工业设计论文封堵搅拌器的研制及应用

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发布时间：2014-06-11 14:18:12  更新时间：2014-06-11 14:28:11

　　封堵（堵水）作业是指为了清除或减少水淹造成的危害所采取的封堵出水层段的井下工艺措施。目前尕斯油田在油井内所采用的封堵方法可分为机械的和化学的两类：机械法封堵水层是用封隔器将出水层位在井筒内卡开，以阻止水流入井内；化学封堵是利用化学堵水剂的化学作用对水层造成堵塞。

　　摘要：近年来尕斯油田力求完善平面注采关系，补充地层能量，由于固井及地层结构等因素的影响，造成油水井的层间和管外窜通，从而使分层注水无法实现，严重地影响到油田的开发速度和最终采收率，为了提高封堵的成功率和提高作业速度，研制了封堵搅拌器，现场的应用效果良好。

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　　一、尕斯油田封堵作业情况简介

　　根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用，化学堵水可分为非选择性堵水和选择性堵水。水泥是一种非选择性堵剂，是利用它凝固后的不透水性来进行封堵。通常用于打水泥塞封堵下层水；挤入窜槽井段堵窜槽水，或挤入水层来堵水。近几年，尕斯油田油水井封堵作业采用的主要是水泥浆封堵工艺。

　　二、研制封堵搅拌器的必要性

　　水泥塞封堵就是为了封住已射开的下层水。用水泥车将地面配好的水泥浆循环至井内预计位置，在预定的井段形成一个水泥塞，以堵住欲封层位。在封堵作业中要求水泥浆具有良好的流动性、悬浮性、触变性及一定的凝固时间和固化后有足够的强度。这些性能与使用水泥浆的水灰比（或水泥浆比重）有关。一般使用的比重是在1.80-1.85g/cm3之间。

　　目前水泥浆封堵工艺中，现场配制水泥浆施工主要出现以下三个问题：

　　1、采用人工搅拌来配制水泥浆，耗时长、费人力，而且搅拌不均匀。

　　2、采用泵车（水泥车）循环来配制水泥浆，泵车循环过程中对活塞泵损害大，搅拌不够均匀，而且高压刺枪容易伤人。

　　3、采用泵车循环来配制水泥浆，需要重复连接和拆卸泵车管线，耗时费力，增加了封堵施工风险。

　　针对以上三种情况，为了降本增效、降低风险、提高效率，研制了封堵搅拌器。该封堵搅拌器可取代人工或泵车，根据设计要求配制性能符合要求的水泥浆，有效缩短水泥浆配制时间，提高施工效率，降低施工风险，降低工人劳动强度。通过在现场的成功实际应用，取得了良好的间接效益。

　　三、封堵搅拌器的结构

　　结构特点：封堵搅拌器由电动机、减速机、固定支架、搅拌杆、叶轮、配液池六部分组成。由于密度1.80-1.85g/cm3的水泥浆属于低粘度流体，对于低粘度介质，用小直径的高转速的搅拌器就能带动周围的流体循环，同时考虑到施工现场防爆安全，采用了隔爆型三相异步电动机，配以功率相对于的摆线针轮减速机，另外采用了适合低粘度流体的斜浆式叶轮。（见图1、图2）

　　工作原理：当接入电源，电动机转动，通过减速机减速，将动力通过搅拌杆传递到叶轮上，叶轮发生匀速转动，产生轴向液流，使液体介质（水泥浆）强迫对流并均匀混合。

　　四、封堵搅拌器在现场中应用

　　1、封堵搅拌器在跃2640井的应用

　　2、封堵搅拌器在跃525井的应用

　　2013年封堵搅拌器在跃2640、跃525井层调转抽作业中使用，现场应用效果良好，使得打塞作业更加安全高效。

　　五、封堵搅拌器的优点

　　1、封堵搅拌器在施工现场配制的水泥浆，完全达到封堵作业中所要求的性能，而且耗时短、搅拌均匀，大大降低了施工风险。

　　2、封堵搅拌器代替人工搅拌，节省人力，提高效率。

　　3、封堵搅拌器代替泵车配制水泥浆，大大降低对泵车活塞泵的损害，同时提高效率。

　　4、封堵搅拌器与配液池无连接部件，便于安装、拆卸和运输。

　　5、封堵搅拌器的应用，实现了施工现场安全高效配制水泥浆的技术难题，简化施工工艺，提高作业时效。

　　六、效益评价

　　通过在2口井的现场应用，封堵搅拌器能够完全替代人工搅拌或泵车配制水泥浆。实现了施工现场安全高效配制水泥浆的目的，大大降低工人劳动强度，有效提高施工效率，最大限度降低了打塞作业中存在固油管的风险。

　　从封堵搅拌器在现场的应用情况来看，切实解决了封堵作业中，要求现场做到安全高效配制水泥塞的难题，在打塞工艺中取代了人工搅拌或泵车配制，简化了施工工艺、有效提高了施工效率，创造了显著的间接效益。