CN110898741B - 一种油田用粉煤灰强化泡沫形成装置及其应用 - Google Patents

一种油田用粉煤灰强化泡沫形成装置及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油田用粉煤灰强化泡沫形成装置及其应用。所述形成装置中，粉煤灰与起泡剂混合器的顶部设有进料口、起泡剂溶液第一注入口和混合搅拌器，底部通过粉煤灰混合液排出管与粉煤灰分散液分流器相连通；粉煤灰分散液分流器的顶部设有分流搅拌器；粉煤灰分散液分流器的侧壁上设有沿其径向设有一级、二级和三级分散液排出管，均与粉煤灰强化泡沫发生器相连通，粉煤灰强化泡沫发生器上设有气体注入口和泡沫发生器排出口。本发明粉煤灰强化泡沫形成装置克服了现有装置无法控制粉煤灰强化泡沫中粉煤灰粒径的不足，可以快速、高效的分流出不同粒径粉煤灰分散液，在一次施工中能形成携带不同粒径粉煤灰的泡沫段塞，进而实现近井地带和远井地带调剖的切换。

Description

一种油田用粉煤灰强化泡沫形成装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种油田用粉煤灰强化泡沫形成装置及其应用，属于粉煤灰固体废物利用技术装备及油气田开发工程技术领域。
背景技术
泡沫流体驱油技术是提高原油采收率的重要手段，泡沫的形成有助于控制CO2等气体驱油剂在油藏中流度，提升CO2等温室气体地质封存及驱油能力。大量应用表明泡沫在封堵高渗层、调节注水剖面以及提高洗油效率等方面具有显著的效果。泡沫能够有效地提高流体的表观粘度，从而提高油水流度比，增大波及体积；同时发泡液中的表面活性剂具有降低界面张力和改变润湿性的作用，提高洗油效率。然而，泡沫流体驱油技术面临的一个重要难题是泡沫流体在地层中的不稳定性，尤其是在高温高压等极端地层条件下，这一问题尤为突出。气泡聚并、破裂以及液膜排液均会加速泡沫的消失，限制了泡沫流体的进一步应用发展。
近年来，煤燃烧后产生的粉煤灰被作为泡沫稳定剂，用以强化泡沫，粉煤灰强化泡沫表现出良好的稳定性。采用粉煤灰颗粒作为泡沫流体的稳定剂不仅降低了驱油的成本，而且减轻了对环境的污染。如中国专利申请CN105238380A(申请号：201510600689.6)公开了一种油气田用新型无机微细颗粒强化泡沫体系及其制备方法。复合泡沫体系质量组成如下：0.2～0.8wt％的起泡剂，0.5～2.0wt％的新型无机微细颗粒，余量为水。按配比制得泡沫基液后，采用Waring Blender方法进行搅拌起泡。该泡沫相比于普通表面活性剂生成的泡沫稳定时间长，且能耐受230℃的高温条件。该复合泡沫在现场可以广泛用于驱油、压裂、调剖、冲砂、洗井、排液、诱喷等，可适用于高温高压油气层的开发作业。复合泡沫体系的制备使用烟道气和粉煤灰为原材料，减少了大气污染，同时降低了作业成本。
然而，目前在油气田现场的粉煤灰颗粒强化泡沫制备过程中存在一些问题。首先，粉煤灰难以被均匀的分散于起泡剂溶液中，粉煤灰容易出现团聚、沉淀等现象，不利于粉煤灰在泡沫中有效利用，不仅造成原料浪费，同时影响粉煤灰稳泡效果。同时，泡沫中粉煤灰粒径不易控制，一般情况下只能依靠选择粉煤灰原材料的粒径，而较大粒径或者团聚的粉煤灰容易造成近井地带颗粒沉积，堵塞近井地带的储层，难以实现深部调驱。此外，采用人工加料的方式容易导致粉煤灰暴露于空气中，造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种油田用粉煤灰强化泡沫形成装置，该泡沫形成装置克服了现有装置的不足，可以将粉煤灰均匀的分散于起泡剂溶液中，产生均匀的粉煤灰强化泡沫，同时可以降低泡沫中粉煤灰粒径范围，进而达到油藏深部调剖的目的，具有高效、环保的特点。
本发明所提供的油气田用粉煤灰强化泡沫形成装置，包括粉煤灰与起泡剂混合器、粉煤灰分散液分流器和粉煤灰强化泡沫发生器；
所述粉煤灰与起泡剂混合器的顶部设有进料口、起泡剂溶液第一注入口和混合搅拌器，底部通过粉煤灰混合液排出管与所述粉煤灰分散液分流器相连通；
所述粉煤灰分散液分流器的顶部设有分流搅拌器；
所述粉煤灰分散液分流器的侧壁上设有沿其径向设有一级分散液排出管、二级分散液排出管和三级分散液排出管，所述一级分散液排出管、所述二级分散液排出管和所述三级分散液排出管均与所述粉煤灰强化泡沫发生器相连通；
所述粉煤灰强化泡沫发生器上设有气体注入口和泡沫发生器排出口。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述粉煤灰强化泡沫形成装置包括并列排布的3～5个所述粉煤灰强化泡沫发生器；
所述粉煤灰强化泡沫发生器的主体为圆形钢管，其内部布置螺旋形钢管，所述螺旋形钢管表面上布置若干气体喷射缝；
所述圆形钢管，其内部布置螺旋形钢管，所述螺旋形钢管表面上布置若干气体喷射缝；
所述圆形钢管的直径为7.00cm～8.00cm，长度为65.00cm～85.00cm；
所述螺旋形钢管的内径为1.75cm～2.75cm，螺距为0.5m～0.8m，共有7～10圈，螺旋横截面直径为6.00cm～6.80cm；
所述气体喷射缝的缝宽为1mm～2mm；
所述气体喷射缝得作用是使气体与粉煤灰与起泡剂溶液进行初步混合，产生稳定的泡沫；所述螺旋形钢管得作用是使泡沫体系进行充分震荡，气体、固体(粉煤灰)和起泡剂溶液三相充分混合，使粉煤灰均匀的分散在气液界面上，产生致密均匀的泡沫。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述粉煤灰分散液分流器的底部通过分流器漏斗与粉煤灰沉淀液排出管相连通，所述粉煤灰沉淀液排出管依次与粉煤灰一级超声分散器、粉煤灰二级超声分散器和粉煤灰三级超声分散器相连通；所述粉煤灰沉淀液排出管的作用是排出较大粒径和团聚的粉煤灰；
所述粉煤灰三级超声分散器通过粉煤灰三级超声分散器排出管与设于所述粉煤灰分散液分流器顶部的起泡剂补充液注入口相连通，以重复利用再次分散的粉煤灰与起泡剂混合液，节约施工成本的有益效果。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述粉煤灰一级超声分散器包括一级超声波发生器和与之匹配的一级超声波换能器；
所述粉煤灰一级超声分散器的主体圆形钢管的管径为6.00cm～7.70cm，管长为70.00cm～120.00cm；
所述一级超声波发生器直径为1.00cm～2.00cm，频率为16kHz～18kHz；
进一步优选的，所述主体圆管管径为7.00cm～7.20cm，管长为80.00cm～90.00cm；达到多次对粉煤灰进行超声，抑制粉煤灰颗粒的团聚效应的目的；
所述粉煤灰一级超声分散器外设有减震保护层。
所述煤灰强化泡沫形成装置包括2～4个所述粉煤灰一级超声分散器。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述粉煤灰二级超声分散器包括二级超声波发生器和与之匹配的二级超声波换能器；
所述粉煤灰二级超声分散器的主体圆形钢管的管径为5.50cm～6.50cm，管长为70.00cm～120.00cm；
所述二级超声波发生器直径为1.00cm～2.00cm，频率为18kHz～20kHz；
进一步优选的，所述主体圆管管径为5.50cm～5.60cm，管长为80.00cm～90.00cm；达到多次对粉煤灰进行超声，震碎粒径较大的粉煤灰的目的；
所述粉煤灰二级超声分散器外设有减震保护层；
所述煤灰强化泡沫形成装置包括2～4个所述粉煤灰二级超声分散器。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述粉煤灰三级超声分散器包括三级超声波发生器和与之匹配的三级超声波换能器；
所述粉煤灰三级超声分散器的主体为圆形钢管，其内壁形成若干个圆弧形变径管；
所述圆形钢管的最大管径为6.00cm～7.70cm，最小管径为4.00cm～5.25cm；
所述三级超声波发生器的直径为1.00cm～2.00cm，频率为18kHz～20kHz；
进一步优选的，所述主体圆管内设置四到六个所述圆弧形变径管，所述圆弧形变径管最大管径为7.00cm～7.20cm，最小管径为5.00cm～5.25cm，所述主体圆管管径与圆弧形变径管最大管径一致，管长为80.00cm～90.00cm；以达到新产生的粉煤灰与起泡剂溶液充分混合，防止粉煤灰沉积的有益效果；
所述粉煤灰三级超声分散器外设有减震保护层；
所述煤灰强化泡沫形成装置包括1～3个所述粉煤灰三级超声分散器。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述一级分散液排出管、所述二级分散液排出管和所述三级分散液排出管的设置，可以降低所形成泡沫中粉煤灰粒径范围，减少较大粒径或者团聚的粉煤灰在近井地带的沉积，进而达到油藏深部调剖的目的。此外，还可以对不同粒径的粉煤灰进行分流，在一次施工中能形成携带不同粒径粉煤灰的泡沫段塞，进而实现近井地带和远井地带调剖的切换。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述一级分散液排出管、所述二级分散液排出管和所述三级分散液排出管由上至下依次布置。
具体地，所述一级分散液排出管设于所述粉煤灰分散液分流器高度的六分之一到五分之一处，所述一级分散液排出管排出的粉煤灰粒径最小，此处设计的优点在于，粉煤灰在液膜上的吸附最稳定，泡沫稳定性最强，粉煤灰沉积速度最慢，可以达到深部调剖的目的。
具体地，所述二级分散液排出管设于所述粉煤灰分散液分流器高度的四分之一到五分之二处，所述二级分散液排出管排出的粉煤灰粒径中等，此处设计的优点在于，粉煤灰在液膜上的吸附较稳定，泡沫稳定性较强，粉煤灰沉积速度中等，可以达到中部调剖的目的。
具体地，所述三级分散液排出管设于所述粉煤灰分散液分流器高度的二分之一到五分之三处；所述三级分散液排出管排出的粉煤灰粒径较大，此处设计的优点在于，粉煤灰在液膜上的吸附不太稳定，泡沫稳定性较弱，粉煤灰沉积速度较快，可以达到近井地带调剖的目的。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述起泡剂溶液第一注入口和所述起泡剂补充液注入口处均设有粉煤灰分散液喷射器，以使起泡剂溶液的与粉煤灰的均匀、快速混合，促进起泡剂溶液对粉煤灰的润湿。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述混合搅拌器得作用是使粉煤灰与起泡剂混合均匀，使起泡剂充分润湿粉煤灰，将粉煤灰初步分散在起泡剂溶液里；有利于粉煤灰与起泡剂混合液进入所述粉煤灰分散液分流器；
所述混合搅拌器设置双级桨叶；所述双级桨叶为双叶桨叶，桨叶的半径为20.00cm～60.00cm，厚度为1.00cm，倾斜角度与水平方向夹角为8°～15°，以达到粉煤灰与起泡剂溶液快速充分接触，并将粉煤灰初步均匀分散于起泡剂溶液中的有益效果。
上述的粉煤灰强化泡沫形成装置中，所述分流搅拌器的作用是再次搅拌粉煤灰和起泡剂溶液；同时还能起到分流粉煤灰与起泡剂混合液的作用，在搅拌和重力的作用下，较大粒径和团聚的粉煤灰排入到粉煤灰沉淀液排出管内；
所述分流搅拌器设置等间距的二级桨叶；所述二级桨叶为双叶桨叶，桨叶的半径为30.00cm～80.00cm，厚度为1.00cm，倾斜角度与水平方向夹角为8°～15°，在搅拌和自身重力的共同作用下，不同粒径的粉煤灰分散在不同高度，有利于分流利用。
利用本发明油气田用粉煤灰强化泡沫形成装置制备粉煤灰强化泡沫时，可按照下述步骤进行：
(1)试压
将所述泡沫发生器排出口连接到注入井口的高压管线上，所述气体注入口连接在高压注气管线上，关闭所述粉煤灰混合液排出管上的阀门和所述泡沫发生器排出口，其他阀门均是开启状态，向所述起泡剂补充液注入口通入高压气体，保持30MPa压力30～40min，进行憋压，不刺不漏即为合格。
(2)加料和混合
试压工作结束后，打开所述泡沫发生器排出口，进行泄压；打开所述粉煤灰混合液排出管上的阀门，向所述进料口内加入粉煤灰，泡沫作业过程中可持续的向所述进料口加入粉煤灰；启动所述混合搅拌器并向所述起泡剂溶液第一注入口注入起泡剂，待粉煤灰初步润湿后打开所述粉煤灰混合液排出管上的阀门，启动第一循环泵；通过所述粉煤灰混合液注入管向所述粉煤灰分散液分流器注入粉煤灰混合液，打开所述起泡剂补充液注入口上的阀门并向所述起泡剂补充液注入口注入起泡剂溶液用作补充；启动所述分流搅拌器；在二级桨叶搅拌作用和自身重力作用下，对粉煤灰混合液进行分流，较大粒径和团聚的粉煤灰流入到粉煤灰沉淀液排出管内。
(3)超声和循环
启动所述煤灰一级超声分散器、所述粉煤灰二级超声分散器和所述粉煤灰三级超声分散器，流入的粉煤灰分散液通过循环泵的增压作用，进入所述粉煤灰一级超声分散器，经过多个所述粉煤灰一级超声分散器，团聚的粉煤灰颗粒被分散，通过粉煤灰一级超声分散器排出管，粉煤灰分散液依次流入多个所述粉煤灰二级超声分散器，较大粒径的粉煤灰震碎成小颗粒；粉煤灰分散液通过所述粉煤灰二级超声分散器排出管依次进入多个所述粉煤灰三级超声分散器，通过特殊形状的管路使粉煤灰与溶液混合均匀，通过粉煤灰三级超声分散器排出管排出，粉煤灰三级超声分散器排出管连接起泡剂补充液注入端，再次循环进入粉煤灰分散液分流器。
(4)形成粉煤灰强化泡沫
根据不同的施工要求，打开所述一级分散液排出管、所述二级分散液排出管和所述三级分散液排出管其中的一个阀门，并关闭其他两个阀门；打开循环泵，粉煤灰与起泡剂溶液通过所述粉煤灰强化泡沫发生器进液管进入所述粉煤灰强化泡沫发生器，气体通入所述气体注入口，即可在所述泡沫发生器排出口得到所形成的粉煤灰强化泡沫，保持所述气体注入端压力大于粉煤灰强化泡沫发生器进液管压力，直到泡沫作业段塞结束。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的油气田用粉煤灰强化泡沫形成装置，克服了现有装置无法控制粉煤灰强化泡沫中粉煤灰粒径的不足，可以快速、高效的分流出不同粒径粉煤灰分散液，在一次施工中能形成携带不同粒径粉煤灰的泡沫段塞，进而实现近井地带和远井地带调剖的切换。
(2)本发明设计了三类超声装置，具备快速超声震碎起泡剂溶液中粉煤灰颗粒的能力，同时能使粉煤灰颗粒均匀的分散在起泡剂溶液中，抑制了粉煤灰的团聚效应，将粉煤灰均匀的分布在强化泡沫流体中，提升所形成泡沫流体的稳定性和粉煤灰的利用效果。
(3)本发明分流利用粉煤灰的设计方式，减少了粉煤灰强化泡沫形成过程中颗粒沉淀、沉积所造成的原材料浪费，提高了粉煤灰的利用率，进一步降低了油气田开发中泡沫作业的施工成本。
(4)本发明设计的粉煤灰强化泡沫发生器，具备快速发泡的能力，能使气体、固体(粉煤灰)和起泡剂三相充分混合，提高粉煤灰强化泡沫的生成质量。
(5)本发明采用密闭加料、混料的方式，弥补了人工加料方式容易导致粉煤灰暴露于空气中造成环境污染的不足，具有环保、高效、安全的特点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2是本发明粉煤灰强化泡沫发生器剖视图；
图3是本发明三级超声分散器剖视图；
图4是本发明粉煤灰分散液分流器剖视图。
图中各标记如下：
1.粉煤灰与起泡剂混合器，2.进料口，3.混合搅拌转轴，4.混合搅拌桨叶，5.粉煤灰混合液排出管阀门，6.粉煤灰混合液排出管，7.第一循环泵，8.混合搅拌电机，9.起泡剂溶液第一注入口，10.第一注入端喷射器，11.粉煤灰混合液注入管，12.粉煤灰分散液分流器，13.分流搅拌转轴，14.分流搅拌桨叶，15.粉煤灰分散液分流器内腔，16.分流器漏斗，17.粉煤灰沉淀液排出管，18.粉煤灰与起泡剂混合液排出管，19.三级分散液排出管，20.二级分散液排出管，21.一级分散液排出管，22.粉煤灰分散液喷射器，23.第二循环泵，24.粉煤灰一级超声分散器进入管，25.一级超声波发生器，26.粉煤灰一级超声分散器，27.30.35减震保护层，28.一级超声波换能器，29.粉煤灰一级超声分散器排出管，31.二级超声波发生器，32.粉煤灰二级超声分散器，33.二级超声波换能器，34.粉煤灰二级超声分散器排出管，36.三级超声波换能器，37.粉煤灰三级超声分散器，38.三级超声波发生器，39.粉煤灰三级超声分散器圆弧形变径管，40.粉煤灰三级超声分散器排出管，41.粉煤灰强化泡沫发生器，42.粉煤灰强化泡沫发生器进液管，43.粉煤灰强化泡沫发生器螺旋形圆管，44.气体喷射缝，45.气体注入口，46.泡沫发生器排出管，47.泡沫发生器排出口，48.起泡剂补充液注入口，49.分流搅拌电机，50.第三循环泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
本发明提供的油气田用粉煤灰强化泡沫形成装置的结构示意图如图1所示，包括粉煤灰与起泡剂混合器1、粉煤灰分散液分流器12(粉煤灰分散液分流器内腔15)、粉煤灰一级超声分散器26、粉煤灰二级超声分散器32、粉煤灰三级超声分散器37、粉煤灰强化泡沫发生器41。粉煤灰与起泡剂混合器罐体1的顶部设有进料口2、起泡剂溶液第一注入口9和混合搅拌器(包括混合搅拌电机、混合搅拌转轴3和混合搅拌桨叶4)，底部通过粉煤灰混合液排出管6与第一循环泵7相连通；粉煤灰分散液分流器的剖视图如4所示，其顶部设置有粉煤灰混合液注入管11、分流搅拌器(包括分流搅拌电机、分流搅拌转轴13和分流搅拌桨叶14)和粉煤灰分散液喷射器22，侧面设置一级分散液排出管21、二级分散液排出管20和三级分散液排出管19，底部通过分流器漏斗16与粉煤灰沉淀液排出管17相连通；粉煤灰沉淀液排出管17通过第二循环泵23与粉煤灰一级超声分散器进入管24相连通。粉煤灰一级超声分散器26顶部设置一级超声波换能器28，侧面设置粉煤灰一级超声分散器进入管24，内部设置一级超声波发生器25。粉煤灰二级超声分散器32顶部设置二级超声波换能器33，侧面设置粉煤灰一级超声分散器排出管34，内部设置二级超声波发生器31。粉煤灰三级超声分散器37顶部设置三级超声波换能器36，侧面设置粉煤灰二级超声分散器排出管34，内部设置粉煤灰三级超声分散器圆弧形变径管39和三级超声波发生器38，底部设置粉煤灰三级超声分散器排出管40。粉煤灰三级超声分散器排出管40同时与粉煤灰分散液喷射器22和起泡剂补充液注入口相连通。粉煤灰与起泡剂混合液排出管18通过第三循环泵50与粉煤灰强化泡沫发生器进液管42相连通。粉煤灰强化泡沫发生器41侧面设置粉煤灰强化泡沫发生器进液管，另一侧面设置泡沫发生器排出管46和气体注入口45，内部设置粉煤灰强化泡沫发生器螺旋形圆管43，泡沫发生器排出管46与井口管线连接。
具体地，混合搅拌器设置双级桨叶，桨叶半径为30.00cm，厚度为1.00cm，倾斜角度与水平方向夹角为10°，搅拌速度为200r/min；分流搅拌器设置等间距的双级桨叶，桨叶半径为40.00cm，厚度为1.00cm，倾斜角度与水平方向夹角为10°，搅拌速度为10r/min。
具体地，一级分散液排出管21距离顶部约为粉煤灰分散液分流器12高度的五分之一，二级分散液排出管20距离顶部约为粉煤灰分散液分流器12高度的五分之二，三级分散液排出管19位置距离顶部约为粉煤灰分散液分流器12高度的五分之三。
具体地，粉煤灰一级超声分散器26设置二个，粉煤灰一级超声分散器26主体圆管管径为7.10cm，管长为85.00cm，所述一级超声波发生器直径为2.00cm，频率为16KHz。粉煤灰二级超声分散器32设置二个，粉煤灰二级超声分散器32主体圆管管径为5.50cm，管长为85.00cm，所述二级超声波发生器直径为2.00cm，频率为20KHz。粉煤灰三级超声分散器37设置一个，粉煤灰三级超声分散器37主体圆管内设置六个圆弧形变径管，所述圆弧形变径管最大管径为7.10cm，最小管径为5.00cm，所述粉煤灰三级超声分散器主体圆管管径与圆弧形变径管最大管径一致，管长为85.00cm；所述三级超声波发生器直径为2.00cm，频率为20KHz。其中，粉煤灰三级超声分散器的剖视图如图3所示。
具体地，粉煤灰强化泡沫发生器41并列的布置三个，其主体圆管直径为7.00cm，管长为75.00cm；所述螺旋形钢管内径为2.50cm，螺距为0.7m，共有8圈，螺旋横截面直径为6.00cm，所述螺旋形钢管表面切割气体喷射缝缝宽为1.5mm，其剖视图如图2所示。
采用本发明油气田用粉煤灰强化泡沫形成装置制备粉煤灰强化泡沫时，按照下述步骤进行：
(1)试压：将泡沫发生器排出口47连接到注入井口的高压管线上，气体注入口45连接在高压注气管线上，关闭粉煤灰混合液排出管阀门5和泡沫发生器排出口上的阀门，其他阀门均是开启状态，向起泡剂补充液注入口9通入高压气体，保持30MPa压力30-40min，进行憋压，不刺不漏即为合格。
(2)加料和混合：试压工作结束后，打开泡沫发生器排出口阀门，进行泄压；打开粉煤灰混合液排出管阀门5，向进料口2内加入粉煤灰，泡沫作业过程中可持续的加入粉煤灰；启动混合搅拌器并向起泡剂溶液第一注入口9注入起泡剂，待粉煤灰初步润湿后打开粉煤灰混合液排出管阀门5，启动第一循环泵7；通过粉煤灰混合液注入管11向粉煤灰分散液分流器12注入粉煤灰混合液，打开起泡剂补充液注入口阀门并向起泡剂补充液注入口48注入起泡剂溶液用作补充；启动分流搅拌器；在二级桨叶搅拌作用和自身重力作用下，对粉煤灰混合液进行分流，较大粒径和团聚的粉煤灰流入到粉煤灰沉淀液排出管17内。
(3)超声和循环：启动第二循环泵23、粉煤灰一级超声分散器26、粉煤灰二级超声分散器32和粉煤灰三级超声分散器37，流入的粉煤灰分散液通过第二循环泵23的增压作用，进入粉煤灰一级超声分散器26，经过多个粉煤灰一级超声分散器26，团聚的粉煤灰颗粒被分散，通过粉煤灰一级超声分散器排出管29，粉煤灰分散液依次流入多个粉煤灰二级超声分散器32，较大粒径的粉煤灰震碎成小颗粒；粉煤灰分散液通过粉煤灰二级超声分散器排出管34依次进入多个粉煤灰三级超声分散器37，通过特殊形状的管路使粉煤灰与溶液混合均匀，通过粉煤灰三级超声分散器排出管40排出，粉煤灰三级超声分散器排出管40连接起泡剂补充液注入口48，再次循环进入粉煤灰分散液分流器12。
(4)形成粉煤灰强化泡沫：根据不同的施工要求，打开一级分散液排出管21、二级分散液排出管20和三级分散液排出管19其中的一个阀门，并关闭其他两个阀门；打开第三循环50泵，粉煤灰与起泡剂溶液通过粉煤灰强化泡沫发生器进液管42进入粉煤灰强化泡沫发生器41，气体通入气体注入口45，即可在泡沫发生器排出口47得到所形成的粉煤灰强化泡沫，保持气体注入口45压力大于粉煤灰强化泡沫发生器进液管42压力，直到泡沫作业段塞结束。

Claims (4)

1.一种油气田用粉煤灰强化泡沫形成装置，包括粉煤灰与起泡剂混合器、粉煤灰分散液分流器和粉煤灰强化泡沫发生器；
所述粉煤灰与起泡剂混合器的顶部设有进料口、起泡剂溶液第一注入口和混合搅拌器，底部通过粉煤灰混合液排出管与所述粉煤灰分散液分流器相连通；
所述粉煤灰分散液分流器的顶部设有分流搅拌器；
所述粉煤灰分散液分流器的侧壁上由上至下依次设置一级分散液排出管、二级分散液排出管和三级分散液排出管，所述一级分散液排出管、所述二级分散液排出管和所述三级分散液排出管均与所述粉煤灰强化泡沫发生器相连通；
所述一级分散液排出管设于所述粉煤灰分散液分流器高度的六分之一到五分之一处，所述二级分散液排出管设于所述粉煤灰分散液分流器高度的四分之一到五分之二处，所述三级分散液排出管设于所述粉煤灰分散液分流器高度的二分之一到五分之三处；
所述粉煤灰分散液分流器的底部通过分流器漏斗与粉煤灰沉淀液排出管相连通，所述粉煤灰沉淀液排出管依次与粉煤灰一级超声分散器、粉煤灰二级超声分散器和粉煤灰三级超声分散器相连通；
所述粉煤灰三级超声分散器通过粉煤灰三级超声分散器排出管与设于所述粉煤灰分散液分流器顶部的起泡剂补充液注入口相连通；
所述粉煤灰一级超声分散器包括一级超声波发生器和与之匹配的一级超声波换能器；
所述粉煤灰一级超声分散器的主体圆形钢管的管径为6.00cm~7.70cm，管长为70.00cm~120.00cm；
所述一级超声波发生器直径为1.00cm~2.00cm，频率为16kHz~18kHz；
所述粉煤灰一级超声分散器外设有减震保护层；
所述煤灰强化泡沫形成装置包括2~4个所述粉煤灰一级超声分散器；
所述粉煤灰二级超声分散器包括二级超声波发生器和与之匹配的二级超声波换能器；
所述粉煤灰二级超声分散器的主体圆形钢管的管径为5.50cm~6.50cm，管长为70.00cm~120.00cm；
所述二级超声波发生器直径为1.00cm~2.00cm，频率为18kHz~20kHz；
所述粉煤灰二级超声分散器外设有减震保护层；
所述煤灰强化泡沫形成装置包括2~4个所述粉煤灰二级超声分散器；
所述粉煤灰三级超声分散器包括三级超声波发生器和与之匹配的三级超声波换能器；
所述粉煤灰三级超声分散器的主体为圆形钢管，其内壁形成若干个圆弧形变径管；
所述圆形钢管的最大管径为6.00cm~7.70cm，最小管径为4.00cm~5.25cm；
所述三级超声波发生器的直径为1.00cm~2.00cm，频率为18kHz~20kHz；
所述粉煤灰三级超声分散器外设有减震保护层；
所述煤灰强化泡沫形成装置包括1~3个所述粉煤灰三级超声分散器；
所述粉煤灰强化泡沫发生器上设有气体注入口和泡沫发生器排出口；
所述粉煤灰强化泡沫形成装置包括并列排布的3~5个所述粉煤灰强化泡沫发生器；
所述粉煤灰强化泡沫发生器的主体为圆形钢管，其内部布置螺旋形钢管，所述螺旋形钢管表面上布置若干气体喷射缝；
所述圆形钢管的直径为7.00cm~8.00cm，长度为65.00cm~85.00cm；
所述螺旋形钢管的内径为1.75cm~2.75cm，螺距为0.5m~0.8m，共有7~10圈，螺旋横截面直径为6.00cm~6.80cm；
所述气体喷射缝的缝宽为1mm~2mm。
2.根据权利要求1所述的粉煤灰强化泡沫形成装置，其特征在于：所述起泡剂溶液第一注入口和所述起泡剂补充液注入口处均设有粉煤灰分散液喷射器；
所述混合搅拌器设置双级桨叶；所述双级桨叶为双叶桨叶，桨叶的半径为20.00cm~60.00cm，厚度为1.00cm，倾斜角度与水平方向夹角为8°~15°；
所述分流搅拌器设置等间距的二级桨叶；所述二级桨叶为双叶桨叶，桨叶的半径为30.00cm~80.00cm，厚度为1.00cm，倾斜角度与水平方向夹角为8°~15°。
3.一种油气田用粉煤灰强化泡沫的制备方法，包括如下步骤：
将粉煤灰通过权利要求1或2所述粉煤灰强化泡沫形成装置的所述进料口加入至所述粉煤灰与起泡剂混合器中，启动所述混合搅拌器并通过所述起泡剂溶液第一注入口注入起泡剂；形成的粉煤灰混合液通过所述粉煤灰混合液排出管注入至所述粉煤灰分散液分流器中，并启动实施分流搅拌器；将所述一级分散液排出管、所述二级分散液排出管和/或三级分散液排出管与所述粉煤灰强化泡沫发生器连通，通过所述气体注入口向所述粉煤灰强化泡沫发生器内注入气体，在所述泡沫发生器排出口即得到粉煤灰强化泡沫。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在注入所述粉煤灰之前，所述方法还包括试压的步骤：
将所述泡沫发生器排出口连接至注入井口的高压管线上，所述气体注入口接在高压注气管线上，关闭所述粉煤灰混合液排出管上的阀门和所述泡沫发生器排出口，向所述粉煤灰分散液分流器内通入高压气体，在30MPa的压力下保持30~40min，进行憋压，不刺不漏即为合格；
连通所述一级分散液排出管、所述二级分散液排出管和/或三级分散液排出管与所述粉煤灰强化泡沫发生器之前，所述方法还包括如下超声、循环的步骤：
启动所述粉煤灰一级超声分散器、所述粉煤灰二级超声分散器和所述粉煤灰三级超声分散器，连通所述粉煤灰三级超声分散器排出管与所述粉煤灰分散液分流器。
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