专利名称：一种氮气泡沫水泥浆气泡发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种氮气泡沫水泥浆气泡发生器。
背景技术：
在氮气泡沫水泥浆固井工程施工中，配制的氮气泡沫水泥浆是水泥浆体系中一种固、液、气三相混合体，制成的氮气泡沫水泥浆含有均匀微小气泡才能满足固井工程施工的要求。有效用于配制氮气泡沫水泥浆的配置是由氮气泡沫水泥浆气泡发生器实现的。现有常用的气泡发生器为高压三通，气体流直接与液体流接触。不足之处在于气、液混合不均匀，所发出的泡沫水泥浆气泡较大，不能达到氮气泡沫水泥浆固井施工所需要的微小气泡的要求。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服目前配制的泡沫水泥浆气泡较大，不能达到氮气泡沫水泥浆固井施工要求的缺陷。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种氮气泡沫水泥浆气泡发生器，包括高压管制成的外筒(8)，外筒(8)的前端与上接头(2)相连，外筒(8)后端与下接头(11)相连，射流器(3)、雾化器(5)和前顶兰(6)依次设置在上接头(2)的内部，气泡分离器设置在外筒(8)的内部，气泡分离器前端与位于上接头(2)内部的前顶兰(6)相连接，后端与位于下接头(11)内部的后顶兰(10)相连接。优选地，上接头(2)与轴向短节(I)相连。优选地，上接头(2)设置有油壬短节(4)。优选地，下接头(11)与后轴向短节(12 )相连。优选地，下接头(11)上设置有压力表接头(9 )。优选地，气泡分离器与外筒(8)的内壁之间有间隙。优选地，该发生器包括设置在轴向液体进口端的喷嘴，设置在径向气体进口端的配气盘，位于气泡分离器前端的内锥形孔通道。优选地，气泡分离器的外部设置有螺旋槽。优选地，螺旋槽包括左螺旋槽、倒向槽和右螺旋槽，其中左螺旋槽和右螺旋槽通过倒向槽相连接。与现有技术相比，本实用新型的实施例通过应用射流、雾化、离心力作用和分子碰撞等作用，将氮气以微小气泡均匀地混合在水泥浆基浆中，达到了氮气泡沫水泥浆固井工程施工的技术要求。
图I本实用新型实施例氮气泡沫水泥浆气泡发生器的结构示意图。
具体实施方式
下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。如图I所示，本实用新型实施例的氮气泡沫水泥浆气泡发生器主要包括高压管制成的外筒8，外筒8的前端与上接头2相连，上接头2设置有油壬短节4并与轴向短节I相连。外筒8后端与下接头11相连，下接头11上设置有压力表接头9并与后轴向短节12相连。射流器3、雾化器5和前顶兰6依次设置在上接头2的内部，气泡分离器设置在外筒8的内部，与外筒8的内壁之间有一定的间隙。气泡分离器前端与位于上接头2内部的前顶兰6相连接，后端与位于下接头11内部的后顶兰10相连接。在生产过程中，固井水泥车泵送的含有发泡剂稳泡剂等外加剂的水泥浆基浆流进 前轴向短节1，通过上接头2进入射流器3中产生射流，高压氮气通过油壬短节4进入雾化器5进行雾化，与基浆射流混合形成含有氮气泡沫的水泥浆。氮气泡沫水泥浆通过前顶兰6进入气泡分离器，通过分子碰撞和离心力的作用将氮气泡沫水泥浆内气泡分离成为均匀的微小气泡，并将发泡剂稳泡剂等外加剂与氮气泡沫水泥浆充分混合，同时发泡剂稳泡剂将微小气泡稳定在氮气泡沫水泥浆内，从而配制性能良好的氮气泡沫水泥浆。配制好的氮气泡沫水泥浆通过后顶兰10和下接头11从后轴向短节12流入固井高压管线中，进入井口到井下。本实用新型的实施例还包括有喷嘴、配气盘、内锥形孔通道以及螺旋槽，其中喷嘴设置在轴向液体进口端，将水泥浆基浆为射流进入。在径向气体进口端装有配气盘，使气体经雾化充分与基浆射流混合。经过射流雾化的含气泡浆体喷射到气泡分离器前端的内锥形孔通道上，使气泡在碰撞力作用下再次分散。气泡分离器的外部设置有螺旋槽，含气泡浆体在螺旋槽的螺旋离心力作用下使得浆体产生涡流，涡流流体内气泡与螺旋槽相碰撞，将气泡再一次分散。本实施例的螺旋槽包括左螺旋槽、倒向槽和右螺旋槽，其中左螺旋槽和右螺旋槽通过倒向槽相连接。含气泡浆体在左螺旋槽中会产生左螺旋离心力，在右螺旋槽中会产生右螺旋离心力。本实用新型的实施例中，含气泡浆体进入气泡分离器前端的左旋螺旋体的螺旋槽内，在螺旋离心力作用下的使浆体产生涡流，涡流流体内气泡与气泡发生器体内壁和螺旋槽相碰撞，将气泡再一次分散。流体从左螺旋体流出后，经过倒向槽进入气泡分离器后端的右旋螺旋体内，在螺旋离心力作用下的涡流流体内气泡与气泡发生器体内壁和螺旋槽碰撞，将气泡再一次分散。本实用新型的实施例中，气泡发生器内设计工作压力为5-10兆帕(Mpa)、内部最小过水断面积相当于2” 1502高压管线的内过水断面积，可以使发泡剂、稳泡剂与气体、基浆等充分混合，形成含微小气泡的氮气泡沫水泥浆，并且不影响氮气泡沫水泥浆的流通。本实用新型实施例的氮气泡沫水泥浆气泡发生器生产出氮气泡沫水泥浆的现场配制工艺，是在高剪切速率和高压下进行的。本实用新型实施例通过射流、雾化、离心力作用和分子碰撞等过程，配制出达到固井工程施工要求的氮气泡沫水泥浆。虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围 的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1.一种氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其特征在于，包括高压管制成的外筒(8)，外筒(8)的前端与上接头(2)相连，外筒(8)后端与下接头(11)相连，射流器(3)、雾化器(5)和前顶兰(6)依次设置在上接头(2)的内部，气泡分离器设置在外筒(8)的内部，气泡分离器前端与位于上接头(2)内部的前顶兰(6)相连接，后端与位于下接头(11)内部的后顶兰(10)相连接。
2.根据权利要求I所述的氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其特征在于，上接头(2)与轴向短节(I)相连。
3.根据权利要求I所述的氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其特征在于，上接头(2)设置有油壬短节(4)。
4.根据权利要求I所述的氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其特征在于，下接头(11)与后轴向短节(12)相连。
5.根据权利要求I所述的氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其特征在于，下接头(11)上设置有压力表接头(9)。
6.根据权利要求I所述的氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其特征在于，气泡分离器与外筒(8)的内壁之间有间隙。
7.根据权利要求I所述的氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其特征在于，该发生器包括设置在轴向液体进口端的喷嘴，设置在径向气体进口端的配气盘，位于气泡分离器前端的内锥形孔通道。
8.根据权利要求I所述的氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其特征在于，气泡分离器的外部设置有螺旋槽。
9.根据权利要求8所述的氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其特征在于，螺旋槽包括左螺旋槽、倒向槽和右螺旋槽，其中左螺旋槽和右螺旋槽通过倒向槽相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种氮气泡沫水泥浆气泡发生器，克服目前配制的泡沫水泥浆气泡较大，不能达到氮气泡沫水泥浆固井施工要求的缺陷，该发生器包括高压管制成的外筒(8)，外筒(8)的前端与上接头(2)相连，外筒(8)后端与下接头(11)相连，射流器(3)、雾化器(5)和前顶兰(6)依次设置在上接头(2)的内部，气泡分离器设置在外筒(8)的内部，气泡分离器前端与位于上接头(2)内部的前顶兰(6)相连接，后端与位于下接头(11)内部的后顶兰(10)相连接。本实用新型的实施例通过应用射流、雾化、离心力作用和分子碰撞等作用，将氮气以微小气泡均匀地混合在水泥浆基浆中，达到了氮气泡沫水泥浆固井工程施工的技术要求。
文档编号E21B33/13GK202673230SQ20122025773
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者冯克满, 张复彦, 许前富, 代丹 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司