石油勘探悬浮式脱气装置 |
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| 申请号 | CN201710469060.1 | 申请日 | 2017-06-20 | 公开(公告)号 | CN107246253A | 公开(公告)日 | 2017-10-13 |
| 申请人 | 中石化石油工程技术服务有限公司; 中石化胜利石油工程有限公司; 中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司; | 发明人 | 赵建勇; 明晓峰; 毕剑辉; 吴刚; 毛淑琴; 高滨; 李淑慧; 董佑桓; 贾晟; 郑绪亭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种石油勘探悬浮式脱气装置，属于石油勘探技术领域，其结构包括浮筒和脱气室，浮筒设置为上下端端面均封闭、且环形内外壁均封闭的圆柱环形筒体，浮筒中心开设有浮筒中孔；脱气室设置为竖直方向的圆柱形筒体，脱气室从浮筒中孔贯穿浮筒，浮筒中孔的内壁和脱气室外壁之间密封无缝 焊接 式固定连接；脱气室内腔的上部空间设置有斜坡 挡板 ，斜坡挡板将脱气室的顶部空间分隔为储气室，脱气室顶面中心固定配置有 电机 ，电机硬连接输出驱动搅拌轴。该石油勘探悬浮式脱气装置解决了传统设备无法实现实时连续无间断脱气的这一难题，实现了对 钻井液 脱气的连续、自动和高效，达到了真正意义上的无间断脱气。 | ||||||
| 权利要求 | 1.石油勘探悬浮式脱气装置，其特征在于包括浮筒和脱气室， |
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| 说明书全文 | 石油勘探悬浮式脱气装置技术领域[0001] 本发明涉及石油勘探技术领域，具体地说是一种石油勘探悬浮式脱气装置。 背景技术[0002] 石油、天然气具有挥发、可燃、导热、吸附、溶解等性质。油田气主要组成为甲烷（C1）、重烃(C2、C3……)及少量H2、CO2、N2、CO、H2S等气体。一般油田气重烃相对含量为10%～35%，气田气重烃相对含量为0～2%，凝析气重烃相对含量为10%～13%。气体检测是综合录井施工服务中的重要组成部分，气体检测是通过对钻井液中石油、天然气含量及组分的分析，以直接发现并评价油气层的一种地球化学测井方法。主要硬件设备包括：全烃检测仪、烃类组分检测仪、非烃组分检测仪（或二氧化碳检测仪）、硫化氢检测仪、脱气器、氢气发生器及空气压缩机等。其中，脱气装置是上述所有气体检测的基础，它的作用就是将游离于钻井液中的气体经过搅拌分离而逸散出来。 [0003] 常用的脱气装置主要有以下几种类型：（1）浮子式连续钻井液脱气器 浮子式连续钻井液脱气器简称浮子式脱气器，由钻井液破碎叶片、集气室、样气出口等组成，是一种结构简单、价格低廉的脱气装置。它利用钻井液自流动产生的动力破碎钻井液，使其中的气体自动逸出。因其只能破碎钻井液表层，故脱气效率低，仅5%左右。利用该类脱气器只能采集钻井液中的游离气。目前该类脱气器已基本被淘汰。 [0004] （2）定量脱气器定量脱气器是一种通过对一定量的钻井液进行彻底脱气器的一种电动脱气器，但属于非连续式。 [0006] （4）电动式连续脱气器电动式连续钻井液脱气器简称电动式脱气器，它应用电动搅拌破碎钻井液，使其中的气体逸出。该种脱气器脱气效率一般在20%左右，但深受钻井液液面高低变化的影响而无法实现正真意义上的连续脱气。 [0007] 上述四种脱气器随着多年来在油气勘探中的使用逐渐暴露出其突出而共同的缺点，即无法实现实时连续无间断脱气的目的。 [0008] 长期以来，电动式连续脱气器在油气勘探中的气体检测领域被广泛应用，是气体检测的重要设备和手段。电动式连续脱气器的基本工作原理就是电动机带动搅拌棒高速旋转，在脱气室内将钻井液搅拌起来进行破碎，使气体逸散出来供气体检测用。但是，多年来的应用证明，脱气器自身深受钻井液液面变化的影响，频繁造成液面脱空，液面脱空后就接触了空气，中断了连续脱气。现在，国际上有一种脱气器是应用吸管方式，即将一种管状物置入钻井液深处，靠吸附的原理来收集钻井液，但是这种方式同时也吸附了钻井液中的颗粒物而容易造成吸管堵塞，需要提出钻井液面进行颗粒物的排除，所以这时也就造成了气体采集中断，故也没有实现实质意义上的连续脱气。概括起来，上述诸种脱气器存在着下述几个方面的主要问题：（1）脱气效率低，无法满足油气勘探需要； （2）人为调整脱气器高度，工作量大，危险性大； （3）发现脱空再调整，已经造成了气体中断，降低了工作质量； （4）液面高低变化频繁，手动操作脱气器高度根本无法达到及时性； （5）搅拌棒的搅拌原理无法排除高密度和高粘度钻井液所产生的搅拌困难； （6）脱气器的架设安装复杂，占用空间大，影响其它作业，且不利于职业健康保护； （7）无法实现脱气的自动和连续性，影响油气勘探效益。 [0009] 在油气勘探中，现场还没有一种经济实用可靠的悬浮式脱气装置，靠的是操作人员过渡的体力支出和不安全操作，也直接影响到了油气勘探效益。 发明内容[0010] 本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种石油勘探悬浮式脱气装置。 [0011] 本发明的技术方案是按以下方式实现的，该石油勘探悬浮式脱气装置，其结构包括浮筒和脱气室，浮筒设置为上下端端面均封闭、且环形内外壁均封闭的圆柱环形筒体，浮筒中心开设有浮筒中孔； 脱气室设置为竖直方向的圆柱形筒体，脱气室从浮筒中孔贯穿浮筒，浮筒中孔的内壁和脱气室外壁之间密封无缝焊接式固定连接； 脱气室的高度大于浮筒的厚度， 脱气室的顶部探出浮筒中孔顶端，脱气室的底部探出浮筒中孔底端； 脱气室的底部开口并浸泡在钻井液液面以下； 脱气室主体一侧的侧身上连接有一斜向下设置的钻井液出口管； 脱气室内腔的上部空间设置有斜坡挡板，斜坡挡板将脱气室的顶部空间分隔为储气室，斜坡挡板位于储气室的底部，斜坡挡板具有从周边高向中心低的坡度，坡度设置为45°，斜坡挡板中心开设有透气孔，透气孔将储气室内腔与脱气室内腔连通； 脱气室顶面配置有空气入口管和样气出口管，空气入口管和样气出口管均与储气室内腔连通； 脱气室顶面中心固定配置有电机，电机硬连接输出驱动搅拌轴，搅拌轴通过脱气室顶面的轴封穿入到脱气室内腔，搅拌轴穿过斜坡挡板的透气孔并向脱气室内腔的底部延伸，于搅拌轴的底端固定连接有搅拌横杆，搅拌横杆与搅拌轴互相垂直； 于搅拌轴两侧的搅拌横杆的杆身上均设置有沿搅拌横杆长度方向等距间隔的搅拌齿，搅拌齿的齿尖竖直朝上，齿尖设置为翼型切面齿尖。 [0013] 样气出口管采用上端细、下端粗的变径的倒漏斗状结构，样气出口管顶端连接样气软管。 [0014] 电机采用防爆电机。 [0015] 电机的顶部连接有竖直设置的伸缩杆，伸缩杆的顶端固定连接有横向的撑杆。 [0016] 本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：该石油勘探悬浮式脱气装置解决了传统设备无法实现实时连续无间断脱气的这一难题，实现了对钻井液脱气的连续、自动和高效，达到了真正意义上的无间断脱气。 [0017] 该石油勘探悬浮式脱气装置的通体设计符合现场气体采集连续无间断的要求，操作简便，维护简单，彻底解决了气体在有限空间内的脱空问题。 [0018] 该石油勘探悬浮式脱气装置具有以下性能优点：（1）脱气效率高，能完全满足油气勘探需要； （2）不需要人为调整脱气装置高度，减少了工作量大，降低了操作风险； （3）不再发生脱空现象，不会造成气体中断，提升了工作质量； （4）不存在液面高低变化造成气体检测影响，该装置自身实现了实时自动调整； （5）搅拌棒的搅拌原理满足了高效搅拌的要求，不受高密度和高粘度钻井液所产生的搅拌困难影响，搅拌棒的侧翼结构在高速旋转时产生了自身旋浮力； （6）该脱气装置的架设安装简便，占用空间小，不影响其它交叉作业，有利于职业健康保护； （7）完全实现了脱气的自动和连续性，确保了油气勘探效益。 [0019] 该石油勘探悬浮式脱气装置在现场应用中能够充分消除各种不利因素，确保了油气勘探中钻井液所含气体连续脱出，提升了工作时效，保障了油气勘探效益，有助于精细高效勘探。科学合理的设计降低了劳动者的劳动强度，保障了工作质量。这种悬浮式脱气装置不但能够在油气勘探的气体采集中得到高效应用，而且可应用在需要旋升脱气的其它职业领域。 [0020] 该石油勘探悬浮式脱气装置可广泛应用于石油天然气勘探施工中综合录井的气体采集检测工作中，同时，也适用于与此类似的其它工作领域，是综合录井工作的重要装置。 [0022] 附图1是本发明的结构示意图。 [0023] 附图中的标记分别表示：1、浮筒，2、浮筒中孔， 3、脱气室，4、钻井液出口管， 5、斜坡挡板，6、储气室，7、透气孔， 8、空气入口管，9、样气出口管， 10、电机，11、搅拌轴，12、搅拌横杆，13、搅拌齿，14、翼型切面齿尖， 15、挂环，16、加水口，17、封盖， 18、放水口，19、螺丝封盖， 20、样气软管， 21、伸缩杆，22、撑杆。 具体实施方式[0024] 下面结合附图对本发明的石油勘探悬浮式脱气装置作以下详细说明。 [0025] 如附图所示，本发明的石油勘探悬浮式脱气装置，其结构包括浮筒和脱气室，浮筒1设置为上下端端面均封闭、且环形内外壁均封闭的圆柱环形筒体，浮筒中心开设有浮筒中孔2；脱气室3设置为竖直方向的圆柱形筒体，脱气室从浮筒中孔贯穿浮筒，浮筒中孔的内壁和脱气室外壁之间密封无缝焊接式固定连接； 脱气室3的高度大于浮筒的厚度， 脱气室3的顶部探出浮筒中孔2顶端，脱气室的底部探出浮筒中孔2底端； 脱气室3的底部开口并浸泡在钻井液液面以下； 脱气室3主体一侧的侧身上连接有一斜向下设置的钻井液出口管4； 脱气室3内腔的上部空间设置有斜坡挡板5，斜坡挡板5将脱气室的顶部空间分隔为储气室6，斜坡挡板5位于储气室的底部，斜坡挡板5具有从周边高向中心低的坡度，坡度设置为45°，斜坡挡板中心开设有透气孔7，透气孔7将储气室内腔与脱气室内腔连通； 脱气室3顶面配置有空气入口管8和样气出口管9，空气入口管8和样气出口管9均与储气室内腔连通； 脱气室顶面中心固定配置有电机10，电机10硬连接输出驱动搅拌轴11，搅拌轴11通过脱气室顶面的轴封穿入到脱气室内腔，搅拌轴穿过斜坡挡板的透气孔并向脱气室内腔的底部延伸， 于搅拌轴11的底端固定连接有搅拌横杆12，搅拌横杆12与搅拌轴11互相垂直； 于搅拌轴11两侧的搅拌横杆的杆身上均设置有沿搅拌横杆长度方向等距间隔的搅拌齿13，搅拌齿的齿尖竖直朝上，齿尖设置为翼型切面齿尖14。 [0026] 浮筒的顶面配置有挂环15；浮筒的顶面配置有加水口16，加水口16上有封盖17； 浮筒的底面边缘配置有放水口18，放水口上配置有螺丝封盖19。 [0027] 样气出口管9采用上端细、下端粗的变径的倒漏斗状结构，样气出口管顶端连接样气软管20。 [0028] 电机采用防爆电机。 [0029] 电机的顶部连接有竖直设置的伸缩杆21，伸缩杆的顶端固定连接有横向的撑杆22。 [0030] 该石油勘探悬浮式脱气装置的具体制作加工实例如下：(1)浮筒。浮筒为中孔圆柱形，直径400mm，高260mm，中孔直径170mm，脱气室穿过中空和浮筒实现无缝连接。浮筒上包括： 挂环。在浮筒顶面的三个边缘等角位置各焊接一个挂环，用于弹性绳索限位挂接。 [0031] 加水口。浮筒顶面边缘一侧距边缘20mm处设加水口一个，加水口有封盖，口径30mm，向浮筒中加水可以克服由于钻井液的密度和粘度的不同而产生的浮力不同，以确保对搅拌棒浸入钻井液液面的控制。 [0032] 放水口。浮筒底面边缘一侧距边缘20mm处设放水口一个，放水口有螺丝封盖，口径30mm，通过放水来调整浮筒产生的浮力大小。浮筒内可以加水也可以不加水，这要根据在浮力下的浮筒位置确定，实时调整。 [0033] (2)脱气室。脱气室穿过浮筒中孔，直径170mm，伸出浮筒底面150mm，伸出浮筒顶面100mm，即脱气室（包括储气室）的整体高度为410mm。脱气室的底部是一中空圆面，直径 100mm，浸泡在钻井液液面下。 [0034] 钻井液出口管位于搅拌横杆搅拌齿的上方的脱气室一侧，距脱气室底面300mm处开孔呈15 º斜向下角度穿过浮筒设钻井液出口一处，出口直径50mm。钻井液出口管自脱气室穿过浮筒内腔，并穿过浮筒外环壁向外延伸探出，将脱气室内搅拌脱气后的钻井液排出。 [0035] 储气室。脱气室的上方为储气室，储气室为在脱气室上方周围加入斜坡挡板构成，斜坡边缘距脱气室顶面60mm，坡度45 º，中间有孔，孔径80mm。自脱气室内搅拌出的气体在吸附作用下进入储气室储集。 [0036] 空气入口。脱气室顶面距边缘50mm处设空气入口一个，空气入口为倒置漏斗型，底部孔径30mm、顶部孔径8mm，上面焊接一段长度30mm、内径为8mm的管，用于连接空气软管。 [0037] 样气出口。脱气室顶面距边缘50mm处设样气出口一个，样气出口为倒置漏斗型，底部孔径30mm、顶部孔径8mm，上面焊接一段长度30mm、内径为8mm的管，用于连接样气软管。 [0038] 搅拌棒（搅拌轴）。从电机到搅拌棒立杆长260mm，直径8mm；搅拌棒横杆长130mm，直径8mm。搅拌棒的横杆上两侧各均匀布置5个搅拌齿，搅拌齿的下部为柱形，上部为切面，搅拌齿直径6mm，搅拌齿嵌入到横杆中，齿高30mm，切面和柱面平分高度。搅拌棒横杆为翼型结构（风扇叶片状），即将横杆沿45 º切面切至距离搅拌棒立杆5mm处。切面结构会使横杆在高速旋转式产生自升力，配合浮筒浮力达到悬浮稳定状态。 [0040] (4)伸缩杆。伸缩杆为辅助杆，用于平衡装置整体，伸缩杆可多段嵌入无阻伸缩但确保垂向伸缩运动。伸缩杆的上面连接撑杆，撑杆可以在横向上固定伸缩杆。伸缩杆的伸缩作用给整体石油勘探悬浮式脱气装置的浮筒一个上下自由漂浮的行程，在钻井液液面上，体石油勘探悬浮式脱气装置利用浮筒的浮力漂浮在钻井液液面上。 |
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