一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统技术方案

本发明专利技术公开了属于油井固井技术领域的一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统。其中，水泥浆配制输入系统包括高能混合器、水泥浆驱动振动搅拌装置和导管；水泥浆驱动振动搅拌装置分别与高能混合器、导管通过螺纹连接；混浆池搅拌系统包括复合振动搅拌装置、第一锥齿轮、第二锥齿轮、传动轴、减速器、电机和混浆池平台；混浆池平台上设置有水泥浆输出管道、电机支架、混浆池；隔振装置包括固井水泥浆撬平台、隔振弹簧和弹簧导向杆；固井水泥浆撬平台的上端面沿竖直方向设置使弹簧导向杆在其内部相滑动的圆柱凹槽。本发明专利技术提高了搅拌效率与质量，使搅拌更加充分；充分利用了水泥浆自身的势能，减少了电能消耗。减少了电能消耗。减少了电能消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统


[0001]本专利技术涉及油井固井
，尤其涉及一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统。

技术介绍

[0002]固井是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节。向井内下入套管，并将井眼和套管之间的环形空间注入水泥浆的施工作业称为固井。随着油气开发逐渐朝着深井、超深井的发展，优异的固井质量是确保钻井安全和高效的关键环节。水泥浆混配系统作为固井撬上的核心部件，其出口水泥浆的均匀度直接决定了固井质量。目前所研制的混配系统虽取得了较大的进步，但仍存在水泥浆固相沉积、混配密度不均匀，混浆能力不足等问题，因此，需要设计一种复合振动的水泥浆混配系统，进一步排除水泥浆内部气泡，提高水泥浆混合均匀性和混合效率，具有十分可观的经济价值和重要的工程意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提出一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统。
[0004]一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统，其特征在于，所述系统包括水泥浆配制输入系统、混浆池搅拌系统和隔振装置；
[0005]所述水泥浆配制输入系统包括第一高能混合器、第一水泥浆驱振搅拌器和第一导管；第一水泥浆驱振搅拌器分别与第一高能混合器、第一导管通过螺纹连接；
[0006]所述混浆池搅拌系统包括第一复合振动搅拌装置、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一传动轴、第一减速器、第一电机和第一混浆池平台；其中，第一混浆池平台上设置有第一水泥浆输出管道、第一电机支架、混浆池；第一复合振动搅拌装置和第一锥齿轮通过键连接，第一锥齿轮和第二锥齿轮通过锥齿轮配合，第二锥齿轮和第一传动轴通过键连接，第一传动轴和第一减速器通过联轴器连接，第一减速器和第一电机通过外置联轴器连接；第一电机与第一电机支架面接触，混浆池与第一复合振动搅拌装置通过螺栓连接；
[0007]所述隔振装置包括第一固井水泥浆撬平台、第一隔振弹簧和第一弹簧导向杆；第一固井水泥浆撬平台的上端面沿竖直方向设置使第一弹簧导向杆在其内部相滑动的圆柱凹槽；第一弹簧导向杆的上端面固连在混浆池底部，下端面与第一固井水泥浆撬平台的上端面的圆柱凹槽接触，第一隔振弹簧套接于第一弹簧导向杆外部。
[0008]所述第一高能混合器包括第一清水雾化喷枪、第一进灰管道和第一混合腔；
[0009]第一进灰管道侧壁设置有圆形通孔；第一清水雾化喷枪的外圆柱面和第一进灰管道的圆形通孔内圆柱面接触，并插入第一进灰管道内部与第一混合腔相通。
[0010]所述第一水泥浆驱振搅拌器包括第一套筒外壳、第一上支撑板、第一搅拌轴、第一偏心叶片、第一下支撑板；
[0011]第一套筒外壳内壁两侧分别设置上、下环形支撑凸台，第一上支撑板、第一下支撑板上均设置圆形通孔；第一套筒外壳与第一混合腔通过螺纹连接，第一上支撑板的上端面
与第一混合腔的下端面接触，第一上支撑板的下端面与第一套筒外壳上环形支撑凸台的上端面接触，第一搅拌轴通过滚动轴承分别与第一上支撑板、第一下支撑板连接，且第一搅拌轴上焊接不同质量的第一偏心叶片，第一下支撑板的上端面与第一套筒外壳下环形支撑凸台的上端面接触，下端面与第一导管接触。
[0012]所述第一复合振动搅拌装置包括第一阶梯传动轴、第一固定导轨架、第一水泥浆搅拌器、第一超声振子、第一螺纹端盖；
[0013]第一阶梯传动轴上对称设置有矩形滑槽，第一固定导轨架内壁设置有波浪形曲线滑槽，第一水泥浆搅拌器上端沿径向对称设置有圆柱滑块，内部为中空结构，下端设置有不同质量的偏心叶片；第一阶梯传动轴和第一锥齿轮通过键连接，第一阶梯传动轴的阶梯面和第一固定导轨架的上端面接触，第一固定导轨架与混浆池通过螺栓固定连接；第一水泥浆搅拌器上的圆柱滑块与第一阶梯传动轴上的矩形滑槽滑动连接，第一水泥浆搅拌器上的圆柱滑块与波浪形曲线滑槽滑动连接；第一超声振子与第一水泥浆搅拌器通过螺纹连接，第一超声振子的连接线通过第一阶梯传动轴的上端孔引出，第一螺纹端盖与第一水泥浆搅拌器通过螺纹连接。
[0014]所述第一超声振子包括螺杆、后盖板、陶瓷片、铜电极、前盖板、大双头螺柱、变幅杆、小双头螺柱；
[0015]后盖板和前盖板均与螺杆通过螺纹连接，陶瓷片与铜电极均套接于螺杆外部，且铜电极和前盖板均与陶瓷片面接触；大双头螺柱与前盖板通过螺纹连接，大双头螺柱和小双头螺柱均与变幅杆通过螺纹连接，且小双头螺柱与第一水泥浆搅拌器的内壁通过螺纹连接。
[0016]一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：
[0017]步骤1：将超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统进行装配；
[0018]步骤2：第一进灰管道将干水泥灰输送到第一混合腔并和第一清水雾化喷枪高压喷出的水泥浆液在第一混合腔混合；
[0019]步骤3：第一上支撑板与第一下支撑板通过与第一搅拌轴之间的配合，将第一搅拌轴同心限位于第一套筒外壳内部，第一搅拌轴与不同质量的第一偏心叶片形成偏心叶轮，并通过第一高能混合器中喷入的高压水泥浆驱动偏心叶轮转动，进而偏心叶轮带动管道内部的水泥浆振动，实现进一步混浆；第一导管将水泥浆导入混浆池中；
[0020]步骤4：启动第一电机与第一超声振子，第一电机通过联轴器将动力传递至第一减速器，第一减速器通过第一传动轴将动力传递至第二锥齿轮，第二锥齿轮通过第一锥齿轮将动力传递至第一复合振动搅拌装置，第一复合振动搅拌装置通过自身转动实现对水泥浆的搅拌，铜电极通过接入高频交变电流产生高频交变电压，进而与陶瓷片共同作用产生高频机械振动，变幅杆将产生的高频机械振动扩大并通过小双头螺柱将振动传递至第一水泥浆搅拌器；第一阶梯传动轴转动带动第一水泥浆搅拌器沿第一阶梯传动轴上的矩形滑槽滑动，实现第一水泥浆搅拌器沿轴向滑动，同时第一阶梯传动轴带动第一水泥浆搅拌器沿波浪形曲线滑槽滑动，实现第一水泥浆搅拌器绕自身轴线转动；第一水泥浆搅拌器通过转动与轴向滑动，带动其上面的偏心叶轮振动，进而将低频振动传递至水泥浆上，实现对水泥浆自身低频振动与搅拌；第一超声振子通过与第一水泥浆搅拌器接触将振动传递至叶片上，
进而将高频振动传递至水泥浆上，同时实现水泥浆的低频振动与高频振动，使水泥浆混合更加均匀；
[0021]步骤5：第一水泥浆输出管道将搅拌均匀的水泥浆运输至注水泥浆泵的入口，同时第一隔振弹簧通过沿第一弹簧导向杆滑动进行振动能量的消耗来实现隔振。
[0022]一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统，其特征在于，所述系统包括水泥浆配制输入系统、混浆池搅拌系统和隔振装置；
[0023]水泥浆配制输入系统包括第二高能混合器、第二导管；第二高能混合器与第二导管通过螺纹连接；
[0024]混浆池搅拌系统包括第二水泥浆驱振搅拌器、第二复合振动搅拌装置、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第二传动轴、第二减速器、第二电机和第二混浆池平台；第二混浆池平台上设置有第二水泥浆输出管道、第二电机支架、上混浆池、下混浆池，上混浆池的中心设置有圆锥形凸台；第二水泥浆驱振搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统，其特征在于，所述系统包括水泥浆配制输入系统、混浆池搅拌系统和隔振装置；所述水泥浆配制输入系统包括第一高能混合器(1)、第一水泥浆驱振搅拌器(2)和第一导管(3)；第一水泥浆驱振搅拌器(2)分别与第一高能混合器(1)、第一导管(3)通过螺纹连接；所述混浆池搅拌系统包括第一复合振动搅拌装置(4)、第一锥齿轮(5)、第二锥齿轮(6)、第一传动轴(7)、第一减速器(8)、第一电机(9)和第一混浆池平台(10)；其中，第一混浆池平台(10)上设置有第一水泥浆输出管道(1001)、第一电机支架(1002)、混浆池(1003)；第一复合振动搅拌装置(4)和第一锥齿轮(5)通过键连接，第一锥齿轮(5)和第二锥齿轮(6)通过锥齿轮配合，第二锥齿轮(6)和第一传动轴(7)通过键连接，第一传动轴(7)和第一减速器(8)通过联轴器连接，第一减速器(8)和第一电机(9)通过外置联轴器连接；第一电机(9)与第一电机支架(1002)面接触，混浆池(1003)与第一复合振动搅拌装置(4)通过螺栓连接；所述隔振装置包括第一固井水泥浆撬平台(11)、第一隔振弹簧(12)和第一弹簧导向杆(13)；第一固井水泥浆撬平台(11)的上端面沿竖直方向设置使第一弹簧导向杆(13)在其内部相滑动的圆柱凹槽；第一弹簧导向杆(13)的上端面固连在混浆池(1003)底部，下端面与第一固井水泥浆撬平台(11)的上端面的圆柱凹槽接触，第一隔振弹簧(12)套接于第一弹簧导向杆(13)外部。2.根据权利要求1所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统，其特征在于，所述第一高能混合器(1)包括第一清水雾化喷枪(101)、第一进灰管道(102)和第一混合腔(103)；第一进灰管道(102)侧壁设置有圆形通孔；第一清水雾化喷枪(101)的外圆柱面和第一进灰管道(102)的圆形通孔内圆柱面接触，并插入第一进灰管道(102)内部与第一混合腔(103)相通。3.根据权利要求1所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统，其特征在于，所述第一水泥浆驱振搅拌器(2)包括第一套筒外壳(201)、第一上支撑板(202)、第一搅拌轴(203)、第一偏心叶片(204)、第一下支撑板(205)；第一套筒外壳(201)内壁两侧分别设置上、下环形支撑凸台，第一上支撑板(202)、第一下支撑板(205)上均设置圆形通孔；第一套筒外壳(201)与第一混合腔(103)通过螺纹连接，第一上支撑板(202)的上端面与第一混合腔(103)的下端面接触，第一上支撑板(202)的下端面与第一套筒外壳(201)上环形支撑凸台的上端面接触，第一搅拌轴(203)通过滚动轴承分别与第一上支撑板(202)、第一下支撑板(205)连接，且第一搅拌轴(203)上焊接不同质量的第一偏心叶片(204)，第一下支撑板(205)的上端面与第一套筒外壳(201)下环形支撑凸台的上端面接触，下端面与第一导管(3)接触。4.根据权利要求1所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统，其特征在于，所述第一复合振动搅拌装置(4)包括第一阶梯传动轴(401)、第一固定导轨架(402)、第一水泥浆搅拌器(403)、第一超声振子(404)、第一螺纹端盖(405)；第一阶梯传动轴(401)上对称设置有矩形滑槽，第一固定导轨架(402)内壁设置有波浪形曲线滑槽(40201)，第一水泥浆搅拌器(403)上端沿径向对称设置有圆柱滑块，内部为中空结构，下端设置有不同质量的偏心叶片；第一阶梯传动轴(401)和第一锥齿轮(5)通过键连接，第一阶梯传动轴(401)的阶梯面和第一固定导轨架(402)的上端面接触，第一固定导
轨架(402)与混浆池(1003)通过螺栓固定连接；第一水泥浆搅拌器(403)上的圆柱滑块与第一阶梯传动轴(401)上的矩形滑槽滑动连接，第一水泥浆搅拌器(403)上的圆柱滑块与波浪形曲线滑槽(40201)滑动连接；第一超声振子(404)与第一水泥浆搅拌器(403)通过螺纹连接，第一超声振子(404)的连接线通过第一阶梯传动轴(401)的上端孔引出，第一螺纹端盖(405)与第一水泥浆搅拌器(403)通过螺纹连接。5.根据权利要求4所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统，其特征在于，所述第一超声振子(404)包括螺杆(40401)、后盖板(40402)、陶瓷片(40403)、铜电极(40404)、前盖板(40405)、大双头螺柱(40406)、变幅杆(40407)、小双头螺柱(40408)；后盖板(40402)和前盖板(40405)均与螺杆(40401)通过螺纹连接，陶瓷片(40403)与铜电极(40404)均套接于螺杆(40401)外部，且铜电极(40404)和前盖板(40405)均与陶瓷片(40403)面接触；大双头螺柱(40406)与前盖板(40405)通过螺纹连接，大双头螺柱(40406)和小双头螺柱(40408)均与变幅杆(40407)通过螺纹连接，且小双头螺柱(40408)与第一水泥浆搅拌器(403)的内壁通过螺纹连接。6.一种权利要求1～5任一项所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：步骤1：将超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配系统进行装配；步骤2：第一进灰管道(102)将干水泥灰输送到第一混合腔(103)并和第一清水雾化喷枪(101)高压喷出的水泥浆液在第一混合腔(103)混合；步骤3：第一上支撑板(202)与第一下支撑板(205)通过与第一搅拌轴(203)之间的配合，将第一搅拌轴(203)同心限位于第一套筒外壳(201)内部，第一搅拌轴(203)与不同质量的第一偏心叶片(204)形成偏心叶轮，并通过第一高能混合器(1)中喷入的高压水泥浆驱动偏心叶轮转动，进而偏心叶轮带动管道内部的水泥浆振动，实现进一步混浆；第一导管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹宜勇，王立琰，齐林山，曲从锋，龚振，崔明轩，刘斌辉，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：