CN202985776U

CN202985776U - 油、气、水井自动拌灰装置

Info

Publication number: CN202985776U
Application number: CN 201320005266
Authority: CN
Inventors: 刘和强; 赫俊勤; 刘璐; 武继波; 何万海; 薛玉华; 郑海洪
Original assignee: 刘和强
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2023-01-07

Abstract

本实用新型公开了油、气、水井自动拌灰装置，包括三通、内置喷嘴、灰斗、地面过滤器、支架，所述地面过滤器与水泥车和循环计量池通过高压水龙带连接，所述内置喷嘴前端设置有地面过滤器。所述三通内部底端前面设置喷嘴，喷嘴内孔外端进行倒角处理。所述灰斗下端通过三通连接在内置喷嘴和循环计量池之间的高压水龙带上，所述循环计量池还连接有水泥车上水管线。所述灰斗内部中间还设置有防止杂质进入的过滤网。所述灰斗底部且三通上方设置有进灰口开关。使灰浆的配制由人工转为自动，避免了人工配制灰浆的缺点。实现减少施工人员数量、降低劳动强度、减少身体损害，提高施工速度及改善劳动条件的目的。

Description

油、气、水井自动拌灰装置

技术领域

本实用新型涉及拌灰装置，具体地说是一种油、气、水井自动拌灰装置。

背景技术

在油、气、水井的开发生产过程中，由于地层应力变化、地层流体运移及措施施工等诸多因素的影响，造成了油、气、水井窜槽、套管穿孔破裂等，需要挤水泥封固，以恢复正常生产。另外，油、气、水井生产层位的调整，报废井的封井等也需要注水泥施工。尤其是油田开发进入中后期，油、气、水井损坏快，增产增注措施多，挤注水泥作业井逐年增加。中原油田采油三厂2010年挤注水泥作业为60井次，2011年挤注水泥作业为80井次（不包括大修），一年增加了20个井次。

由于注水泥塞施工成本低、材料易取、操作简单，因而在油田的稳产增产工作中得到了广泛应用。

但是在挤注水泥浆施工过程中，要求时间短，工作任务重。注水泥塞施工，从开始配制灰浆到反洗井结束，不能超过水泥浆初凝时间的70%。否则，水泥浆迅速凝固后会将注灰管柱堵死或卡死，就是俗称的“灌香肠”或“插旗杆”。另外，对灰浆的质量要求也比较严格，若灰浆配制密度达不到设计要求、密度不均匀、可泵入的灰浆量不足，都将影响水泥塞质量或使水泥塞根本打不住，造成工程或质量事故。

作业队挤注水泥，一般使用的灰浆量较少，因而无法应用大型配灰设备。至今一直沿用着传统方法——人工搅拌配制。配灰浆时现场所有人员（最少6人）全部参加：两人将水泥抬到循环计量池的滤网上，将其过滤倒入循环计量池中；两人抱住高压水龙带在循环计量池内来回晃动，利用水柱冲击力冲散干水泥；其余人员则手拿铁锹、钉耙等工具在池内搅拌，劳动强度特别大。并且，施工人员身上溅满了灰浆，大量水泥粉尘会造成局部空气污染，影响施工人员的身体健康。

人工搅拌配制灰浆普遍存在以下缺点：

(1)用时较长，一般在20min左右，占到水泥浆最短稠化时间的20%（按使用D级水泥浆初凝时间105min计算），给后续施工留用的时间只有50分钟，时间比较仓促；

(2)灰浆配制不均匀，密度上小下大；

(3)残渣多，灰浆质量差；

(4)可泵入的灰浆量比设计少，并且易引起水泥车上水管线堵塞，使配灰或注灰失去连续性，影响施工质量，降低施工一次合格率，甚至发生工程质量事故；

(5)由于循环计量池底部留有大量未被充分搅拌而凝固的水泥存在，使水泥浪费严重，同时造成清理困难，清理出的残渣成为固体废弃物，污染地表环境。

有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的油、气、水井自动拌灰装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供油、气、水井自动拌灰装置，使灰浆的配制由人工转为自动，避免了人工配制灰浆的缺点。制作一个拌灰装置，利用施工现场的设备，能使高速喷射流体产生负压，将油井水泥自动吸入到装置中，并与高速流体充分混合后进入循环计量池循环，直至达到设计密度。实现减少施工人员数量、降低劳动强度、减少身体损害，提高施工速度及改善劳动条件的目的。

为了达成上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：油、气、水井自动拌灰装置，包括三通、内置喷嘴、灰斗、地面过滤器，所述地面过滤器两端分别与水泥车和循环计量池通过高压水龙带连接，所述三通内部底端前面设置有能随高速喷射流体及时扩散并快速携带水泥进入高压水龙带的内置喷嘴，内置喷嘴内孔外端进行倒角处理，所述灰斗下端通过三通连接在内置喷嘴和循环计量池之间的高压水龙带上，所述循环计量池还连接有水泥车上水管线。

所述灰斗内部中间还设置有防止杂质进入的过滤网。

所述灰斗底部且三通上方设置有进灰口开关，该开关为球形阀。

所述三通、内置喷嘴、灰斗、地面过滤器相互连接成一体后架设在支架上。

所述地面过滤器及三通在和高压水龙带连接时是通过由壬连接的。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

(1)使用自动拌灰装置减少了施工人员数量，1-2人加灰即可轻松操作，无须人工搅拌；传统配灰则需要6人以上才能完成。

(2)使用自动拌灰装置完全利用水泥车动力产生的高速喷射流体拌灰，只需将干水泥倒入灰斗即可，投入体力较小。另外，此装置两边用长高压水龙带相连，在地面有很大的移动量，一般井场不用将水泥从拉水泥的拖斗上卸下，也节约了劳动力。

传统拌灰必须用人工在有限的空间内搅拌，随着灰浆密度的提高，灰浆流动性变差，劳动强度越来越大，抱高压水龙带刺冲灰浆也是体力活儿。由于井场条件限制，大都要将水泥事先卸到循环计量池旁边，拌灰时再将其从地面搬到循环计量池上，大大增加了工作量。

(3)使用自动拌灰装置倒干水泥进灰斗时，水泥袋口与灰斗接触，水泥粉尘飘散少，局部空气污染轻，而且倒干水泥人员站在高处，时间又短，减少了与水泥粉尘的接触，施工人员身体基本无影响；而传统配灰浆人员全部集中在循环计量池口，干水泥从循环计量池口滤网散落到池内时，水泥粉尘弥漫在循环计量池上方，局部空气污染严重，若配合不好，水泥浆飞溅到身上、脸上，严重影响了施工人员身体健康。

(4)使用自动拌灰装置由于循环计量池底无水泥沉淀，又有地面过滤器过滤，水泥车上水管线无堵塞物堵塞，施工可连续进行；而人工配制时由于水泥搅拌不均匀，池底易堆积较多的水泥，稍不留意将堵塞水泥车上水管线，致使水泥车停泵，失去了施工的连续性。

(5)使用自动拌灰装置配灰时间明显变短，配制密度1.85 g/cm³的灰浆600L只需5min；而人工配灰时间一般需要15-20min，个别的由于水泥车上水管线堵塞则需要更长的时间。

(6)使用自动拌灰装置配密度1.85g/cm³的灰浆600L只需水泥15-16袋；人工配灰需用17-19袋，若水泥车上水管线堵塞，排除堵塞需从水泥车水柜内往上水管线注水，造成配灰清水量增加，需用更多的水泥才能达到设计密度。

(7)使用自动拌灰装置配制灰浆均匀，密度一致，质量好，循环计量池底部无沉淀；人工配制灰浆不均匀，密度不一致，质量差，循环计量池底部沉淀较多。

(8) 使用自动拌灰装置配制的灰浆密度均匀、无沉淀，保证注入量、密度的设计要求，水泥塞质量较好；而人工配灰由于搅拌不均匀，残渣多，灰浆不能全部入井，一般不能保证注入量、密度的设计要求，个别施工由于配注灰浆期间水泥车上水管线堵塞而致使灰浆量过多、密度小或灰浆柱中间有清水分隔，影响了水泥塞质量。

(9)自动拌灰装置拌灰均匀无沉淀和残渣，注灰后池子只需用少量的清水冲刷即可，无污染。而传统方法由于沉淀较多，形成固态废弃物，污染地表环境。

附图说明

图1为本实用新型的油、气、水井自动拌灰装置的结构示意图；

图2为本实用新型的油、气、水井自动拌灰装置的工作流程图。

图中：1、灰斗；2、过滤网；3、进口开关；4、三通；5、内置喷嘴；6、地面过滤器；7、由壬；8、支架；9、循环计量池；10、水泥车上水管线；11、水泥车；12、高压水龙带。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

根据图1和图2所示，油、气、水井自动拌灰装置，包括三通4、内置喷嘴5、灰斗1、地面过滤器6，所述地面过滤器两端分别与水泥车11和循环计量池9通过高压水龙带12连接，所述三通内部底端前面设置有能随高速喷射流体及时扩散并快速携带水泥进入高压水龙带12的内置喷嘴5，所述灰斗1下端通过三通4连接在内置喷嘴5和循环计量池9之间的高压水龙带12上，内置喷嘴内孔外端进行倒角处理，所述循环计量池还连接有水泥车上水管线10。所述灰斗内部中间还设置有防止杂质进入的过滤网2。所述灰斗底部且三通上方设置有进灰口开关3，该开关为球形阀。所述三通、内置喷嘴、灰斗、地面过滤器相互连接成一体后架设在支架8上。所述地面过滤器及三通在和高压水龙带连接时是通过由壬7连接的。

自动拌灰装置在三通内部距三通进灰口中心35mm处焊制一外径49.5mm、高度30mm、内孔直径为12mm的圆柱型喷嘴，喷嘴内孔外端倒45°×5mm角，使喷出的高速射流能及时扩散，快速携带水泥进入喷管。因喷嘴直径较小，故在喷嘴前方安装地面过滤器，过滤泵入的大颗粒杂物避免堵塞喷嘴，使配灰注灰施工能顺利进行。

再制作一个圆锥形灰斗，能将倒入的干水泥全部顺利进入进灰口，灰斗用3mm钢板围成，结实耐用，高度0.5m，斗口直径0.5m,容量32L，能盛装2袋水泥，以满足连续倒入水泥的时间间隔；并且灰斗的高度和口径能满足现场需要；灰斗中间焊有过滤网，防止水泥袋纸片、水泥硬块及其它大颗粒杂物进入灰斗，再循环进入循环计量池被水泥车泵入地面过滤器，堵塞自动拌灰装置。

灰斗用φ50mm球形阀为进口开关，能快速开关进灰口。防止在排量不足、停泵情况下清水或灰浆从进灰口溢出。另外，在灰浆配制完成后，关闭进口开关，不用拆卸自动拌灰装置便可直接注水泥浆入井。

试压：关闭进口开关，用丝堵堵死喷管出口，地面过滤器连接水泥车管线，用清水打压10MPa（预计施工压力的1.5倍），稳压5min，不刺不漏，压力不降，自动拌灰装置试压合格。

2010年7月13日，采油三厂井下作业大队作业10队在卫66井注水泥塞施工，该井油层套管为φ139.7mm（壁厚7.72mm、内径124.26mm）的套管，人工井底2675.4m，目前生产层位：沙二下，厚度/层数：15.6m/5n，井段：2595.20-2635.4m。施工目的：封堵原生产层后改射上部油层生产。要求原生产层用注水泥塞封堵，水泥塞厚度40m，塞面2540m。设计配制比重为1.85g/cm³水泥浆600L,配灰浆清水用量为 360L，水泥用量为750kg(15袋)。井内为φ73mm油管鞋2585.4m即注灰深度，现用自动拌灰装置进行配灰浆试验。

洗井结束，拌灰水泥车就位后；水泥车上水管线放入1m³循环计量池中；检查安装好自动拌灰装置；水泥车高压水龙带出口接装置的地面过滤器；一条长度为18m、φ50mm水龙带一端接自动拌灰装置的出口，另一端放入循环计量池中并用棕绳固定在循环计量池上；关闭进口开关；放适量清水进入循环计量池；水泥车循环正常后提高排量，起压至2MPa；打开进口开关，检查进口负压情况良好；关闭进口开关、停泵。调整配灰清水用量；开泵至泵压达到2MPa循环；打开进口开关；一人站在盛放水泥的拖斗上，将事先拆开口的水泥陆续倒入灰斗内，仅5min预计使用的15袋水泥全部被自动拌灰装置从灰斗吸入进入循环计量池；关闭进口开关。测量循环计量池内灰浆密度为1.87g/cm³,完全符合设计要求；查看灰浆情况，池底无沉淀；停泵，解开固定在循环计量池上水龙带的棕绳，将放入循环计量池的水龙带出口移至井口与井内油管相连，开泵将灰浆全部替入井内；顶替清水7.60m³使灰浆到位停泵，油套平衡。水泥车泵压由5MPa↘3.6MPa↗5MPa，排量450L/min,注灰浆入井到位历时18min。从配灰开始到顶替结束共24min，检查循环计量池内无沉淀。

现场配灰实验，用干水泥750kg（15袋），配制灰浆600L，配成灰浆密度1.87g/cm³。

配灰准备工作做好后，1人倒灰即可完成整个配灰施工。并且，水泥粉尘少，局部空气污染轻，施工人员基本无影响。配灰历时4min30s。配制灰浆均匀，密度符合要求。注灰后清理循环计量池容易，除少量灰浆外，基本无沉淀物。经过现场配灰实验，自动拌灰装置达到了设想的效果。

油气水井自动拌灰装置经多口井的使用，均起到了较好的配灰效果。该装置具有以下特点：(1)、改善了劳动条件，减少了施工人员数量，降低了工人劳动强度，减轻了身体损害。(2)、由人力转为水动力，提高了施工自动化程度，施工工艺水平更先进。(3)、配制水泥浆质量好、速度快，缩短了施工时间，减少了材料浪费，更能保证施工质量，提高了注水泥施工成功率。(4)、结构简单，操作方便，加工容易，成本较低。(5)、使用安全，安装及搬运方便。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。

Claims

1.油、气、水井自动拌灰装置，其特征在于，包括三通、内置喷嘴、灰斗、地面过滤器，所述地面过滤器两端分别与水泥车和循环计量池通过高压水龙带连接，所述三通内部底端前面设置有能随高速喷射流体及时扩散并快速携带水泥进入高压水龙带的内置喷嘴，内置喷嘴内孔外端进行倒角处理，所述灰斗下端通过三通连接在内置喷嘴和循环计量池之间的高压水龙带上，所述循环计量池还连接有水泥车上水管线。

2.根据权利要求1所述的油、气、水井自动拌灰装置，其特征在于，所述灰斗内部中间还设置有防止杂质进入的过滤网。

3.根据权利要求1所述的油、气、水井自动拌灰装置，其特征在于，所述灰斗底部且三通上方设置有进灰口开关，该开关为球形阀。

4.根据权利要求1所述的油、气、水井自动拌灰装置，其特征在于，所述三通、内置喷嘴、灰斗、地面过滤器相互连接成一体后架设在支架上。

5.根据权利要求1所述的油、气、水井自动拌灰装置，其特征在于，所述地面过滤器及三通在和高压水龙带连接时是通过由壬连接的。