水泥漿發(fā)泡系統(tǒng)(論證方案)

水泥漿發(fā)泡系統(tǒng)TIGERCOMP水泥漿發(fā)泡系統(tǒng)（設(shè)計(jì)方案）TIGERCOMPCompanyLogoContents總論1.水泥漿基漿注入系統(tǒng)2.發(fā)泡劑注入系統(tǒng)3.氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng)4.渦輪（葉片）混泡及輸出系統(tǒng)5.流量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)CompanyLogo總論目前傳統(tǒng)的鉆井現(xiàn)場(chǎng)水泥漿發(fā)泡方式：1壓縮空氣與穩(wěn)泡劑預(yù)混均化后進(jìn)入混拌裝置與水泥基漿結(jié)合，形成泡沫水泥漿。2通過(guò)射線密度計(jì)測(cè)量水泥漿出入口的密度，確定是否達(dá)到混漿要求。3注入的高壓泡沫流量不能隨水泥基漿流量的動(dòng)態(tài)變化而調(diào)整。這種發(fā)泡方式存在的問(wèn)題是：1水泥基漿與高壓泡沫預(yù)混時(shí)間、空間都有限，很難做到均勻混拌。2水泥基漿的泵送出現(xiàn)不連續(xù)或壓力變化時(shí)，由于發(fā)泡劑流量不能隨變，造成出口水泥漿密度變化較大，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。3由于發(fā)泡劑是在預(yù)混后高壓進(jìn)入流動(dòng)的水泥基漿，因此其穩(wěn)定性很容易受到破壞，從而導(dǎo)致消泡，達(dá)不到發(fā)泡目的。CompanyLogo總論我公司的設(shè)計(jì)方案綜合考慮了上述問(wèn)題，改善了混泡流程，采用設(shè)計(jì)獨(dú)特的泡沫發(fā)生裝置，極大地提高了混泡效果?？偨Y(jié)而言，具有如下特點(diǎn)：1.將穩(wěn)泡劑和壓縮空氣獨(dú)立泵送，在緊靠水泥基漿的入口處，先注入與基漿流量相配比的穩(wěn)泡劑，穩(wěn)泡劑與水泥基漿在流動(dòng)中充分混合，在泡沫發(fā)生器入口處注入壓縮氮?dú)猓@樣就避免了由于泵送壓力變化導(dǎo)致的消泡問(wèn)題。2.通過(guò)流量計(jì)、壓力傳感器及射線密度計(jì)測(cè)得水泥漿出入口的流量、壓力及密度（溫度已知），以此作為PID整定參數(shù)，以實(shí)際需要的泡沫水泥漿密度值作為目標(biāo)值，通過(guò)瞬時(shí)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)調(diào)整穩(wěn)泡劑及注入氮?dú)怆S入口基漿流量的變化，達(dá)到穩(wěn)定注入劑量的混泡，這是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)泡，同時(shí)密度值滿足設(shè)計(jì)需要的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。3.考慮實(shí)際施工需要，如果在水泥漿的出口處無(wú)法采集到泥漿密度，我們會(huì)根據(jù)三個(gè)入口（水泥基漿、穩(wěn)泡劑、壓縮氮?dú)猓┑牧髁?、壓力、密度瞬時(shí)值作為計(jì)算參數(shù)，通過(guò)理論計(jì)算，得出出口處的泥漿密度，以此作為PID整定參數(shù)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。4.設(shè)計(jì)獨(dú)特的渦輪混拌裝置通過(guò)均勻排列方式安裝若干組鈍化葉片，使得水泥漿、穩(wěn)泡劑和壓縮空氣在這里完成充分、均勻混拌，最后送出現(xiàn)場(chǎng)需要的泡沫水泥漿。這是整個(gè)發(fā)泡裝置的核心環(huán)節(jié)。5.泡沫發(fā)生裝置的出口處通過(guò)鈍化磨光處理，使得流出的泡沫水泥漿中的泡沫不會(huì)因?yàn)槌隹阡J化而被劃破。CompanyLogo總論

水泥漿發(fā)泡系統(tǒng)示意框圖發(fā)泡系統(tǒng)整體示意圖發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)透視圖發(fā)泡系統(tǒng)外觀示意圖CompanyLogo總論水泥漿發(fā)泡系統(tǒng)的組成：1.水泥漿基漿注入系統(tǒng)2.發(fā)泡劑注入系統(tǒng)3.氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng)4.渦輪（葉片）混泡及輸出系統(tǒng)5.流量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)CompanyLogo水泥漿基漿注入系統(tǒng)

儲(chǔ)存在漿罐中的水泥基漿通過(guò)軟管與高壓泵漿車連接，高壓泵漿車將基漿增壓后注入泡沫發(fā)生裝置。在泡沫發(fā)生裝置的入口處通過(guò)安裝調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、壓力計(jì)和密度計(jì)來(lái)得到入口基漿的參數(shù)。其中流量計(jì)、壓力計(jì)和密度計(jì)配有485遠(yuǎn)程通訊模塊，其測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給控制中心，作為PID整定參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制泵送流量，這里的流量調(diào)節(jié)閥采用手動(dòng)/電動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，當(dāng)需要自動(dòng)調(diào)控時(shí)，其控制指令由控制臺(tái)發(fā)送。如不用自動(dòng)控制，可以切換到人工調(diào)節(jié)。CompanyLogo發(fā)泡劑注入系統(tǒng) 在靠近泡沫發(fā)生裝置的基漿入口處，設(shè)計(jì)有發(fā)泡劑注入口，與發(fā)泡劑注入系統(tǒng)連接。泡沫穩(wěn)定劑通過(guò)柱塞泵、壓力傳感器、流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥與水泥基漿混合并均勻注入高效渦旋混泡裝置中

。其中注入的流量、壓力等參數(shù)通過(guò)流量計(jì)、壓力計(jì)采集，然后通過(guò)485總線傳給遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。與基漿注入口的流量調(diào)節(jié)類似，發(fā)泡劑的流量也可以通過(guò)手動(dòng)/電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，從而使注入的發(fā)泡劑比例匹配于基漿的注入量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定配比。水泥基漿發(fā)泡劑入口混合基漿CompanyLogo氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng) 儲(chǔ)存在高壓液氮儲(chǔ)罐中的液氮與液氮汽化器通過(guò)手動(dòng)/自動(dòng)氣體流量調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、壓力計(jì)后，通過(guò)高壓氣泵聯(lián)入泡沫發(fā)生裝置的氮?dú)庾⑷肟?。通過(guò)流量調(diào)節(jié)，使高壓氮?dú)饩鶆虻刈⑷肱菽l(fā)生裝置，與預(yù)先混入發(fā)泡劑的水泥漿在該裝置中充分混拌，形成均勻、穩(wěn)定、密度滿足要求的發(fā)泡水泥漿。這里的流量調(diào)節(jié)過(guò)程與水泥基漿主入口的流量調(diào)節(jié)相似，可通過(guò)手動(dòng)/電動(dòng)氣體調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)，同時(shí)入口參數(shù)通過(guò)485模塊傳送給系統(tǒng)控制中心。高壓氮?dú)庠碈ompanyLogo渦輪（葉片）混泡及輸出系統(tǒng)本系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)之一就是渦輪（葉片）混泡及輸出系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理決定了整個(gè)系統(tǒng)的混漿性能。為此，我們參照多種泡沫混漿裝置，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造性地提出了一種新穎獨(dú)特的渦旋（葉片）混合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)合理，安裝方便，便于沖洗，混泡效果好，充分滿足了鉆井需要的泡沫水泥漿混制。在混泡器內(nèi)部安裝有渦旋管道，管道內(nèi)部規(guī)則均勻地分布著鈍狀葉片?；旌狭税l(fā)泡劑的水泥漿在混泡裝置的入口處與以適當(dāng)壓力噴入的氮?dú)饣旌?，在渦旋管道內(nèi)均勻流過(guò)，通過(guò)鈍狀葉片后，被充分混合，形成泡沫。均化的泡沫水泥最后經(jīng)鈍化磨光的裝置出口流出，送給泵送車。氮?dú)饣旌匣鶟{發(fā)泡水泥出口渦輪（葉片）混泡透視圖CompanyLogo流量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是流量自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，包括水泥基漿注入量的調(diào)節(jié)，發(fā)泡劑注入量的調(diào)節(jié)和高壓氮?dú)獾牧髁空{(diào)節(jié)。為此，我們?cè)诿總€(gè)注入口都安裝了手動(dòng)/自動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)相連。控制中心首先根據(jù)計(jì)算需要，采集三個(gè)注入口的參數(shù)（壓力、流量、密度）作為整定參數(shù)，同時(shí)將實(shí)際需要的泡沫泥漿參數(shù)值（流量、壓力、密度）作為目標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的PID控制。并將控制指令發(fā)給各流量調(diào)節(jié)閥，完成動(dòng)態(tài)的匹配調(diào)節(jié)。

CompanyLogo系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)區(qū)別于傳統(tǒng)的混泡裝置中發(fā)泡劑與高壓氣體預(yù)混后再與基漿混合的程序，我公司的設(shè)計(jì)方案先將發(fā)泡劑與水泥基漿預(yù)混，增加了