[发明专利]一种氮气泡沫水泥制备装置及其制备方法

权利要求书

1.一种氮气泡沫水泥制备装置，其特征在于，所述制备装置包括泡沫水泥发生器、液氮蒸发器、液氮柱塞泵、泡沫液柱塞泵、泡沫液箱、热交换系统、液氮管线、高压水泥浆管线、第一管线、泡沫水泥排出管线和密度检测装置，所述泡沫水泥发生器设有气相进口和液相进口，所述液氮管线与所述液氮柱塞泵的进口连接，所述液氮柱塞泵的出口与所述液氮蒸发器的进口连接，所述液氮蒸发器的出口与所述泡沫水泥发生器的气相进口连接，所述泡沫液箱的出口与所述泡沫液柱塞泵的进口连接，所述泡沫液柱塞泵的出口与所述泡沫水泥发生器的液相进口通过第一管线连接，所述高压水泥浆管线与所述第一管线汇合，所述泡沫水泥发生器的出口与所述泡沫水泥排出管线连接，所述泡沫水泥排出管线上设有密度检测装置，所述热交换系统为所述液氮蒸发器提供热源。

2.根据权利要求1所述的氮气泡沫水泥制备装置，其特征在于：所述制备装置还包括水箱，所述液氮蒸发器还设有热源进口和热源出口，所述热交换系统的出口与所述水箱的进口连接，所述水箱的出口与所述热源进口连接，所述热源出口与所述热交换系统的进口连接。

3.根据权利要求1所述的氮气泡沫水泥制备装置，其特征在于：所述制备装置还包括清水箱，所述清水箱与所述泡沫液箱的进口连接。

4.根据权利要求1所述的氮气泡沫水泥制备装置，其特征在于：所述制备装置还包括控制装置，所述控制装置用于控制液氮和/或泡沫液的流量。

5.根据权利要求1所述的氮气泡沫水泥制备装置，其特征在于：所述制备装置还包括液氮回液管线，所述液氮回液管线与所述液氮柱塞泵的进口连接。

6.根据权利要求1所述的氮气泡沫水泥制备装置，其特征在于：所述制备装置可车载或单独使用。

7.根据权利要求1-6任一项所述的氮气泡沫水泥制备装置的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

(1)液氮通过液氮柱塞泵加压后输送至液氮蒸发器内进行气化，气化后的氮气输送至泡沫水泥发生器；

(2)泡沫液经泡沫液柱塞泵加压后与高压水泥浆汇合，高压水泥浆与泡沫液在第一管线内预混合后输送至泡沫水泥发生器；

(3)氮气与含有泡沫液的高压水泥浆在泡沫水泥发生器内混合形成泡沫水泥并由泡沫水泥发生器排出；

(4)密度检测装置对排出的泡沫水泥进行密度检测，若泡沫水泥的密度满足施工要求，则泡沫水泥由泡沫水泥排出管线输出并用于固井操作，若泡沫水泥的密度不满足施工要求，则将泡沫水泥排出并通过控制装置调节泡沫液的流量和/或液氮的流量，并重新检测泡沫水泥的密度，直至泡沫水泥的密度满足施工要求为止；

(5)施工结束后，用清水对泡沫水泥发生器进行清洗。

8.根据权利要求7所述的氮气泡沫水泥制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述液氮蒸发器进行气化所需的热源由热交换系统提供。

9.根据权利要求7所述的氮气泡沫水泥制备方法，其特征在于：所述液氮蒸发器内气化的氮气的温度为15-21℃。

10.根据权利要求7所述的氮气泡沫水泥制备方法，其特征在于：所述液氮柱塞泵的工作压力为20-45MPa。

11.根据权利要求7所述的氮气泡沫水泥制备方法，其特征在于：所述泡沫液柱塞泵的工作压力为30-35MPa。

12.根据权利要求7所述的氮气泡沫水泥制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的控制装置通过控制液氮柱塞泵的转速和/或泡沫液柱塞泵的转速实现液氮和/或泡沫液流量的调节。