CN201428424Y - 超能混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能实现液体与粉末高速混合的超能混合器，属油气田固井用机械设备领域。它由清水雾化喷枪、灰道管、水泥浆二次混合循环通道、混合腔等构成。混合腔与灰道管和水泥浆二次混合循环通道贯通连接，清水雾化喷枪上与进水口相对的一侧装有伸缩换能器，清水雾化喷枪内的调节丝杆的锥形喷头上制有安装丝杆，安装丝杆上装有振动片。本实用新型的伸缩换能器和振动片工作时能将进入混合腔的高压清水充分雾化，与水泥干灰充分进行混合，解决了现有清水雾化喷枪工作时易产生较大的负压，对清水喷射泵压力的依赖性过大，以及现有混合器在水泥浆二次混合时易形成反射阻力点，造成反浆和堵灰的问题。特别适用油气田固井混浆使用。

Description

超能混合器

技术领域：

本实用新型涉及一种能实现液体与粉末高速混合的超能混合器，属油气田固井用机械设备领域。

背景技术：

油气田在进行固井作业时，对水泥浆密度的控制有着严格的要求，所使用的固井水泥浆，应具有较高的抗压强度。目前，油气田广泛使用的混浆装置都是采用托拉多混合器、高能混合器等。托拉多混合器结构简单，但水泥浆混合后密度不均匀，工作劳动强度大，水泥浆中含气量高，阻力大，流动性不好，硬化后强度低，不能实现计算机控制等缺点。高能混合器虽能克服以上部分缺点，能实现理想状态下的计算机控制，但由于它的清水喷射枪工作时易产生较大的负压，造成控水与控灰相互干涉，清水供应压力小时雾化效果不好，对清水喷射泵压力的依赖性过大。同时，由于循环浆通道一端有外壁沿轴线渐收形成与混合腔相通的锥形过度腔，使得水泥浆二次混合时呈一定角度进入混合腔，与清水喷射枪呈一定角度所喷进入混合腔的清水交叉形成反射阻力点，进而造成反浆和堵灰的问题。

发明内容：

本实用新型的目的在于：提供一种通过设置在清水喷射枪上的伸缩换能器和振动片，使混合器的清水喷射枪在工作时所喷的清水充分雾化，形成汽溶胶流体状态后，与气溶胶流体状态的水泥干灰在混合腔中相溶混合，进行水合反应，同时通过灰道管和水泥浆二次混合循环通道与混合腔直接连接的方式，以解决现有清水喷射枪工作时易产生较大的负压，对清水喷射泵压力的依赖性过大，以及水泥浆二次混合时与清水交叉形成反射阻力点，造成返浆和堵灰问题的超能混合器。

本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的：

该超能混合器由清水雾化喷枪、灰道管、水泥浆二次混合循环通道、混合腔构成，其特征在于：混合腔与灰道管和水泥浆二次混合循环通道贯通连接，清水雾化喷枪上与进水口相对的一侧装有伸缩换能装置，清水雾化喷枪内的调节丝杆的锥形喷头上制有安装丝杆，安装丝杆上装有振动片。

所述的伸缩换能装置由辐射杆、换能器、换能器安装座、卡箍构成，换能器安装座上套装有卡箍，换能器安装座下端装有换能器，换能器上固装有辐射杆。

所述的振动片为一制有中心孔的圆形金属件，经夹持片和螺母固装在安装丝杆上。

所述的换能器为稀土磁致伸缩换能器或陶瓷伸缩换能器。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)、节能：通过伸缩换能器和清水雾化喷枪上的振动片，使进入混合腔的高压水充分雾化，使气溶胶状的水泥干灰与汽溶胶雾化清水相溶性好、扩散快、混合速度高、混合完全，最大限度地把喷射泵的动能转变成扩散渗透能量，因而可减少后期搅拌和过高的循环泵能量。

(2)、环保：清水雾化喷枪中的超能振动能量使空气与干灰分离，减少干灰粉尘的排放污染。

(3)、易于自动控制：克服了高能混合器中过高的负压造成的控水与控灰的干涉，能快速适应供灰状态的变化，克服返浆和堵灰问题，使控制变得相对容易。

(4)、混合能力高：一方面气溶胶态干灰与汽溶胶态的雾化水混合速度高，另一方面水泥浆二次混合由于省去了水泥浆二次混合循环通道与混合腔之间的锥形过度腔，在降低生产成本的同时，避免了现有水泥浆二次进入混合腔时与清水交叉形成反射阻力点，造成反浆和堵灰的问题。

(5)、水泥含气量低，固化强度高：因扩散管末端预制层流进入涡流罐除气桶时强大的离心力使气液分层的气体与混合液分离，使混合液中气量降低，同时由超能混合使水泥水合完全，因而固化强度高。

附图说明：

图1为超能混合器的轴向剖视结构示意图，

图2为图1的A-A向的剖视结构示意图；

图3为伸缩换能器的剖视结构示意图。

图中：1、伸缩换能装置，2、清水雾化喷枪，3、灰道管，4、水泥浆二次混合循环通道，5、混合腔，6、振动片，7、调节轮，8、锥形喷头，9、安装丝杆，10、换能器，11、卡箍，12、换能器安装座，13、辐射杆，14、调节丝杆，15、进灰口，16、出灰口，17、喷浆口，18、进水口，19、水枪锥形喷口。

具体实施方式：

该超能混合器由混合腔5，向混合腔5注入高压水的清水雾化喷枪2，呈弯形状的灰道管3，将初次混合的水泥浆再次引入混合腔5的水泥浆二次混合循环通道4构成。灰道管3的上端为进灰口15，灰道管3的下端为出灰口16，水泥浆二次混合循环通道4套装在灰道管3上，水泥浆二次混合循环通道4的喷浆口17与灰道管3的出灰口16平齐，正方体的混合腔5通过焊接直接与灰道管3和水泥浆二次混合循环通道4贯通连接。

清水雾化喷枪2的一端嵌装在灰道管3内，清水雾化喷枪2的另一端设置在灰道管3外部，外部的清水雾化喷枪2上制有进水口18，与进水口18相对的另一侧安装有伸缩换能装置1，并与清水雾化喷枪2贯通连接。

清水雾化喷枪2内安装有调节水量的调节丝杆14，调节丝杆14的一端固装有锥形喷头8，锥形喷头8上制有安装丝杆9，安装丝杆9上装有振动片6，调节丝杆14的另一端装有调节轮7。振动片6为一制有中心孔的圆形金属件，振动片6通过夹持片和螺母固装在安装丝杆9上(参见附图1-2)。

伸缩换能装置1由辐射杆13，换能器10，卡箍11，换能器安装座12构成，卡箍11套装在换能器安装座12上，换能器安装座12内部的下端装有换能器10，所述的换能器10为稀土磁致伸缩换能器或陶瓷伸缩换能器。换能器10上固装有辐射杆13并于调节丝杆14紧密接触。工作时，通过电能驱动使换能器10产生高频声波振动，进而使辐射杆13产生高频声波振动，从而将换能器10振动能量通过调节丝杆14传递到振动片6上，以引动振动片6振动，达到将进入混合腔5的高压水充分雾化的目的(参见附图3)。

该超能混合器工作时，溶胶流体状态的水泥干灰通过灰道管3上端的进灰口15进入灰道管3，由灰道管3下端的出灰口16进入混合腔5内。高压清水由喷射泵经清水雾化喷枪2进入混合腔5内，同时启动伸缩换能装置1引动振动片6振动，进入混合腔5内的高压清水首先喷射到振动片6上，在伸缩换能装置1和振动片6的共同作用下，进入混合腔5内的高压清水充分雾化形成汽溶胶状态，与气溶胶状态的水泥干灰进行快速初次混合，并与初次混合好后，由水泥浆二次混合循环通道4经喷浆口17再次进入混合腔5的涡流状水泥浆再次混合，然后进入涡流罐(图中未画出)，在涡流罐中旋转脱气，并继续混合，充分完成水泥浆混合过程后通过柱塞泵(图中未画出)打入井下。

本实用新型的伸缩换能装置1和振动片6，使混合器的清水雾化喷枪2工作时所喷的高压清水充分雾化，形成汽溶胶流体状态后，与气溶胶流体状态的水泥干灰在混合腔5中相溶混合，进行水合反应。解决了现有清水雾化喷枪2工作时易产生较大的负压，对清水喷射泵压力的依赖性过大的问题。同时，通过灰道管3和水泥浆二次混合循环通道4与混合腔5直接贯通连接的方式，省去了现有混合器的过渡腔，在降低生产成本的同时，解决了现有混合器在水泥浆二次混合时与清水交叉形成反射阻力点，造成反浆和堵灰的问题。

Claims (4)

1、一种超能混合器，它由清水雾化喷枪(2)、灰道管(3)、水泥浆二次混合循环通道(4)、混合腔(5)构成，其特征在于：混合腔(5)与灰道管(3)和水泥浆二次混合循环通道(4)贯通连接，清水雾化喷枪(2)上与进水口(18)相对的一侧装有伸缩换能装置(1)，清水雾化喷枪(2)内的调节丝杆(14)的锥形喷头(8)上制有安装丝杆(9)，安装丝杆(9)上装有振动片(6)。

2、根据权利要求1所述的超能混合器，其特征在于：所述的伸缩换能装置(1)由辐射杆(13)、换能器(10)、卡箍(11)和换能器安装座(12)构成，换能器安装座(12)上套装有卡箍(11)，换能器安装座(12)下端装有换能器(10)，换能器(10)上固装有辐射杆(13)。

3、根据权利要求1所述的超能混合器，其特征在于：所述的振动片(6)为一制有中心孔的圆形金属件，经夹持片和螺母固装在安装丝杆(9)上。

4、根据权利要求2所述的超能混合器，其特征在于：所述的换能器(10)为稀土磁致伸缩换能器或陶瓷伸缩换能器。