[发明专利]振动辅助混合器

说明书

技术领域

本发明涉及用于混合粉末和液体的混合器。具体地，描述了在油田应用中使用的水泥混合器的实施例，用于在井内的注水泥(cementing)。

背景技术

混合粉末和液体以形成二者的浆状混合物在多种工业中有普遍应用。从烘烤到模制零件的制造，众多工业应用使用浆状混合物，其在一处混合后被运输到另一处以便进一步使用。通过实例，液体和粉状水泥的水泥浆混合物可通过在工业混合器中混合粉末和液体形成。工业混合器可以是移动水泥车(cement truck)的形式，其可用于向工作点输送水泥浆以供卸载和最后使用。因此，在这种方式中，浆状混合物在一处混合并被运输到另一处以供最后使用和固化。

不像上述移动水泥车的实例，优选的是，在工作点具有更现成可利用的水泥浆供应。例如，在油田工业中，在井内的注水泥可能需要大量泥浆的现成供应。此外，需要以接近连续的方式向井输送泥浆。因此，更加实用的是，直接在油田形成水泥浆使得它可以立刻向井提供并且按照所需的程度以连续方式提供。这可以通过水泥混合器和其他设备的使用而实现，该水泥混合器和其他设备可以连续混合并向井供给水泥浆，如下文所述。

上文提到的水泥混合器可以包含在油田中的更大的注水泥组件中，以实现并的注水泥，例如，但并不限于建井(well construction)，修井(wellremediation)，完井(well completion)等，如将被本领域的技术人员理解的那样。在井的注水泥期间，来自水泥混合器的水泥浆的持续供应的有效性在操作中起到至关重要的作用。此外，操作所需的水泥浆和时间的总量随井的深度增加而增加。因此，混合器所需的运行时间的量基本上随烃井(hydrocarbon well)深度的持续增加而增加。

为了上述操作，可以使用多种水泥混合器的构造。例如，可以使用间歇式混合系统，其带有用于容纳来自不同位置的水泥粉末和液体的中央混合(central mix)罐。在这种情况下，混合罐充当通过混合水泥粉末和液体首先形成泥浆的混合场所或“壳体”。替代的，水泥粉末和液体可以连续的方式混合。例如，可以使用文氏管(venturi)或其它混合器类型，在那里液体和水泥粉末的独立管道被结合并同时向下到达朝向井的共用路径或中间循环设备(intervening circulation equipment)。无论如何，都要存在水泥粉末与液体相遇的混合场所。

不利的是，不论具体的混合器构造，水泥粉末和液体经常在期望的混合场所之外混合。当这样发生时，浆状混合物的结块堆积(cake build-up)(结块或水泥块通常指的是固体稠密的非流动糊状物)继而以对可从混合器得到的泥浆的速率具有负面影响的方式产生。例如，常见的是，液体飞溅到期望的混合场所之外并与供应水泥粉末的管道和壳体接触。当这样发生时，向期望的混合场所引导的水泥粉末可首先遇到飞溅的液体并开始形成结块。随着时间过去，这个结块可以导致水泥粉末供应的堵塞(occlusion)，其可严重影响固井和最终的整个完井操作的效率。

在油田中的注水泥应用中，上述在期望的混合场所之外的结块堆积可通过多种方式解决。例如，可简便地容忍可用泥浆的速率降低直到堵塞达到不再能从混合器获得泥浆的水平。这时，或在某个时间点之前，注水泥操作可随着混合器或其他地表设备的关闭而停止。混合器然后可被预定位在油田中的另一干净的混合器替代或者被清理后最终被放回到线上，然后操作重新开始。无论如何，在这样的情况下，整个完井操作的效率大大受到可用水泥浆的降低的速率和为解决该问题的潜在的混合器停工时间的影响。

发明内容

用于混合粉末和液体的混合器的实施例包括用于容纳粉末和液体的混合物的混合壳体、与混合壳体相联接以向其提供液体的液体输送壳体和与混合壳体相联接以向其提供粉末的粉末输送壳体，其中混合器被构造成在其中引起振动以充分避免混合物在那里的堵塞结块堆积。替代的，粉末是水泥。替代的，液体是水。替代的，液体以喷注(jet)形式穿过液体输送壳体。替代的，混合器是文氏管构造。替代的，混合器还包括振动机构，其与混合器相联接用于充分避免混合物在那里的堵塞结块堆积。振动机构可以是冲击振动器、活塞振动器、旋转振动器、片簧式振动器和超声振动器中的一种。