泡沫水泥浆固井撬装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种泡沫水泥浆固井撬装置。该装置包括撬装底座，在撬装底座上安装有该装置的各部件；液氮增压气化系统，用于将液氮增压并气化为高压氮气；发泡液泵送系统，用于为发泡液加压；泡沫发生系统，包括第一管道和泡沫发生器，其中所述第一管道用于接收加压后的发泡液和来自水泥泵车的水泥浆以形成含有发泡液的水泥浆，所述泡沫发生器用于接收所述的高压氮气和含有发泡液的水泥浆；控制系统；发电系统。

Foam cement slurry cementing prizing device

The invention provides a foam cement slurry cementing prying device. The device comprises a skid mounted base, a component installed on the prizing base and a liquid nitrogen boosting gasification system, which is used to pressurize and vaporize liquid nitrogen to high pressure nitrogen gas; the foaming liquid pumping system is used for pressurizing foaming liquid; the foam generating system comprises a first pipe and a foam generator, wherein the first pipe is used for receiving the pressurized foaming liquid and the cement pump truck. Cement slurry is used to form cement slurry containing foaming liquid. The foam generator is used to receive the high-pressure nitrogen and cement slurry containing foaming liquid, control system, and power generation system.

【技术实现步骤摘要】
泡沫水泥浆固井撬装置
本专利技术涉及石油固井
，具体涉及一种适用于油田泡沫流体作业装置，尤其涉及一种泡沫水泥浆的固井装置。
技术介绍
水泥漏失是固井领域所面临的普遍难题之一。随着国内勘探开发程度的深入，固井水泥的漏失比例也呈急剧增加的趋势。为提高固井质量，减少环空带压风险，因此对低密度水泥固井提出迫切需求。相比常规水泥，泡沫水泥浆由于密度低、强度较高等特点，在防漏、防窜、提高顶替效率方面具有优势。目前，制备泡沫水泥浆有两种方式，即化学发泡和物理发泡。对于化学发泡来说，是在干水泥中掺入一定量的发泡剂，当水泥和水混合搅拌后，发泡剂与水泥浆中的某些化学成分起反应产生气体，其分布在水泥中从而形成泡沫水泥。由于这种方式发气量较少，因此在井下高压环境下，难以大幅度地降低泡沫水泥浆的密度，且现场施工中无法随时调整泡沫水泥浆的密度。目前，我国主要以化学发泡方式为主。在物理发泡中，是采用泡沫液和水泥浆混合或直接向含有发泡液的水泥浆中充入气体的方式产生泡沫水泥浆。国外以哈里伯顿为代表，主要发展充氮气泡沫水泥浆固井，近十年来，我国才开始研究物理发泡固井方式，如专利技术专利CN200810046582.1、CN201010263300.0中采用将水与发泡剂，利用空气压缩机先混配成泡沫液，再将泡沫液与常规水泥浆进行混合，这种方式由于泡沫压力低、水泥浆压力高，造成泡沫液和水泥浆出现分离或不能有效混合在一起，难以满足油田固井高压作业。技术专利CN201427353Y中提及到一种充气泡沫水泥浆机械式配气发泡机组，由配液系统、配气发泡系统和智能专家监控系统组成，其主要系统需安装在两个撬式底座上，设备庞大。并且该设备采用柴油机和电控加热，能耗大。因此，为降低设备复杂程度，节约作业成本并降低能耗，在本领域中需要提供一种泡沫水泥浆固井撬装置。
技术实现思路
针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本专利技术提出了一种泡沫水泥浆固井撬装置，该装置集液氮汽化、高压发泡、自动控制为一体，具有功率小、占地面积小和自动控制等优点。本专利技术提出了一种具有以下结构的泡沫水泥固井撬装置，包括：液氮增压气化系统，用于将液氮增压并气化为高压氮气；发泡液泵送系统，用于为发泡液加压；泡沫发生系统，包括第一管道和泡沫发生器，其中所述第一管道用于接收加压后的发泡液和来自水泥泵车的水泥浆以形成含有发泡液的水泥浆，所述泡沫发生器用于接收所述的高压氮气和含有发泡液的水泥浆；控制系统；发电系统；撬装底座，用于安装所述液氮增压气化系统、所述发泡液泵送系统、所述泡沫发生系统、所述控制系统和所述发电系统。在一个实施例中，所述的泡沫发生器包括两个入口和混合腔，通过所述的两个入口的流体以彼此垂直的方向进入到所述的混合腔内。在一个实施例中，所述液氮增压气化系统，包括水浴式蒸发器和锅炉，其中所述锅炉为所述水浴式蒸发器提供循环热水，从而在所述水浴式蒸发器内将液氮气化为氮气。在一个实施例中，所述水浴式蒸发器通过低温液氮泵与外部液氮源相连。在一个实施例中，所述水浴式蒸发器通过氮气缓冲罐与所述泡沫发生器相连。在一个实施例中，所述发泡液泵送系统包括发泡液箱和柱塞泵，所述发泡液箱通过所述柱塞泵与所述第一管道相连。在一个实施例中，所述发泡液箱的内部设加热器，外部设有保温层。在一个实施例中，所述控制系统包括传感器，用于采集氮气、发泡液和水泥浆的数据。在一个实施例中，所述控制系统还包括控制器，所述控制器通过控制所述低温液氮泵和所述柱塞泵的泵冲来调整泡沫水泥浆的密度。根据本专利技术的泡沫水泥浆固井撬装置，所述的液氮增压气化系统通过所述的低温液氮泵吸入液氮，并将液氮加压后输送至所述的水浴式蒸发器内。所述的水浴式蒸发器通过所述的锅炉所提供的循环热水将加压后的液氮气化为高压氮气。之后，高压氮气进入到与所述的水浴式蒸发器相连的所述的氮气缓冲罐内。待上述的高压氮气气流和压力稳定后，进入到所述的泡沫发生系统内。根据本专利技术的泡沫水泥浆固井撬装置，所述的发泡液泵送系统通过所述的发泡液箱存储发泡液，并通过与所述的发泡液箱相连的所述的柱塞泵输送至所述的泡沫发生系统内。根据本专利技术的泡沫水泥浆固井撬装置，在所述的第一管道内，所述的发泡液泵送系统将加压的发泡液与水泥泵车输出的水泥浆形成含有发泡液的水泥浆。含有发泡液的水泥浆和上述的高压氮气通过所述的泡沫发生器的两个输入口以彼此垂直的方向进入到所述泡沫发生器的混合腔内，并混合生成泡沫水泥浆。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：集成度高，结构紧凑，占地面积小，运输方便，可用于海洋平台或陆地平台作业；自动化程度高，降低作业复杂程度；利用循环热水的热量对液氮进行加热，能耗较低；水泥浆和发泡液在管道中进行高压混合，结构简单，可杜绝空气成分干扰；不仅满足泡沫水泥浆固井作业，也可满足泡沫钻井液、泡沫压裂液和泡沫气举等油田泡沫流体作业。附图说明下面将结合附图来对本专利技术的优选实施例进行详细地描述，在图中：图1显示了根据本专利技术的一个实施例的泡沫水泥浆固井撬装置的俯视图示意图。附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。以下为附图中的附图标记说明。撬装底座1，发电机2，锅炉3，低温液氮泵4，水浴式蒸发器5，氮气缓冲罐6，氮气阀门7，发泡液箱8，柱塞泵9，泡沫发生器10，管道11，管道12，管道13，旋塞阀14，传感器15，控制器16，管道111，管道112，管道121，管道122，旁通管道131。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。根据本专利技术提出了一种高压泡沫水泥浆固井撬装置，下面进行说明。图1显示了根据本专利技术的一个具体实施例的高压泡沫水泥浆固井撬装置的结构性示意图。如图1所示，该装置包括撬装底座1，在撬装底座1上安装了泡沫水泥浆固井撬装置的各个部件，包括液氮增压气化系统、发泡液泵送系统、泡沫发生系统、控制系统和发电系统等等，以便于整体运输。在一个实施例中，根据本专利技术的泡沫水泥浆固井撬装置按照标准集装箱尺寸设计，方便运输。另外，在装置的顶部设计有若干个(例如四个)吊环(未示出)，用于整个装置的装卸。该装置的液氮增压气化系统通过液氮泵增压和水浴式加热的方式，将低温液氮转换为10-25℃的高压氮气。该液氮增压气化系统由锅炉3、低温液氮泵4、水浴式蒸发器5、氮气缓冲罐6以及与这些部件相连的管道构成。根据本专利技术的，来自外部的液氮源(未示出)的低温液氮经低温液氮泵4加压后，形成高压液氮。随后，高压液氮进入水浴式蒸发器5内，水浴式蒸发器5通过锅炉3提供的循环热水与高压液氮产生热交换的方式将高压液氮气化为高压氮气。之后，高压氮气进入氮气缓冲罐6内形成气流稳定的高压氮气。之后，气流稳定的高压氮气再进入到泡沫发生系统内以进行下一步作业。其中，低温液氮泵4的吸入口通过低温低压管汇与外部的液氮源相连接。低温液氮泵4的输出口与水浴式蒸发器5中的输入口通过高压管汇相连。在一个实施例中，低温液氮泵4为三缸柱塞泵，压力可达到30Mpa，并配有变频电机。该变频电机可以对液氮的排量进行无级调速。水浴式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泡沫水泥浆固井撬装置，其特征在于，包括：液氮增压气化系统，用于将液氮增压并气化为高压氮气；发泡液泵送系统，用于为发泡液加压；泡沫发生系统，包括第一管道和泡沫发生器，其中所述第一管道用于接收加压后的发泡液和来自水泥泵车的水泥浆以形成含有发泡液的水泥浆，所述泡沫发生器用于接收所述的高压氮气和含有发泡液的水泥浆；控制系统；发电系统；撬装底座，用于安装所述液氮增压气化系统、所述发泡液泵送系统、所述泡沫发生系统、所述控制系统和所述发电系统。

【技术特征摘要】
1.一种泡沫水泥浆固井撬装置，其特征在于，包括：液氮增压气化系统，用于将液氮增压并气化为高压氮气；发泡液泵送系统，用于为发泡液加压；泡沫发生系统，包括第一管道和泡沫发生器，其中所述第一管道用于接收加压后的发泡液和来自水泥泵车的水泥浆以形成含有发泡液的水泥浆，所述泡沫发生器用于接收所述的高压氮气和含有发泡液的水泥浆；控制系统；发电系统；撬装底座，用于安装所述液氮增压气化系统、所述发泡液泵送系统、所述泡沫发生系统、所述控制系统和所述发电系统。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泡沫发生器包括两个入口和混合腔，通过所述两个入口的流体以彼此垂直的方向进入到所述的混合腔内。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述液氮增压气化系统包括水浴式蒸发器和锅炉，其中，所述锅炉为所述水浴式蒸发器提供循环热水，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾义金，肖京男，初永涛，路保平，周仕明，丁士东，桑来玉，张晋凯，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11