CN104005761A - 一种井下引流钻井液方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种井下引流钻井液方法，该方法由电机、旋转凸轮、气缸、隔板、连杆、入口压力传感器、入口电磁阀、活塞、钻具短节、主动锥齿轮、从动锥齿轮、固定凸轮、出口压力传感器、出口电磁阀、程序控制单元所组成。钻井液在钻具短节中从上至下流动，电机在程序控制单元的控制下旋转，驱动主动锥齿轮旋转。当旋转凸轮的凸点逐渐靠近固定凸轮的凸点时，活塞向下运动，上部气室容积变小压力增加，下部气室容积变大压力降低，当入口压力传感器检测到下部气室内的压力低于环形空间内的压力一定值时，该信息反馈到程序控制单元，再由程序控制单元控制入口电磁阀的通断，使其环形空间的钻井液从入口管道进入下部气室，获取所需的钻井液。

Description

一种井下引流钻井液方法
技术领域
本发明涉及一种油田钻井录井地面气体检测技术，尤其是一种在井下随钻引流钻井液，为井下随钻气体检测提供定量气液分离的钻井液或者直接提供定量钻井液给检测器检测的一种井下引流钻井液方法。
背景技术
在石油钻井录井上，钻井液脱气通常借助于三种方式：破碎钻井液，运用机械搅拌使钻井液中的气体易于解析，增强自然释气；提高钻井液温度，使钻井液中溶解气乃至吸附气易于解析；降低钻井液压力，便于气体解析并使气体逸出。三种方式脱气需要的钻井液一方面直接来自返冲罐，另外来自泵的引流，它们都不需控制提取钻井液的入口。一般地面气体检测技术经过多年的发展，已经取得了长足进步。但是，由于受到钻井过程多种因素的影响，无法真正实时检测钻头位置处的地层信息。近年来，井下随钻气体检测技术研究在国外已经逐步成为热点。国外在随钻气体检测方面已经取得了初步的研究成果，这些研究成果可能在不久的将来发展成为可供商业应用的仪器或设备，气体检测技术向井筒迁移已经成为未来的发展趋势。开发井下随钻气体检测技术，要解决的问题比较多，其中包括一种井下引流钻井液方法。
目前，井下随钻气体检测技术还处于研究阶段，其文献大部分来自于专利的报道，如中国专利；CN201110123192.1一种光纤式激光拉曼钻井液多参数分析装置。其中，国内专利很少，大部分来自国外。从检索国外的专利来看，目前，随钻气体检测装置主要为短节集成设计和模块化集成设计，短节集成即将轻烃气体分离及检测装置集成在一个短节上，模块化集成即将气体分离单元和检测单元分别模块化，置于不同的短节。由于随着钻进井深的增加井下的压力很大，致使在井下钻井液的入口处配有通断装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下引流钻井液方法，克服现有技术中存在的缺陷，一方面解决在井下随钻引流钻井液的技术难题，另一方面为井下随钻气体检测提供定量气液分离的钻井液或者直接提供定量钻井液给检测器检测。
本发明目的是这样实现的：一种井下引流钻井液方法，该方法由电机、旋转凸轮、气缸、隔板、连杆、入口压力传感器、入口电磁阀、活塞、钻具短节、主动锥齿轮、从动锥齿轮、固定凸轮、出口压力传感器、出口电磁阀、程序控制单元所组成。钻井液在钻具短节中从上至下流动，电机在程序控制单元的控制下旋转，驱动主动锥齿轮旋转，通过主从动锥齿轮组合的传递带动旋转凸轮旋转。当旋转凸轮的凸点逐渐靠近固定凸轮的凸点时，施加在活塞向下的压力逐渐变大，活塞向下运动，上部气室容积变小压力增加，下部气室容积变大压力降低，当入口压力传感器检测到下部气室内的压力低于环形空间内的压力一定值时，该信息反馈到程序控制单元，再由程序控制单元控制入口电磁阀的通断，使其环形空间的钻井液从入口管道进入下部气室，获取所需的钻井液。反之，凸轮施加在活塞向下的压力逐渐变小，当入口压力传感器检测到下部气室内的压力弱低于环形空间内的压力一定值时，入口电磁阀关闭。此时，在上部气室高压下推动活塞向下移动，下部气室容积变小压力变大，当出口压力传感器检测到下部气室内的压力高于钻具短节内的压力一定值时，程序控制单元控制出口电磁阀的通断，使其内的钻井液通过出口管道流入钻具短节内，按照上述流程，经过连续的运转提取所需钻井液。
本发明中电机、主动锥齿轮和从动锥齿轮封装在密封的箱体中，其箱体焊接在钻具短节内壁，旋转凸轮安装在从动锥齿轮轴端，固定凸轮安装在气缸的上部活塞上面。气缸焊接在钻具短节内壁，由两活塞和隔板分成上下气室，活塞由连杆连接，下部气室有钻井液入口管道和出口管道，在入口管道上安装入口压力传感器和入口电磁阀，在出口管道上安装出口压力传感器和出口电磁阀。
本发明的有益效果是：本发明可以控制提取井下钻井液，给井下随钻气体检测仪引流检测源提供保障，为实现井下随钻气体检测系统起到了重要作用。本发明降低了录井小队人员的劳动量和劳动强度，实现由地面录井向井下录井的转变，减少井筒的影响，提高录井资料的准确性、及时性，进而提高油气层判识精度，达到提高油气勘探开发效率的目的，并推动录井方式发生重大变革，其具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电路控制图。
图1中1为电机、2为旋转凸轮、3为气缸、4为隔板、5为连杆、6为入口压力传感器、7为入口电磁阀、8为活塞、9为钻具短节、10为主动锥齿轮、11为从动锥齿轮、12为固定凸轮、13为出口压力传感器、14为出口电磁阀。
图2中1为电机、6为入口压力传感器、7为入口电磁阀、13为出口压力传感器、14为出口电磁阀、15为程序控制单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：如图所示，一种井下引流钻井液方法，该方法由电机（1）、旋转凸轮（2）、气缸（3）、隔板（4）、连杆（5）、入口压力传感器（6）、入口电磁阀（7）、活塞（8）、钻具短节（9）、主动锥齿轮（10）、从动锥齿轮（11）、固定凸轮（12）、出口压力传感器（13）、出口电磁阀（14）、程序控制单元（15）所组成。钻井液在钻具短节（9）中从上至下流动，电机（1）在程序控制单元（15）的控制下旋转，驱动主动锥齿轮（10）旋转，通过主从动锥齿轮组合的传递带动旋转凸轮旋转。当旋转凸轮（2）的凸点逐渐靠近固定凸轮（12）的凸点时，施加在活塞（8）向下的压力逐渐变大，活塞（8）向下运动，上部气室容积变小压力增加，下部气室容积变大压力降低，当入口压力传感器（6）检测到下部气室内的压力低于环形空间内的压力一定值时，该信息反馈到程序控制单元（15），再由程序控制单元（15）控制入口电磁阀（7）的通断，使其环形空间的钻井液从入口管道进入下部气室，获取所需的钻井液。反之，凸轮施加在活塞向下的压力逐渐变小，当入口压力传感器（6）检测到下部气室内的压力弱低于环形空间内的压力一定值时，入口电磁阀（7）关闭。此时，在上部气室高压下推动活塞（8）向下移动，下部气室容积变小压力变大，当出口压力传感器（13）检测到下部气室内的压力高于钻具短节（9）内的压力一定值时，程序控制单元（15）控制出口电磁阀（14）的通断，使其内的钻井液通过出口管道流入钻具短节（9）内，按照上述流程，经过连续的运转提取所需钻井液。
本发明电机（1）、主动锥齿轮（10）和从动锥齿轮（11）封装在密封的箱体中，其箱体焊接在钻具短节（9）内壁，旋转凸轮（2）安装在从动锥齿轮（11）轴端，固定凸轮（12）安装在气缸（3）的上部活塞（8）上面。气缸（3）焊接在钻具短节（9）内壁，由两活塞和隔板（4）分成上下气室。活塞（8）由连杆（5）连接，下部气室有钻井液入口管道和出口管道。在入口管道上安装入口压力传感器（6）和入口电磁阀（7），在出口管道上安装出口压力传感器（13）和出口电磁阀（14）。程序控制单元（15）封装在钻具短节（9）内壁，程序控制单元（15）与入口压力传感器（6）、入口电磁阀（7）、电机（1）、出口压力传感器（13）、出口电磁阀（14）相连接。
本发明钻具短节（9）的外形尺寸不大于￠200mm×3000mm，气缸（3）的外形尺寸不大于￠40mm×700mm，入口压力传感器（6）的外形尺寸为不大于￠8mm×10mm，入口电磁阀（7）的外形尺寸不大于8mm×10mm。程序控制单元（15）封装在钻具短节（9）内壁，其外形尺寸不大于50mm×50mm×20mm。

Claims (8)

1.一种井下引流钻井液方法，由电机（1）、旋转凸轮（2）、气缸（3）、隔板（4）、连杆（5）、入口压力传感器（6）、入口电磁阀（7）、活塞（8）、钻具短节（9）、主动锥齿轮（10）、从动锥齿轮（11）、固定凸轮（12）、出口压力传感器（13）、出口电磁阀（14）、程序控制单元（15）所组成，其特征在于钻井液在钻具短节（9）中从上至下流动，电机（1）在程序控制单元（15）的控制下旋转，驱动主动锥齿轮（10）旋转，当旋转凸轮（2）的凸点逐渐靠近固定凸轮（12）的凸点时，施加在活塞（8）向下的压力逐渐变大，活塞（8）向下运动，上部气室容积变小压力增加，下部气室容积变大压力降低，当入口压力传感器（6）检测到下部气室内的压力低于环形空间内的压力一定值时，该信息反馈到程序控制单元（15），再由程序控制单元（15）控制入口电磁阀（7）的通断，使其环形空间的钻井液从入口管道进入下部气室。
2.根据权利要求1所述的一种井下引流钻井液方法，其特征在于当入口压力传感器（6）检测到下部气室内的压力弱低于环形空间内的压力一定值时，入口电磁阀（7）关闭，在上部气室高压下推动活塞（8）向下移动，下部气室容积变小压力变大，当出口压力传感器（13）检测到下部气室内的压力高于钻具短节（9）内的压力一定值时，程序控制单元（15）控制出口电磁阀（14）的通断，使其内的钻井液通过出口管道流入钻具短节（9）内，经过连续的运转提取所需钻井液。
3.根据权利要求1所述的一种井下引流钻井液方法，其特征在于电机（1）、主动锥齿轮（10）和从动锥齿轮（11）封装在密封的箱体中，其箱体焊接在钻具短节（9）内壁，旋转凸轮（2）安装在从动锥齿轮（11）轴端，固定凸轮（12）安装在气缸（3）的上部活塞（8）上面。
4.根据权利要求1所述的一种井下引流钻井液方法，其特征在于气缸（3）焊接在钻具短节（9）内壁，由两活塞和隔板（4）分成上下气室。
5.根据权利要求1所述的一种井下引流钻井液方法，其特征在于活塞（8）由连杆（5）连接，下部气室有钻井液入口管道和出口管道。
6.根据权利要求1所述的一种井下引流钻井液方法，其特征在于在入口管道上安装入口压力传感器（6）和入口电磁阀（7），在出口管道上安装出口压力传感器（13）和出口电磁阀（14）。
7.根据权利要求1所述的一种井下引流钻井液方法，其特征在于钻具短节（9）的外形尺寸不大于￠200mm×3000mm，气缸（3）的外形尺寸不大于￠40mm×700mm，入口压力传感器（6）的外形为不大于￠8mm×10mm，入口电磁阀（7）的外形不大于￠8mm×10mm。
8.根据权利要求1所述的一种井下引流钻井液方法，其特征在于程序控制单元（15）封装在钻具短节（9）内壁，程序控制单元（15）与入口压力传感器（6）、入口电磁阀（7）、电机（1）、出口压力传感器（13）、出口电磁阀（14）相连接，其外形尺寸不大于50mm×50mm×20mm。
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