[发明专利]泡沫水泥浆固井撬装置

说明书

本发明提出了一种泡沫水泥浆固井撬装置。该装置包括撬装底座，在撬装底座上安装有该装置的各部件；液氮增压气化系统，用于将液氮增压并气化为高压氮气；发泡液泵送系统，用于为发泡液加压；泡沫发生系统，包括第一管道和泡沫发生器，其中所述第一管道用于接收加压后的发泡液和来自水泥泵车的水泥浆以形成含有发泡液的水泥浆，所述泡沫发生器用于接收所述的高压氮气和含有发泡液的水泥浆；控制系统；发电系统。

技术领域

本发明涉及石油固井技术领域，具体涉及一种适用于油田泡沫流体作业装置，尤其涉及一种泡沫水泥浆的固井装置。

背景技术

水泥漏失是固井领域所面临的普遍难题之一。随着国内勘探开发程度的深入，固井水泥的漏失比例也呈急剧增加的趋势。为提高固井质量，减少环空带压风险，因此对低密度水泥固井提出迫切需求。相比常规水泥，泡沫水泥浆由于密度低、强度较高等特点，在防漏、防窜、提高顶替效率方面具有优势。

目前，制备泡沫水泥浆有两种方式，即化学发泡和物理发泡。

对于化学发泡来说，是在干水泥中掺入一定量的发泡剂，当水泥和水混合搅拌后，发泡剂与水泥浆中的某些化学成分起反应产生气体，其分布在水泥中从而形成泡沫水泥。由于这种方式发气量较少，因此在井下高压环境下，难以大幅度地降低泡沫水泥浆的密度，且现场施工中无法随时调整泡沫水泥浆的密度。目前，我国主要以化学发泡方式为主。

在物理发泡中，是采用泡沫液和水泥浆混合或直接向含有发泡液的水泥浆中充入气体的方式产生泡沫水泥浆。国外以哈里伯顿为代表，主要发展充氮气泡沫水泥浆固井，近十年来，我国才开始研究物理发泡固井方式，如发明专利CN200810046582.1、CN201010263300.0中采用将水与发泡剂，利用空气压缩机先混配成泡沫液，再将泡沫液与常规水泥浆进行混合，这种方式由于泡沫压力低、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作业。实用新型专利CN201427353Y中提及到一种充气泡沫水泥浆机械式配气发泡机组，由配液系统、配气发泡系统和智能专家监控系统组成，其主要系统需安装在两个撬式底座上，设备庞大。并且该设备采用柴油机和电控加热，能耗大。

因此，为降低设备复杂程度，节约作业成本并降低能耗，在本领域中需要提供一种泡沫水泥浆固井撬装置。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种泡沫水泥浆固井撬装置，该装置集液氮汽化、高压发泡、自动控制为一体，具有功率小、占地面积小和自动控制等优点。

本发明提出了一种具有以下结构的泡沫水泥固井撬装置，包括：

液氮增压气化系统，用于将液氮增压并气化为高压氮气；

发泡液泵送系统，用于为发泡液加压；

泡沫发生系统，包括第一管道和泡沫发生器，其中所述第一管道用于接收加压后的发泡液和来自水泥泵车的水泥浆以形成含有发泡液的水泥浆，所述泡沫发生器用于接收所述的高压氮气和含有发泡液的水泥浆；

控制系统；

发电系统；

撬装底座，用于安装所述液氮增压气化系统、所述发泡液泵送系统、所述泡沫发生系统、所述控制系统和所述发电系统。

在一个实施例中，所述的泡沫发生器包括两个入口和混合腔，通过所述的两个入口的流体以彼此垂直的方向进入到所述的混合腔内。

在一个实施例中，所述液氮增压气化系统，包括水浴式蒸发器和锅炉，其中所述锅炉为所述水浴式蒸发器提供循环热水，从而在所述水浴式蒸发器内将液氮气化为氮气。

在一个实施例中，所述水浴式蒸发器通过低温液氮泵与外部液氮源相连。

在一个实施例中，所述水浴式蒸发器通过氮气缓冲罐与所述泡沫发生器相连。