[发明专利]一种泡沫水泥浆固井设备

说明书

本发明公开了一种泡沫水泥浆固井设备，包括车辆、装设于所述车辆上的动力装置、热交换装置、转换装置、控制装置以及混浆装置；所述动力装置与所述热交换装置、转换装置以及混浆装置连接，所述控制装置与所述动力装置电性连接；所述动力装置用于驱动所述热交换装置、转换装置以及混浆装置，所述热交换装置用于热量交换，所述转换装置用于实现液氮汽化，所述混浆装置用于实现水泥浆依次与发泡液和氮气高压混合形成高压泡沫水泥浆。

技术领域

本发明涉及水泥浆固井设备技术领域，尤其涉及一种泡沫水泥浆固井设备。

背景技术

目前，制备泡沫水泥浆有两种方法，即化学发泡法和物理发泡法，化学发泡法指在水泥中加入一定量的发泡剂，混合搅拌后，发泡剂和水泥中的某些化学成分起化学反应产生气体，其分布在水泥浆中从而形成泡沫水泥浆；该方法所配置的水泥浆发气量较小，并且在井下高压环境下，难以大幅度降低泡沫水泥密度，在施工现场无法随时调整泡沫水泥密度。

物理发泡法指将提前配制好的泡沫液与水泥浆混合或直接向含有发泡液的水泥浆充入气体的方式形成泡沫水泥浆；该方法由于泡沫压力低、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工作。

因此充气式制备泡沫水泥的方法受到越来越多的关注。氮气因化学性质稳定，一般不与其他物质发生反应，可以起到隔离、阻燃、防爆、防腐的功用，且对储层伤害小，成为泡沫水泥优选的充气介质。

现有的充气式泡沫水泥的制备装置无法对泡沫水泥的密度进行实时监控，若泡沫水泥密度不能满足施工要求会导致固井成本增加甚至固井失败；而且此方法需要设立专门的加热装置对液氮进行加热升温，能耗高、设备投入及作业成本高。

鉴于以上所述，实有必要提供一种新型的泡沫水泥浆固井设备以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种泡沫水泥浆固井设备，通过热交换装置在固井过程中进行热交换用以加热蒸发液氮，简化了设备的结构，降低了设备的投入成本；利用混浆装置对发泡液、氮气和水泥浆进行高压混合增加了混合均匀性，降低了出口泥浆密度；实现了设备操作的自动化控制，作业更加精准和智能化。

为了实现上述目的，本发明提供一种泡沫水泥浆固井设备，包括车辆、装设于所述车辆上的动力装置、热交换装置、转换装置、控制装置以及混浆装置；所述动力装置与所述热交换装置、转换装置以及混浆装置连接，所述控制装置与所述动力装置电性连接；

所述动力装置用于驱动所述热交换装置、转换装置以及混浆装置，所述热交换装置用于热量交换，所述转换装置用于实现液氮汽化，所述混浆装置用于实现水泥浆依次与发泡液和氮气高压混合，形成高压泡沫水泥浆。

优选的，所述动力装置包括发动机、分动箱以及散热水箱；所述发动机与所述分动箱连接，所述动力装置通过所述散热水箱与所述热交换装置连接，所述发动机通过所述分动箱驱动所述热交换装置、转换装置以及混浆装置运转。

优选的，所述热交换装置包括蒸发器、换热器、冷却液箱、冷却液离心泵以及水刹车；所述散热水箱与所述换热器连接，所述换热器与所述发动机连接，所述发动机与所述散热水箱连接；所述换热器与所述冷却液箱连接，所述冷却液箱与所述冷却液离心泵连接，所述冷却液离心泵分别与所述蒸发器和水刹车连接，所述蒸发器与换热器连接，所述水刹车与所述冷却液箱连接。

优选的，所述转换装置包括液氮离心泵、第一柱塞泵、第一管线以及第二管线；所述第一管线与所述液氮离心泵连接，所述液氮离心泵与所述第一柱塞泵连接，所述第一柱塞泵与蒸发器连接；所述液氮离心泵还与所述第二管线连接，所述第二管线连接有液氮储罐。