注灰搅拌器的研制与应用

王永忠，刘 赟，李志勇，韩建伟

（中原油田采油一厂,河南 濮阳 457001）

注灰搅拌器的研制与应用

王永忠，刘 赟，李志勇，韩建伟

（中原油田采油一厂,河南 濮阳 457001）

目前中原油田开发进入中后期阶段，油、气、水井损坏增多，增产增注措施量增多，挤注水泥工作量也相应增多，作业队挤注水泥，一般使用灰浆量较少，无法应用大型的配灰设备，但在施工中基本上还是人工搅拌配制，施工人员多，劳动强度大，影响身体健康，配制时间长，材料浪费严重，施工质量不高。研制的注灰搅拌装置，使灰浆配制由人工转为自动，解决了人工配制灰浆的上述缺点。

注水泥；配制灰浆；自动；注灰搅拌器

1 引言

最近几年来，中原油田的油、气、水井在开发生产过程中，由于受地层应力变化、地层流体运移、施工措施等诸多因素的影响，造成油、气、水井窜槽、套管破漏等，油气产量逐日递减，各种油、气、水井的维护工作日渐增多，需挤水泥封固，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注水泥作业。但在作业施工中，目前作业队挤注水泥，一般使用灰浆量较少，无法应用大型的配灰设备，仍运行着一种最传统的注灰搅拌方式，就是用人力抱着高压水流刺枪和铁锹拌灰（人工搅拌配制）。配灰浆时现场所有人员（最少6人）全部参加：两人抱住水泥车管线在搅拌池内来回晃动利用水柱冲力冲散干水泥；两人将水泥抬到搅拌池上的滤网上，将干水泥倒入搅拌池中；其余人员手拿工具在池内搅拌，劳动强度大。施工人员身上溅满灰浆，大量水泥粉尘造成局部空气的严重污染，影响施工人员的身体健康。

再有人工搅拌配制灰浆普遍存在用时长，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；但是在挤注水泥浆的施工中，时间性比较强。如注水泥塞施工，从灰浆开始配制到反洗井结束，不能超过水泥浆初凝时间的70％，若超过初凝时间的70％则有“灌香肠”或“插旗杆”的可能；若灰浆配制密度达不到设计要求或灰浆配制不均匀，密度上小下大密度不均匀，有大量灰浆沉淀，残渣多灰浆质量差，打入施工井中易形成“马蜂窝”现象；泵入的灰浆量不足，会影响水泥塞的质量或影响施工质量，降低施工一次合格率，还有可能发生质量工程事故。再者老式搅拌灰浆在某种程度上已经不适用目前施工的需要 ，但在施工中我们不得不搅拌灰浆。经过多次对注灰灰浆搅拌的观察和分析，研制了新型的灰浆搅拌工具（注灰搅拌器）。

2 注灰搅拌器的研制

2.1 结构

注灰搅拌器是由搅拌器总成（∮62mm中心管、挡板、4个20mm*4mm喷嘴）和油壬头连接而成（见结构图），灰浆搅拌经过现场注灰试验，成功克服了人工搅拌灰浆水流冲击力大，给人体造成危害、污染严重，搅拌灰浆不均、结块的难题，实现了高压水力流搅拌灰浆均匀、不结块，避免了对人体身体的危害，避免了人体在搅拌灰浆的时候存在的安全隐患的目的，加快了灰浆搅拌的速度和灰浆搅拌不留死角的实用工具，在现场施工中取得了较好的效果 ，得到了施工人员及技术人员的肯定和认可。其次：该工具结构精巧，加工容易，成本低；使用方便，设计符合安全要求。

2.2 工作原理

灰浆搅拌器是利用水力喷射喷出的高压液射流冲击挡板从而改变了由垂直冲击改变成横向射流，把压能转化为动能（即速度）高速流体液体方向和速度，扩大了灰浆的射流面积，高压水流通过喷咀喷出的作用下，冲击搅拌灰浆。能够使灰浆均匀混和，这样反复进行喷射涡流运动，从而达到混合目的。该工具结构简单，操作方便，工作效率高。

注灰搅拌器结构图

2.3 操作方法

用水龙带将水泥车动力设备和灰浆搅拌器的由壬头相连接，利用水泥车动力设备将液体由工作筒打入搅拌器中心管，高压水流通过挡板改变了高压水流的方向，由挡板上部的四个20mm*4mm的对称均匀分布成一定侧斜度的喷咀喷出，高压水流通过喷咀喷出的作用下，冲击搅拌灰浆。能够使灰浆均匀混和，这样反复进行扩散运动，从而达到将灰浆混合搅拌均匀的目的。

3 结论

灰浆拌灰器经多口井使用后，均起到较好的配灰效果，该装置有如下特点：

（1）改善了劳动条件，减少了施工人员数量，降低了工人的劳动强度，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）配制的水泥浆均匀、能效高，缩短施工时间，减少材料浪费，更能保证施工质量，提高了注水泥成功率。

[1]中国石油天然气集团公司人事服务中心编.职业技能培训教程与鉴定试题集—井下作业工（上、下册）[S].北京：石油工业出版社,2004（05）.

王永忠（1968— ），男，江苏宿迁人，中专，研究方向：作业施工和油气藏的开发。