[發明專利]一種氮氣泡沫水泥制備裝置及其制備方法

在審

• 申請號: 202010060244.4
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111206901A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 程可忠;張樹立;張文明;劉元良;毛明朝;姜崇剛;劉均;徐海霞;劉有倉;袁圣杰
• 申請（專利權）人: 煙臺杰瑞石油裝備技術有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 煙臺炳誠專利代理事務所(普通合伙) 37258
• 代理人: 任連明

本發明公開了一種氮氣泡沫水泥制備裝置及其制備方法，制備裝置包括泡沫水泥發生器、液氮蒸發器、液氮柱塞泵、泡沫液柱塞泵、泡沫液箱、熱交換系統、液氮管線、高壓水泥漿管線、第一管線、泡沫水泥排出管線和密度檢測裝置。通過熱交換系統回收氮氣泡沫固井裝置中動力單元和液壓系統等裝置產生的熱量，并用回收熱量作為液氮蒸發器熱源，節能環保，能源利用率高，設備投入少；采用高壓液氮柱塞泵和高壓泡沫液柱塞泵對液氮和泡沫液進行加壓，增加混合均勻度，降低泡沫水泥密度；設置密度檢測裝置對泡沫水泥密度進行實時檢測，并根據密度對液氮和/或泡沫液流量進行調節，密度控制簡單；設置清水箱，操作結束后對設備和管線進行沖洗，增加使用壽命。

技術領域

本發明涉及油田固井技術領域，具體涉及一種氮氣泡沫水泥制備裝置及其制備方法。

背景技術

在油氣田固井作業中，水泥漏失是固井領域中普遍面臨的難題之一。隨著國內油氣勘探開發程度的不斷深入，固井水泥漏失比例急劇增加，嚴重影響固井質量，增加環空帶壓風險。相比常規水泥，泡沫水泥漿具有密度低、強度高、彈塑性好等特點，在防漏、防竄、提高頂替效率方面具有顯著優勢。目前常采用物理發泡方法制備泡沫水泥，即將提前配置好的泡沫液與水泥漿混合或直接向含有發泡液的水泥漿沖入氣體的方式形成泡沫水泥。這種方法由于泡沫壓力低、水泥漿壓力高，造成泡沫液和水泥漿出現分離或不能有效混合在一起，難以滿足固井高壓工作。因此充氣式制備泡沫水泥的方法受到越來越多的關注。氮氣因化學性質穩定，一般不與其他物質發生反應，可以起到隔離、阻燃、防爆、防腐的功用，且對儲層傷害小，成為泡沫水泥優選的充氣介質。目前現有的充氣式泡沫水泥的制備裝置無法對泡沫水泥的密度進行實時監控，若泡沫水泥密度不能滿足施工要求會導致固井成本增加甚至固井失??；而且此方法需要設立專門的加熱裝置對液氮進行加熱升溫，能耗高、設備投入及作業成本高。

發明內容

本發明的目的克服現有技術的不足，提供一種氮氣泡沫水泥制備裝置及其制備方法，通過熱交換系統回收氮氣泡沫固井裝置中動力單元、液壓系統和潤滑系統等裝置產生的熱量，并用回收的熱量作為液氮蒸發器的熱源，為液氮氣化提供熱量，能耗低，節能環保，能源利用率高，減少設備投入，作業成本低；采用高壓液氮柱塞泵和高壓泡沫液柱塞泵對液氮和泡沫液進行加壓，增加混合均勻度，降低泡沫水泥的密度；設置密度檢測裝置對泡沫水泥的密度進行實時檢測，并根據密度對液氮和/或泡沫液的流量進行調節，密度控制簡單；設置清水箱，固井操作結束后對泡沫水泥發生器等設備進行沖洗，增加設備的使用壽命。

本發明的目的是通過以下技術措施達到的：一種氮氣泡沫水泥制備裝置，所述制備裝置包括泡沫水泥發生器、液氮蒸發器、液氮柱塞泵、泡沫液柱塞泵、泡沫液箱、熱交換系統、液氮管線、高壓水泥漿管線、第一管線、泡沫水泥排出管線和密度檢測裝置，所述泡沫水泥發生器設有氣相進口和液相進口，所述液氮管線與所述液氮柱塞泵的進口連接，所述液氮柱塞泵的出口與所述液氮蒸發器的進口連接，所述液氮蒸發器的出口與所述泡沫水泥發生器的氣相進口連接，所述泡沫液箱的出口與所述泡沫液柱塞泵的進口連接，所述泡沫液柱塞泵的出口與所述泡沫水泥發生器的液相進口通過第一管線連接，所述高壓水泥漿管線與所述第一管線匯合，所述泡沫水泥發生器的出口與所述泡沫水泥排出管線連接，所述泡沫水泥排出管線上設有密度檢測裝置，所述熱交換系統為所述液氮蒸發器提供熱源。

進一步地，所述制備裝置還包括水箱，所述液氮蒸發器還設有熱源進口和熱源出口，所述熱交換系統的出口與所述水箱的進口連接，所述水箱的出口與所述熱源進口連接，所述熱源出口與所述熱交換系統的進口連接。

進一步地，所述制備裝置還包括清水箱，所述清水箱與所述泡沫液箱的進口連接。

進一步地，所述制備裝置還包括控制裝置，所述控制裝置用于控制液氮和/或泡沫液的流量。

進一步地，所述制備裝置還包括液氮回液管線，所述液氮回液管線與所述液氮柱塞泵的進口連接。

進一步地，所述制備裝置可車載或單獨使用。