CN105019841A - 一种钻井液定量脱气装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻井液定量脱气装置，包含：泥浆泵，设置在泥浆槽上，从泥浆槽中泵取钻井液；脱气器，通过钻井液连接管线与泥浆泵相连接，对由泥浆泵泵取出的钻井液进行气液分离处理；分析仪，通过样品气输送管线与脱气器相连接，对由脱气器从钻井液中分离出的样品气进行在线分析；监测控制器，对泥浆泵泵取出的钻井液流量进行在线监测，并根据监测结果实时控制调节泥浆泵的泵取量，实现钻井液的定量泵取和定量脱气。本发明结构简单可靠，通过对钻井液取样量进行在线监测，实时调节控制泥浆泵的泵取量，以实现定量脱气，并为综合录井分析提供钻井液流量的定量化参数信息，在保证气测录井定量化取样的同时，提升了定量气测的真实性和可靠性。

Description

一种钻井液定量脱气装置

技术领域

本发明涉及一种钻井液脱气装置，尤其是指一种能够实现定量脱气的脱气装置，属于石油钻井现场地质录井工程技术。

背景技术

在油气勘探录井中，在线气测是录井分析的核心，具体为对钻井过程中上返的钻井液中分离的气体进行在线检测，分析其中的烃组分及含量，以此评价钻进地层中的油气含量。钻井液的脱气取样是在线气测录井的前提，直接关系到气测录井的准确性和可靠性。

目前录井过程中通常将钻井液脱气装置置于泥浆槽内，通过搅拌脱气的方式脱出钻井液中的气体。这种方法容易受到泥浆槽钻井液液位的高低波动影响，导致钻井液排量的不恒定，从而影响整体的脱气效果，最终气测结果不能真实定量地反映地层油气含量。

随着油气录井解释评价要求的不断提高，气测录井从定性到半定量，再到定量检测地层油气，是录井发展的趋势。钻井液定量脱气装置及方法作为定量气测分析的前提，显得尤为重要。钻井液定量脱气配合热真空分析，是实现油气录井定量气测分析，评价储层产能的必要条件。

目前应用于现场的定量脱气器，大多采用蠕动泵恒定转速排量的钻井液定量方式。受蠕动泵的限制，钻井液取样量小（通常小于1 L/min），非常容易受外界因素的干扰，严重影响气测录井的准确性。又因为该方法受制于钻井液取样量小的缺陷，因此其不具有与现有普通脱气方式的可比性，给现场应用带来不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井液定量脱气装置，结构简单可靠，通过对钻井液取样量进行在线监测，以实时调节并控制泥浆泵的泵取流量，从而实现定量脱气，并为综合录井分析提供钻井液流量的定量化参数信息，在保证气测录井定量化取样的同时，提升了定量气测的真实性和可靠性。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种钻井液定量脱气装置，包含：泥浆泵，其设置在泥浆槽上，并从所述的泥浆槽中泵取钻井液；脱气器，其通过钻井液连接管线与所述的泥浆泵相连接，对由泥浆泵泵取出的钻井液进行气液分离处理；分析仪，其通过样品气输送管线与所述的脱气器相连接，对由脱气器从钻井液中分离出的样品气进行在线分析；监测控制器，其对泥浆泵泵取出的钻井液流量进行在线实时监测，并根据监测结果实时控制调节泥浆泵对钻井液的泵取量，实现钻井液的定量泵取和定量脱气。

所述的泥浆泵采用螺杆泵、液下泵、潜水泵、软管泵、化工离心泵、或隔膜泵，其通过防爆变频电机或气动马达进行调速驱动，从泥浆槽中泵取出的钻井液通过钻井液连接管线传输至脱气器中。

所述的脱气器采用快速搅拌的方式实现钻井液的气液快速分离，从钻井液中分离出的样品气通过样品气输送管线传输至分析仪中；该脱气器的脱气筒上设置有防爆加热元件。

所述的监测控制器包含：流量计，其设置在钻井液连接管线上，在线实时监测由泥浆泵泵取出的钻井液流量；PLC，其与所述的流量计相连接，根据接收到的当前泵取出的钻井液流量发出控制信号；变频器，其分别与所述的PLC以及泥浆泵的防爆变频电机或气动马达相连接，根据PLC发出的控制信号调节防爆变频电机的工作电源频率或调节气动马达的气源压力流量，进而通过调节泥浆泵的旋转速度实现钻井液流量的定量泵取控制，使进入脱气器的钻井液流量的恒定。

所述的流量计采用超声波流量计、电磁流量计、涡流流量计、科氏流量计、或差热式流量计，并符合现场防爆要求。

所述的PLC、变频器和分析仪设置在位于安全区域的防爆仪器房内。

本发明提供的钻井液定量脱气装置还包含第一加热器，其设置在所述的钻井液连接管线上，对传输至脱气器的钻井液进行预加热。

本发明提供的钻井液定量脱气装置还包含第二加热器，其设置在所述的样品气输送管线上，对从钻井液中分离出的样品气进行加热；所述的样品气输送管线采用气体不吸附材料制成。

本发明提供的钻井液定量脱气装置还包含工控机，其设置在位于安全区域的综合录井仪中，与所述的PLC相连接，接收钻井液流量的实时泵取反馈参数进行综合录井分析。

本发明提供的钻井液定量脱气装置还包含接线盒，其符合现场防爆要求；所述的流量计通过该接线盒与PLC相连接，所述的变频器通过该接线盒与泥浆泵的防爆变频电机或气动马达相连接，以及所述的脱气器的泥浆搅拌电机通过该接线盒与设置在安全区域的电源连接。

综上所述，与现有技术相比，本发明所提供的钻井液定量脱气装置，具有以下有益效果：

1、本发明设计新颖，结构简单可靠，采用了全新的定量脱气方式，通过对用于脱气的钻井液取样量进行在线监测，实时调节并控制泥浆泵的泵取流量，使之维持在所需的恒定值，从而达到定量脱气的目的，实现对钻井过程中上返钻井液中所携地层气体的定量气测分析。

2、本发明为综合录井分析提供相关的钻井液流量的定量化参数信息，为后续储层产能的量化评价提供了数据支撑，进一步提升了录井分析解释储层油气含量的技术手段，适用于现代石油勘探钻井的需求。

3、本发明不受定量泵体积重量的限制，可以对钻井液进行大流量（大于10 L/min）的定量取样脱气，在保证气测录井定量化取样的同时，提升了定量气测的真实性和可靠性。

附图说明

图1为本发明中的钻井液定量脱气装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，为本发明所提供的钻井液定量脱气装置，包含：泥浆泵1，其设置在泥浆槽10上，并从所述的泥浆槽10中泵取钻井液；脱气器2，其通过钻井液连接管线8与所述的泥浆泵1相连接，对由泥浆泵1泵取出的钻井液进行气液分离处理；分析仪7，其通过样品气输送管线9与所述的脱气器2相连接，对由脱气器2从钻井液中分离出的样品气进行在线分析；监测控制器，其对泥浆泵1泵取出的钻井液流量（也就是将要进入脱气器2的钻井液流量）进行在线实时监测，并根据监测结果实时控制调节泥浆泵1对钻井液的泵取量，实现钻井液的定量泵取和定量脱气。

所述的泥浆泵1可采用螺杆泵、液下泵、潜水泵、软管泵（也称蠕动泵）、化工离心泵、或是隔膜泵等，其通过防爆变频电机或气动马达进行调速驱动，从泥浆槽10中泵取出的钻井液通过钻井液连接管线8传输至脱气器2中。在本实施例中，所述的泥浆泵1采用螺杆泵实现，通过防爆变频电机来驱动并调节螺杆泵的转子转速。而采用钻井液连接管线8连接泥浆泵1和脱气器2，可以有效降低部件重量，便于现场的拆装与运输。

所述的脱气器2采用快速搅拌的方式实现钻井液的气液快速分离，从钻井液中分离出的样品气通过样品气输送管线9传输至分析仪7中。本实施例中，所述的样品气输送管线9采用诸如聚四氟乙烯材质的气体不吸附材料制成，避免样品气在传输过程中在输送管线内的吸附与滞留，保证在线气测的真实性。

在本实施例中，所述的脱气器2的脱气筒上设置有防爆加热元件，并通过温控仪进行加热恒温控制，不仅能进一步提高钻井液中的待测组分（C1～C8等烃类物质）的饱和蒸气压，达到提高脱气效率的目的，还能保证已分离的待测组分不会遇冷重新凝结回液体，从而影响气测录井的准确性。

所述的分析仪7设置在位于安全区域的防爆仪器房4内。

所述的监测控制器包含：流量计6，其设置在钻井液连接管线8上，在线实时监测由泥浆泵1泵取出的钻井液流量；PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器），其与所述的流量计6相连接，根据接收到的当前泵取出的钻井液流量发出控制信号；变频器，其分别与所述的PLC以及泥浆泵1的防爆变频电机或气动马达相连接，根据PLC发出的控制信号调节防爆变频电机的工作电源频率或调节气动马达的气源压力流量，进而通过调节泥浆泵1的旋转速度以实现钻井液流量的定量泵取控制，从而保证进入脱气器2的钻井液流量的恒定。

所述的流量计6可采用超声波流量计、电磁流量计、涡流流量计、科氏流量计、或差热式流量计等，并需要符合安装现场的防爆要求。在本实施例中，所述的流量计6采用超声波流量传感器，其安装在进入脱气器2的钻井液连接管线8上，通过非接触的方式对钻井液流量进行实时监测。采用这种非接触式的监测方式可以有效避免钻井液连接管线8中的钻井液淤积，提高可靠性。

所述的PLC和变频器设置在位于安全区域的防爆仪器房4内。

本发明提供的钻井液定量脱气装置还包含第一加热器，其设置在所述的钻井液连接管线8上，对传输至脱气器2的钻井液进行预加热，预先提高待脱气的钻井液温度，从而可提高脱气效率，并可有效避免在现场低温环境下钻井液在管路中发生凝结。本实施例中，所述的第一加热器采用快插式加热泵。

本发明提供的钻井液定量脱气装置还包含第二加热器，其设置在所述的样品气输送管线9上，对从钻井液中分离出的样品气进行加热，防止样品气中的重组分气样（例如C6～C8等烃组分）在传输至分析仪7的过程中再次冷凝。本实施例中，所述的第二加热器采用自限温加热带。

本发明提供的钻井液定量脱气装置还包含工控机5，其设置在位于安全区域的综合录井仪中，与所述的PLC相连接，接收钻井液流量的实时泵取反馈参数进行综合录井分析，并以此进一步计算诸如地表产能指数等的相关定量气测录井数据信息，从而提高录井解释评价手段，提高油气勘探效率。

本发明提供的钻井液定量脱气装置还包含接线盒3，其需要符合安装现场的防爆要求，保证现场用电安全；所述的流量计6通过接线盒3与PLC相连接，所述的变频器通过接线盒3与泥浆泵1的防爆变频电机或气动马达相连接。另外，所述的脱气器2的泥浆搅拌电机与接线盒3连接，由设置在安全区域的电源通过接线盒3为脱气器2的搅拌电机提供电源。

本发明所提供的钻井液定量脱气装置，设计新颖，结构简单可靠，采用了全新的定量脱气方式，通过对用于脱气的钻井液取样量进行在线监测，实时调节并控制泥浆泵的泵取流量，使之维持在所需的恒定值，从而达到定量脱气的目的，实现对钻井过程中上返钻井液中所携地层气体的定量气测分析。

本发明所提供的钻井液定量脱气装置，为综合录井分析提供相关的钻井液流量的定量化参数信息，为后续储层产能的量化评价提供了数据支撑，进一步提升了录井分析解释储层油气含量的技术手段，适用于现代石油勘探钻井的需求。

本发明所提供的钻井液定量脱气装置，不受定量泵体积重量的限制，可以对钻井液进行大流量（大于10 L/min）的定量取样脱气，在保证气测录井定量化取样的同时，提升了定量气测的真实性和可靠性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种钻井液定量脱气装置，其特征在于，包含：

泥浆泵（1），其设置在泥浆槽（10）上，并从所述的泥浆槽（10）中泵取钻井液；

脱气器（2），其通过钻井液连接管线（8）与所述的泥浆泵（1）相连接，对由泥浆泵（1）泵取出的钻井液进行气液分离处理；

分析仪（7），其通过样品气输送管线（9）与所述的脱气器（2）相连接，对由脱气器（2）从钻井液中分离出的样品气进行在线分析；

监测控制器，其对泥浆泵（1）泵取出的钻井液流量进行在线实时监测，并根据监测结果实时控制调节泥浆泵（1）对钻井液的泵取量，实现钻井液的定量泵取和定量脱气。

2.如权利要求1所述的钻井液定量脱气装置，其特征在于，所述的泥浆泵（1）采用螺杆泵、液下泵、潜水泵、软管泵、化工离心泵、或隔膜泵，其通过防爆变频电机或气动马达进行调速驱动，从泥浆槽（10）中泵取出的钻井液通过钻井液连接管线（8）传输至脱气器（2）中。

3.如权利要求2所述的钻井液定量脱气装置，其特征在于：所述的脱气器（2）采用快速搅拌的方式实现钻井液的气液快速分离，从钻井液中分离出的样品气通过样品气输送管线（9）传输至分析仪（7）中；该脱气器（2）的脱气筒上设置有防爆加热元件。

4.如权利要求3所述的钻井液定量脱气装置，其特征在于：所述的监测控制器包含：

流量计（6），其设置在钻井液连接管线（8）上，在线实时监测由泥浆泵（1）泵取出的钻井液流量；

PLC，其与所述的流量计（6）相连接，根据接收到的当前泵取出的钻井液流量发出控制信号；

变频器，其分别与所述的PLC以及泥浆泵（1）的防爆变频电机或气动马达相连接，根据PLC发出的控制信号调节防爆变频电机的工作电源频率或调节气动马达的气源压力流量，进而通过调节泥浆泵（1）的旋转速度实现钻井液流量的定量泵取控制，使进入脱气器（2）的钻井液流量的恒定。

5.如权利要求4所述的钻井液定量脱气装置，其特征在于：所述的流量计（6）采用超声波流量计、电磁流量计、涡流流量计、科氏流量计、或差热式流量计，并符合现场防爆要求。

6.如权利要求4所述的钻井液定量脱气装置，其特征在于：所述的PLC、变频器和分析仪（7）设置在位于安全区域的防爆仪器房（4）内。

7.如权利要求1所述的钻井液定量脱气装置，其特征在于，还包含第一加热器，其设置在所述的钻井液连接管线（8）上，对传输至脱气器（2）的钻井液进行预加热。

8.如权利要求1所述的钻井液定量脱气装置，其特征在于：还包含第二加热器，其设置在所述的样品气输送管线（9）上，对从钻井液中分离出的样品气进行加热；所述的样品气输送管线（9）采用气体不吸附材料制成。

9.如权利要求4所述的钻井液定量脱气装置，其特征在于：还包含工控机（5），其设置在位于安全区域的综合录井仪中，与所述的PLC相连接，接收钻井液流量的实时泵取反馈参数进行综合录井分析。

10.如权利要求4所述的钻井液定量脱气装置，其特征在于：还包含接线盒（3），其符合现场防爆要求；所述的流量计（6）通过该接线盒（3）与PLC相连接，所述的变频器通过该接线盒（3）与泥浆泵（1）的防爆变频电机或气动马达相连接，以及所述的脱气器（2）的泥浆搅拌电机通过该接线盒（3）与设置在安全区域的电源连接。