水泥浆发泡系统(论证方案)

1、LOGO水泥浆发泡系统水泥浆发泡系统TIGER COMP水泥浆发泡系统水泥浆发泡系统（设计方案）（设计方案）TIGER COMPCompany LogoContents总论总论1.1.水泥浆基浆注入系统水泥浆基浆注入系统2.2.发泡剂注入系统发泡剂注入系统3.3.氮气注入系统氮气注入系统4.4.涡轮（叶片）混泡及输出系统涡轮（叶片）混泡及输出系统5.5.流量调节控制系统流量调节控制系统Company Logo总论总论目前传统的钻井现场水泥浆发泡方式：目前传统的钻井现场水泥浆发泡方式：v 1压缩空气与稳泡剂预混均化后进入混拌装置与水泥基浆结合，压缩空气与稳泡剂预混均化后进入混拌装置与水泥基浆结合

2、，形成泡沫水泥浆。形成泡沫水泥浆。v 2通过射线密度计测量水泥浆出入口的密度，确定是否达到混浆通过射线密度计测量水泥浆出入口的密度，确定是否达到混浆要求。要求。v 3注入的高压泡沫流量不能随水泥基浆流量的动态变化而调整。注入的高压泡沫流量不能随水泥基浆流量的动态变化而调整。这种发泡方式存在的问题是：这种发泡方式存在的问题是：v 1水泥基浆与高压泡沫预混时间、空间都有限，很难做到均匀混水泥基浆与高压泡沫预混时间、空间都有限，很难做到均匀混拌。拌。v 2水泥基浆的泵送出现不连续或压力变化时，由于发泡剂流量不水泥基浆的泵送出现不连续或压力变化时，由于发泡剂流量不能随变，造成出口水泥浆密度变化较大，达

3、不到设计要求。能随变，造成出口水泥浆密度变化较大，达不到设计要求。v 3由于发泡剂是在预混后高压进入流动的水泥基浆，因此其稳定由于发泡剂是在预混后高压进入流动的水泥基浆，因此其稳定性很容易受到破坏，从而导致消泡，达不到发泡目的。性很容易受到破坏，从而导致消泡，达不到发泡目的。Company Logo总论总论我公司的设计方案综合考虑了上述问题，改善了混泡流程，采用设计独特的我公司的设计方案综合考虑了上述问题，改善了混泡流程，采用设计独特的泡沫发生装置，极大地提高了混泡效果。总结而言，具有如下特点：泡沫发生装置，极大地提高了混泡效果。总结而言，具有如下特点：v1.将稳泡剂和压缩空气独立泵送，在紧靠

4、水泥基浆的入口处，先注入与基浆流量将稳泡剂和压缩空气独立泵送，在紧靠水泥基浆的入口处，先注入与基浆流量相配比的稳泡剂，稳泡剂与水泥基浆在流动中充分混合，在泡沫发生器入口处注相配比的稳泡剂，稳泡剂与水泥基浆在流动中充分混合，在泡沫发生器入口处注入压缩氮气，这样就避免了由于泵送压力变化导致的消泡问题。入压缩氮气，这样就避免了由于泵送压力变化导致的消泡问题。v2.通过流量计、压力传感器及射线密度计测得水泥浆出入口的流量、压力及密度通过流量计、压力传感器及射线密度计测得水泥浆出入口的流量、压力及密度（温度已知），以此作为（温度已知），以此作为PID整定参数，以实际需要的泡沫水泥浆密度值作为目整定参数，

5、以实际需要的泡沫水泥浆密度值作为目标值，通过瞬时的闭环控制系统，动态调整稳泡剂及注入氮气随入口基浆流量的标值，通过瞬时的闭环控制系统，动态调整稳泡剂及注入氮气随入口基浆流量的变化，达到稳定注入剂量的混泡，这是实现稳定发泡，同时密度值满足设计需要变化，达到稳定注入剂量的混泡，这是实现稳定发泡，同时密度值满足设计需要的一个重要环节。的一个重要环节。v3. 考虑实际施工需要，如果在水泥浆的出口处无法采集到泥浆密度，我们会根据考虑实际施工需要，如果在水泥浆的出口处无法采集到泥浆密度，我们会根据三个入口（水泥基浆、稳泡剂、压缩氮气）的流量、压力、密度瞬时值作为计算三个入口（水泥基浆、稳泡剂、压缩氮气）的

6、流量、压力、密度瞬时值作为计算参数，通过理论计算，得出出口处的泥浆密度，以此作为参数，通过理论计算，得出出口处的泥浆密度，以此作为PID整定参数，实现闭整定参数，实现闭环控制。环控制。v 4.设计独特的涡轮混拌装置通过均匀排列方式安装若干组钝化叶片，使得水设计独特的涡轮混拌装置通过均匀排列方式安装若干组钝化叶片，使得水泥浆、稳泡剂和压缩空气在这里完成充分、均匀混拌，最后送出现场需要的泥浆、稳泡剂和压缩空气在这里完成充分、均匀混拌，最后送出现场需要的泡沫水泥浆。这是整个发泡装置的核心环节。泡沫水泥浆。这是整个发泡装置的核心环节。v 5.泡沫发生装置的出口处通过钝化磨光处理，使得流出的泡沫水泥浆中

7、的泡泡沫发生装置的出口处通过钝化磨光处理，使得流出的泡沫水泥浆中的泡沫不会因为出口锐化而被划破。沫不会因为出口锐化而被划破。Company Logo总论总论 水泥浆发泡系统示意框图水泥浆发泡系统示意框图发泡系统整体示意图发泡系统整体示意图发泡系统结构透视图发泡系统结构透视图发泡系统外观示意图发泡系统外观示意图Company Logo总论总论水泥浆发泡系统的组成：水泥浆发泡系统的组成：v1.水泥浆基浆注入系统水泥浆基浆注入系统v2.发泡剂注入系统发泡剂注入系统v3. 氮气注入系统氮气注入系统v4.涡轮（叶片）混泡及输出系统涡轮（叶片）混泡及输出系统v5.流量调节控制系统流量调节控制系统Compa

8、ny Logo水泥浆基浆注入系统水泥浆基浆注入系统 储存在浆罐中的水泥基浆通过软管与高压泵浆车连接，高压泵浆车将基浆增储存在浆罐中的水泥基浆通过软管与高压泵浆车连接，高压泵浆车将基浆增压后注入泡沫发生装置。在泡沫发生装置的入口处通过安装调节阀、流量计、压后注入泡沫发生装置。在泡沫发生装置的入口处通过安装调节阀、流量计、压力计和密度计来得到入口基浆的参数。其中流量计、压力计和密度计配有压力计和密度计来得到入口基浆的参数。其中流量计、压力计和密度计配有485485远程通讯模块，其测量数据实时传送给控制中心，作为远程通讯模块，其测量数据实时传送给控制中心，作为PIDPID整定参数。为实现自整定参数。

9、为实现自动控制泵送流量，这里的流量调节阀采用手动动控制泵送流量，这里的流量调节阀采用手动/ /电动自动调节阀，当需要自动调电动自动调节阀，当需要自动调控时，其控制指令由控制台发送。如不用自动控制，可以切换到人工调节。控时，其控制指令由控制台发送。如不用自动控制，可以切换到人工调节。Company Logo发泡剂注入系统发泡剂注入系统 在靠近泡沫发生装置的基浆入口处，设计有发泡剂注入口，与发泡在靠近泡沫发生装置的基浆入口处，设计有发泡剂注入口，与发泡剂注入系统连接。泡沫稳定剂通过柱塞泵、压力传感器、流量计、流量剂注入系统连接。泡沫稳定剂通过柱塞泵、压力传感器、流量计、流量调节阀与水泥基浆混合并均

10、匀注入高效涡旋混泡装置中调节阀与水泥基浆混合并均匀注入高效涡旋混泡装置中 。其中注入的。其中注入的流量、压力等参数通过流量计、压力计采集，然后通过流量、压力等参数通过流量计、压力计采集，然后通过485485总线传给远总线传给远程控制系统。与基浆注入口的流量调节类似，发泡剂的流量也可以通过程控制系统。与基浆注入口的流量调节类似，发泡剂的流量也可以通过手动手动/ /电动流量调节阀实现流量调节，从而使注入的发泡剂比例匹配于电动流量调节阀实现流量调节，从而使注入的发泡剂比例匹配于基浆的注入量，实现稳定配比。基浆的注入量，实现稳定配比。水泥基浆水泥基浆发泡剂入口发泡剂入口混合基浆混合基浆Company

11、Logo氮气注入系统氮气注入系统 储存在高压液氮储罐中的液氮与液氮汽化器通过手动储存在高压液氮储罐中的液氮与液氮汽化器通过手动/ /自动气体流自动气体流量调节阀、流量计、压力计后，通过高压气泵联入泡沫发生装置的氮气量调节阀、流量计、压力计后，通过高压气泵联入泡沫发生装置的氮气注入口。通过流量调节，使高压氮气均匀地注入泡沫发生装置，与预先注入口。通过流量调节，使高压氮气均匀地注入泡沫发生装置，与预先混入发泡剂的水泥浆在该装置中充分混拌，形成均匀、稳定、密度满足混入发泡剂的水泥浆在该装置中充分混拌，形成均匀、稳定、密度满足要求的发泡水泥浆。这里的流量调节过程与水泥基浆主入口的流量调节要求的发泡水泥

12、浆。这里的流量调节过程与水泥基浆主入口的流量调节相似，可通过手动相似，可通过手动/ /电动气体调节阀实现，同时入口参数通过电动气体调节阀实现，同时入口参数通过485485模块传模块传送给系统控制中心。送给系统控制中心。高压氮气源高压氮气源Company Logo涡轮（叶片）混泡及输出系统涡轮（叶片）混泡及输出系统v本系统的核心环节之一就是涡轮（叶片）混泡及输出系统。其结构设计及工作原理决定了本系统的核心环节之一就是涡轮（叶片）混泡及输出系统。其结构设计及工作原理决定了整个系统的混浆性能。为此，我们参照多种泡沫混浆装置，结合实际工作经验，创造性地整个系统的混浆性能。为此，我们参照多种泡沫混浆装置

13、，结合实际工作经验，创造性地提出了一种新颖独特的涡旋（叶片）混合结构。该结构设计简单，结构合理，安装方便，提出了一种新颖独特的涡旋（叶片）混合结构。该结构设计简单，结构合理，安装方便，便于冲洗，混泡效果好，充分满足了钻井需要的泡沫水泥浆混制。便于冲洗，混泡效果好，充分满足了钻井需要的泡沫水泥浆混制。v在混泡器内部安装有涡旋管道，管道内部规则均匀地分布着钝状叶片。混合了发泡剂的水在混泡器内部安装有涡旋管道，管道内部规则均匀地分布着钝状叶片。混合了发泡剂的水泥浆在混泡装置的入口处与以适当压力喷入的氮气混合，在涡旋管道内均匀流过，通过钝泥浆在混泡装置的入口处与以适当压力喷入的氮气混合，在涡旋管道内均

14、匀流过，通过钝状叶片后，被充分混合，形成泡沫。均化的泡沫水泥最后经钝化磨光的装置出口流出，送状叶片后，被充分混合，形成泡沫。均化的泡沫水泥最后经钝化磨光的装置出口流出，送给泵送车。给泵送车。氮气氮气混合基浆混合基浆发泡发泡水泥水泥出口出口涡轮（叶片）混泡透视图涡轮（叶片）混泡透视图Company Logo流量调节控制系统流量调节控制系统 本系统的另一个关键环节就是流量自动调节控制系统，包括水泥本系统的另一个关键环节就是流量自动调节控制系统，包括水泥基浆注入量的调节，发泡剂注入量的调节和高压氮气的流量调节。为此，基浆注入量的调节，发泡剂注入量的调节和高压氮气的流量调节。为此，我们在每个注入口都安

15、装了手动我们在每个注入口都安装了手动/ /自动流量调节阀。调节阀通过执行机自动流量调节阀。调节阀通过执行机构与系统控制计算机相连。控制中心首先根据计算需要，采集三个注入构与系统控制计算机相连。控制中心首先根据计算需要，采集三个注入口的参数（压力、流量、密度）作为整定参数，同时将实际需要的泡沫口的参数（压力、流量、密度）作为整定参数，同时将实际需要的泡沫泥浆参数值（流量、压力、密度）作为目标值，实现连续的泥浆参数值（流量、压力、密度）作为目标值，实现连续的PIDPID控制。控制。并将控制指令发给各流量调节阀，完成动态的匹配调节。并将控制指令发给各流量调节阀，完成动态的匹配调节。 Company Logo 系统优势系统优势区别于传统的混泡装置中发泡剂与高压气体预混后再与基浆混合的程序，我区别于传统的混泡装置中发泡剂与高压气体预混后再与基浆混合的程序，我公司的设计方案先将发泡剂与水泥基浆预混，增加了发泡的稳定性和均匀性公司