作用氣泡破滅或者變的很小，這種泡沫水泥漿在井下很難大幅度降低水泥漿的密度，鑒于此目前在解決低壓易漏地層固井施工中，主要采用機械充氣法；而化學發氣法則多用于解決固井施工后水泥的“失重”等問題。根據已有的實驗，水泥漿機械充氣法有三種方式:在混漿槽內混合、在柱塞泵內混合、在柱塞泵后高壓環境下混合。從實驗結果看來，在混漿槽內混合和在柱塞泵內混合都不太理想，在柱塞泵后高壓環境下混合形成的泡沫才有好的固井效果。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種在固井泵車的柱塞泵和井口的高壓管匯之間增加氣液混合的壓力式固定泡沫水泥發生裝置。
[0005]為實現上述目的，本實用新型的技術方案為:
[0006]一種壓力式固井泡沫水泥發生裝置，包括混合器、翼形螺母、扇形擋圈、變徑接頭總成、彈簧卡圈、密封墊圈、流量控制閥、泡沫混合室、喉管和噴嘴，所述混合器內一端有泡沫混合室，泡沫混合室的一端與喉管相連通，喉管另一端與噴嘴相連通，喉管在垂直方向與氮氣進口相連通，混合器在水泥漿進口和氮氣進口兩端分別裝有流量控制閥，混合器和流量控制閥相接觸處裝有密封墊圈，變徑接頭總成用扇形擋圈與混合器相連接，并用翼形螺母緊固，翼形螺母的外側裝有彈簧卡圈，混合液排出口貫通變徑接頭總成與泡沫混合室相連通。
[0007]本實用新型的積極效果為:
[0008]1、該裝置能夠接入固井柱塞泵和井口的高壓管匯之間，讓加有添加劑的水泥和氮氣在帶壓的情況下混合并且直接排入井口內工作，使水泥泡沫形成和工作的壓力基本保存不變，不會因為壓力的激烈改變而使泡沫破滅；
[0009]2、該裝置利用了文丘里效應，當混合了添加劑的水泥液通過縮小的過流斷面時流體的流速會加快，而由伯努力定律可知流速的增大伴隨流體壓力的降低，即常見的文丘里現象；
[0010]3、壓力式固井泡沫比例混合器是依據射流質點間的相互撞擊來傳遞能量的，因此在混合過程中會產生大量的旋渦，在喉管內壁產生摩擦損失以及在擴散管中產生擴散損失都會引起大量的水力損失。所以減小水力損失是壓力式空氣泡沫比例混合器設計時考慮的重要因素之一。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1、壓力式固井泡沫水泥發生裝置剖視結構示意圖；
[0012]圖2、混合器剖視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖1和2進一步說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0014]參見圖1和2，工作時，水泥漿從混合器I的水泥漿進口 11進入，通過噴嘴10和喉管9進入泡沫混合室8中，當混合了添加劑的水泥液通過縮小的流斷面喉管9時，液體流速加快形成負壓，從而由氮氣進口 12處吸入氮氣，氮氣隨水泥液共同進入泡沫混合室8中，由于管徑的擴大使壓力降低，氮氣和水泥液在泡沫混合室8中混合，形成固井泡沫，再通過用扇形擋圈3、翼形螺母2和彈簧卡圈5與混合器I相連接的變徑接頭總成4，由混合泡沫排出口 13直接排入井口內。與混合器I相連接的流量控制閥7用于控制水泥漿和氮氣的進入量，而密封墊圈6用于防止漏氣、漏水。
【權利要求】
1.一種壓力式固井泡沫水泥發生裝置，包括混合器(1)、翼形螺母(2)、扇形擋圈(3)、變徑接頭總成(4)、彈簧卡圈(5 )、密封墊圈(6 )、流量控制閥(7 )、泡沫混合室(8 )、喉管(9 )和噴嘴(10)，其特征在于:混合器(1)內空間一端有泡沫混合室(8)，泡沫混合室(8)的一端與喉管(9)相連通，喉管(9)另一端與噴嘴(10)相連通，喉管(9)在垂直方向與氮氣進口(12)相連通，混合器(1)在水泥漿進口( 11)和氮氣進口( 12)兩端分別裝有流量控制閥(7)，混合器(1)和流量控制閥(7)相接觸處裝有密封墊圈(6)，變徑接頭總成(4)用扇形擋圈(3)與混合器(1)相連接，并用翼形螺母(2)緊固，翼形螺母(2)的外側裝有彈簧卡圈(5)，混合液排出口(13)貫通變徑接頭總成(4)與泡沫混合室(8)相連通。
【文檔編號】E21B33/13GK204252939SQ201420647404
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】張勇, 李哲, 黃宇飛, 唐少波, 李志明, 陳樂強 申請人:中石化石油工程機械有限公司第四機械廠