CN1080814C - 水泥浆电处理器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油井固井作业处理水泥浆的电处理器，它由主、辅机组成。由壬(11)将辅机(10)串接于注水泥管路(12)之间，通过内外电极(8)、(9)的插座用高压屏蔽信号线(7)与旁置的主机(1)相联。

该电处理器采用高频振荡电路原理，主机输出的高频高压电脉冲力在辅机处直接作用于高速流动的水泥浆体，由于采用了电为能源，可以实现体积小及重量轻的目标，加之电子元器件价格低廉，制造成本及生产投入将大大降低。

Description

水泥浆电处理器

本发明涉及的是一种水泥浆电处理器，用于油井完井工程中对固井作业所用的水泥浆进行改性处理。

目前国内外固井作业所用的水泥浆体为非牛顿流体。为了得到较好的顶替效率，加大紊流固井深度，作业中一般采用两种方法对水泥浆体进行处理。一类方法叫化学法，即在井内条件允许的情况下，在水泥粉中掺加适量具有改性作用的化学减阻剂以降低水泥浆的动切力，提高其流动性。目前这一方法应用较为广泛，对固井质量的提高起到了巨大促进作用。但由于化学减阻剂品种较多、性能各异，因而其处理能力存在较大差别。又由于化学减阻剂价格较高，大量使用将增大生产投入，故人们期望能找到一种价廉、处理能力稳定且又具有提高水泥石强度的其他方式来替代它，物理法就是顺应这一要求而发展起来的另一类方法。物理法改善水泥浆流变性的作用机理与化学法截然相反，它是用物理场的“场强作用”使水泥浆改性，以提高其流动性。由于这一方法既具有改善水泥浆流变性，又具有提高水泥石强度的双重作用，近年来倍受固井工作者的青睐。物理法处理水泥浆目前应用于生产并具有一定代表性的是《石油钻探技术》第23卷第1期P41-43介绍的磁场法及其静磁场处理器。静磁场处理器虽然具有上述两种作用效果，但由于其处理能力受磁程和磁场强度大小的限制，致使其适应范围小，加之其体积大、笨重、价高，给现场使用带来诸多不便。

本发明的目的，是为固井作业提供一种既能改变水泥浆流变性，又能提高水泥石抗压强度、胶结强度，既价廉物美、又适应性强的处理器。为达到目的，本发明在静磁场处理器应用的启发下，应用“电”来实施这一技术的开发。由麦克斯韦电磁理论知，“电”与“磁”呈对偶关系，凡是“磁能”技术应用的领域，“电能”技术均可应用。既然磁场能够对水泥浆体实现改性，又有提高水泥石强度的作用，相信电场也同样能实现这一目的。据国内外内文献报导，用电处理水调和水泥浆，水泥石的强度有较大提高，那么用电场直接处理水泥浆就有可能实现改性和提高强度的双重目标。众所周知，电本身是一种由导线传输无质量与体积可言的能，又由于电场极易实现电压及频率的升降，且电场力大，具有不受水泥浆流速限制的优点和处理能力频带较宽的特点，因而这种电处理器既可以实现宽频带处理，适应各种作业条件的目的，又能实现造价低、体积小、重量轻的目标。

本发明是这样实现的：用由壬(11)将辅机(10)串接于注水泥高压管路(12)中间，并通过内外电极(8)、(9)的插座，用高压屏蔽信号线(7)将其与旁置的主机(1)相联。

主机(1)为高频振荡信号发生器，由交流电源(2)、直流电源(3)、振荡电路(4)、变压器(5)和信号输出端(6)依次用导线联接组成。

辅机(10)为一管状同轴电容性组件，由两端焊接公母配套由壬(11)、外电极(9)和用环氧树脂胶嵌装于外电极(9)中心的内电极(8)组成。外电极(9)为管状金属体，内电极(8)为“丁字形”金属棒体，并用浇注型超韧性尼龙包裹。

说明书附图

图1水泥浆电处理器示意图

图2主机电路原理图

附图说明

1.主机

2.主机交流电源

3.主机直流电源

4.主机内振荡电路

5.变压器

6.主机信号输出端

7.高压屏蔽信号线

8.辅机内电极

9.辅机外电极

10.辅机

11.由壬

12.注水泥高压管路

现根据说明书附图对本发明做进一步说明：

本发明所述的电处理器，由主机(1)、高压屏蔽信号线(7)和辅机(10)组成。工作过程是这样的：当外接220V、50Hz电经交流电源(2)进入直流电源(3)后，直流电源(3)将其调压整流并将得到的直流电压加到振荡电路(4)的两端，振荡电路(4)起振并将振荡信号经变压器(5)输出到信号输出端(6)，与之相联的高压屏蔽信号线(7)，将高频电信号传输到辅机的外电极(9)和内电极(8)，形成高频电场，水泥浆流经此处时受高频场强作用而被处理。

主机(1)电路的工作原理是这样的：220V、50Hz电经变压器T₀和整流桥处理后，将得到直流电压加到振荡电路(4)的两端，通过R₁和R₄、R₂和R₃组成的分压电路，同时向场效应管M₁、M₂加上栅偏压，产生漏极电流，使两管导通并进入放大状态。假定M₁截止，M₂导通，电容C₂通过场效应管M₂的DS结、源极电阻R₈和二极管D₂完成放电。与此同时，电容器C₁通过线圈T₁、电源Ec和M₂的SG结完成充电。由于C₂放电使M₁因电位上升而导通、饱和，M₂截止。经过翻转，M₁导通、M₂截止，此时电容器C₁通过场效应管M₁的DS结、源极电阻R₇、D₁放电，电容器C₂通过线圈T₁、电源Ec和M₁的SG结充电，又引起电路翻转，C₁放电使M₂饱和、导通，M₁截止，从而完成了一个振荡周期。通过场效应管M₁、M₂的DS回路形成的电磁振荡，经变压线圈T₁将信号输到次级线圈，从次极线圈输出加在负载C₅(辅机)。

本发明具有以下优点：

1.处理能力高，适应性强。高频电脉冲力直接作用于浆体，不受水泥浆体流速的限制且等效处理时间长，水泥浆体经其处理后，既改善了其流动性，又提高了水泥石的强度。

2.体积小、重量轻，造价省。

3.安装使用方便，焊接于辅机(10)两端的由壬(11)，可将辅机(10)整体直接配接于注水泥高压管路之间。

该电处理器除对水泥浆处理具有显著作用外，对水及水基胶体溶液处理均具有显著作用。应用于水处理可以改变水的表面张力、密度、溶解力、渗透力等物理性质，增加其活性。此功能在发电厂的锅炉除垢和建筑行业的水泥拌浆中已见到积极效果。

该电处理器经室内试验和现场使用检验，水泥浆经其处理后流变性有较大改善，其中流型指数n平均提高18.7％，稠度系数k平均降低30％，塑性粘度系数η_p平均降低13.54％，动切力平均降低10.65％，处理后的水泥石抗压强度平均提高12.4％，胶结强度可稳定提高10％以上。

Claims (2)

1.水泥浆电处理器，是一由主机(1)、高压屏蔽信号线(7)和辅机(10)组成的高频电场处理水泥浆装置，其特征是：用由壬(11)将辅机(10)串接于注水泥高压管路(12)中间，并通过内外电极(8)、(9)的插座，用高压屏蔽信号线(7)将其与旁置的主机(1)相联，其中：主机(1)为高频振荡信号发生器，由交流电源(2)、直流电源(3)、振荡电路(4)、变压器(5)和信号输出端(6)依次用导线联接组成，辅机(10)为一管状同轴电容性组件，由两端焊接公母配套由壬(11)、外电极(9)和用环氧树脂胶嵌装于外电极(9)中心的内电极(8)组成。

2.根据权力1所述的水泥浆电处理器，其特征是：外电极(9)为管状金属体，内电极(8)为“丁字形”金属棒体，并用浇注型超韧性尼龙包裹。

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