[發明專利]水帶干灰砂人工井壁防砂自動配砂系統及工藝

無效

• 申請號: 201310494689.3
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103485748A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 黃永剛;楊桂林;錢勇
• 申請（專利權）人: 中國石化江漢油田分公司井下作業處
• 主分類號: E21B43/02
• 分類號: E21B43/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍;胡建平

技術領域

本發明屬于石油鉆井機械領域，具體涉及一種在水帶干灰砂人工井壁防砂作業時會用到的自動配砂系統及工藝。

背景技術

水帶干灰砂人工井壁防砂是國內使用較為廣泛的一種防砂工藝，這種防砂工藝以水泥為膠結劑，以石英砂為支撐，按比例在地面拌合均勻，用水攜至井下，擠入套管外，堆積于出砂層位，凝固后形成具有一定強度和滲透性的人工井壁，可以阻擋地層砂流進井筒并具備一定的堵水作用。適用于處于后期的低壓油水井、已出砂的油水井、多油層、高含水油井及防砂井段在50m以內的油水井的防砂。室內試驗表明注入地層的水泥干灰和石英砂重量比在1:2時，防砂效果最好。此工藝存在以下不足：

1、人工混合干灰砂、人工加入干灰砂均占用的人力多，需25人左右提前一天拌灰備用，勞動強度大，粉塵污染嚴重，尤其夏天汗水較多，干灰砂接觸到人皮膚會造成皮膚燒傷，不慎吹到眼睛里還會灼傷眼角膜（曾經出現過干灰砂灼傷眼睛事故），這種最原始粗獷的施工方式極不利于員工身心健康。

2、拌砂時采取簡單的2袋石英砂+1袋干水泥灰地面混合，沒有衡量標準，不能保證石英砂和干水泥的比例是嚴格的2:1，室內試驗表明，灰砂比的比值對人工井壁的膠結強度、地層滲透率都有較大影響，從而影響防砂效果。如果水泥量偏低，膠結后在井下形成的人工井壁不牢固，不能有效地阻擋地層砂，水泥量偏高，會降低人工井壁的滲透性，從而影響防砂效果。常有水防施工完成后沒有防住砂或者防砂成功但地層注不進水的現象發生，與干灰砂的比例不均勻有很大關系。

3、加入干灰砂時，沒有計量砂比的裝置，只能簡單的根據施工壓力的高低決定加砂快慢，模糊砂比，影響防砂效果。

4、施工中如果遇到管堵或者地層壓力過高，受限于400型水泥車泵壓、排量極限值，加砂不能達到設計量，極易導致施工失敗。

5、干灰砂若有大量剩余，會造成極大浪費，污染井場，也給后期處置帶來困擾。

6、水泥、石英砂包裝袋的殘屑混入攪拌罐里后，會造成管匯、柱塞泵體、井下管柱堵塞，造成施工中途失敗。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種水帶干灰砂人工井壁防砂自動配砂系統及工藝，配砂比例更均勻、準確，并改善落后的施工工藝，可以大幅降低工人勞動強度，減少環境污染，提高施工質量。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種水帶干灰砂人工井壁防砂自動配砂系統，其特征在于：包括一個儀表車，一個用于裝卸水泥的灰罐車、一個用于將水泥配成水泥漿的固井水泥車、一個用于裝載石英砂的砂罐車、一個用于將水泥漿和石英砂混合攪拌形成水帶干灰砂水泥漿的混砂車，混砂車后設置加壓泵車，所述加壓泵將水帶干灰砂水泥漿直接泵入井下地層；混砂車上設置的混砂容器底部設置轉動攪拌機構，混砂容器頂部與砂罐車之間傾斜設置筒狀螺旋輸砂器；螺螺旋輸砂器內絞龍軸上安裝有由鋼板卷制成的葉片，且螺旋輸砂器頂端設置砂量計數器；螺旋輸砂器底端伸入砂罐車之間；螺旋輸砂器在旋轉攪拌的過程中將石英砂由下至上攜帶入混砂容器內，絞龍軸每圈轉動所攜帶的石英砂體積量一致且能夠由砂量計數器自動控制并計量；螺旋輸砂器與自動混砂控制系統連接，自動混砂控制系統裝在儀表車上；混砂容器還與固井水泥車的水泥漿輸出端口連通；固井水泥車上設置水泥漿密度檢測裝置；砂量計數器與水泥漿密度檢測裝置均與自動混砂控制系統中央控制器相連。

按上述技術方案，所述砂量計數器為計量齒輪。

按上述技術方案，所述轉動攪拌機構為立式攪拌葉輪。

按上述技術方案，所述系統還設置供水車，供水車與固井水泥車相連通。

按上述技術方案，所述灰罐車中設置儲灰罐，儲灰罐底部兩側均設置氣化室，供氣系統通過氣動閥與氣化室連通；儲灰罐通過下灰閥與氣化室連通；灰罐車上還設置氣控系統和管匯總成。

當砂漿密度和液體流速發生變化時，混砂車可以根據事先編制好的程序模型自動調整砂液密度。全過程機械自動化配置，配比攪拌均勻，無需人工運輸、攪拌，極大減輕操作勞動強度，避免粉塵外揚污染環境。

一種采用上述配砂系統的自動配砂工藝，其特征在于：

首先進行水泥漿配制，從灰罐車中將水泥與水分別注入固井水泥車攪拌配制成低密度水泥漿，并實時檢測水泥漿密度反饋到中央控制器；

將水泥漿注入混砂車混砂容器中，并同時通過螺旋輸砂器4將石英砂旋轉攪拌帶入混砂容器內，此過程中計數器記下螺旋輸砂器中絞龍軸轉動的圈數，反饋到中央控制器并根據設定程序計算出石英砂含量或砂比；