CN116059751A - 一种录井样气净化装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于空气钻井录井技术领域，公开了一种录井样气净化装置和方法，录井样气净化装置包括滤筒、驱动件、振刷环和振刷辊，滤筒内设置引风机以产生负压，含尘气体中的粉尘被滤筒阻拦并沉积在滤筒外侧，录井样气通过滤筒并被收集；驱动件固定设置在滤筒上，驱动件的输出端设于滤筒内；振刷环设置在驱动件的输出端，驱动件被配置为驱动振刷环沿滤筒的长轴方向往复运动，振刷环所在平面垂直于滤筒的长轴方向；多个振刷辊间隔均匀且转动连接于振刷环，振刷辊的外周壁与滤筒的内壁相抵接，振刷辊为变径转动。本发明不加入外来气体来清洁滤筒上粉尘，利于保证样气真实性，样气检测结果准确和真实，检测效率高。

Description

一种录井样气净化装置和方法

技术领域

本发明涉及空气钻井录井技术领域，尤其涉及一种录井样气净化装置和方法。

背景技术

录井是钻井工程的重要组成部分。随着空气钻井技术的大力提升，采用气体钻井成为石油工业节能增效的一个重要手段。由于空气钻井过程中使用了气体作为流体，以前常用的钻井液录井手段已经不能适应，寻求新型可靠的录井样气净化方式已经成为各录井公司的一项紧迫任务。

目前使用的样气净化方式大多数是采用滤筒来解决的，其工艺流程大致是粉尘通过引风机产生强大负压进入除尘器，含尘气体在重力惯性作用下大部分被直接分离到灰斗内，剩下的粉尘则被滤筒阻拦并沉积在滤筒表面。过滤后的洁净气体被引风机送入到录井气体检测机构进行成分检测，被滤筒阻拦并堆积在滤筒表面的粉尘由设定的脉冲电磁阀控制压缩空气定时进行反吹，把滤筒外表面的粉尘吹落，以利于后续的过滤工作；还有一种净化是将样气多次通过分别装有清水的桶，进行滤水、沉淀进行净化。

以上所用的样气净化方式，由于采用反吹或引风，人为加入了外来气体，导致样气浓度或纯度被稀释降低，影响检测质量；而且空气压缩机、引风机或水桶等造成现场设备多，体积大，而录井作业需要反复移动场地，因此造成人工成本和劳动强度的增大，且增加了现场不安全因素，且检测效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种录井样气净化装置和方法，不加入外来气体，解决样气净化过程中存在的样气检测质量差和检测效率低的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供一种录井样气净化装置，包括：

滤筒，所述滤筒固定设置，所述滤筒内设置引风机以产生负压，含尘气体中的粉尘被所述滤筒阻拦并沉积在所述滤筒外侧，录井样气通过所述滤筒并被收集；

驱动件，固定设置在所述滤筒上，所述驱动件的输出端设于所述滤筒内；

振刷环，设置在所述驱动件的所述输出端，所述驱动件被配置为驱动所述振刷环沿所述滤筒的长轴方向往复运动，所述振刷环所在平面垂直于所述滤筒的所述长轴方向；

振刷辊，设有多个，多个所述振刷辊间隔均匀且转动连接于所述振刷环，所述振刷辊的外周壁与所述滤筒的内壁相抵接，所述振刷辊为变径转动且转轴沿所述振刷环的直径方向。

可选地，所述振刷环设有多个，多个所述振刷环沿所述滤筒的长轴方向间隔设置。

可选地，所述驱动件包括无杆气缸和活塞杆，所述无杆气缸固定在所述滤筒上，所述活塞杆设于所述无杆气缸的输出端并伸入所述滤筒内部以连接所述振刷环。

可选地，所述录井样气净化装置还包括支撑臂，所述支撑臂设有多个，多个所述支撑臂的一端连接所述活塞杆，另一端连接所述振刷环。

可选地，所述录井样气净化装置还包括连接套，所述连接套与所述活塞杆之间为可拆卸式连接，所述支撑臂的所述一端通过所述连接套连接于所述活塞杆。

可选地，所述录井样气净化装置还包括箱体，所述箱体内设有隔板，所述滤筒设于所述箱体内且固定于所述隔板上，所述驱动件固定在所述隔板上。

可选地，所述录井样气净化装置还包括灰斗，所述灰斗设于所述箱体内且位于所述滤筒的下方。

可选地，所述录井样气净化装置还包括轴套，所述轴套设置在所述振刷环和所述振刷辊之间，所述轴套与所述振刷环之间为动配合连接，所述轴套与所述振刷辊之间为静配合连接。

可选地，所述振刷环往复运动一次，所述振刷辊变径转动两次，两次所述变径转动方向相反。

根据所述的录井样气净化装置，本发明还提供一种录井样气净化方法，包括如下步骤：

S1，启动驱动件，所述驱动件驱动振刷环在滤筒内做上下往复运动；

S2，振刷辊随所述振刷环上下往复运动，同时，所述振刷辊在摩擦力的作用下变径转动，进而不断推动所述滤筒内壁膨胀与收缩，使得所述滤筒外侧的粉尘脱落。

本发明的有益效果：

本发明的录井样气净化装置，通过在滤筒内设置能够往复运动的振刷环，带动振刷辊上下运动和转动，由于振刷辊为变径转动，因此能够不断推动滤筒内壁的膨胀和收缩，滤筒外侧壁上的灰尘或粉尘脱落实现对滤筒的清洁再生；可见，滤筒再生过程不加入外来气体，利于保证录井样气的真实性，样气检测结果更加精确和真实，检测效率高。

本发明的录井样气净化方法，通过振刷环带动振刷辊上下往复运动和变径转动，不断使得滤筒内壁膨胀或收缩，进而滤筒外壁上的粉尘脱落，实现滤筒再生和净化，由于滤筒再生和净化过程中没有引入外来气体，因此再次进行含尘气体过滤时利于保持录井样气的纯度，以提高录井样气的检测质量和检测效率。

附图说明

图1是本发明的一种录井样气净化装置的结构示意图；

图2是本发明的一种录井样气净化装置中振刷环的俯视图；

图3是本发明的一种录井样气净化装置中振刷环与振刷辊的连接和位置关系示意图；

图4是图3的A-A截面视图。

图中：

1.滤筒；2.驱动件；21.无杆气缸；22.活塞杆；3.振刷环；4.振刷辊；5.支撑臂；6.连接套；7.箱体；71.隔板；8.尘斗；9.轴套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。术语“多个”应该理解为两个以上。

如图1所示，本发明提供一种录井样气净化装置和方法，针对现有技术中在录井样气净化过程中引入或加入外来气体净化滤筒1，导致录井样气浓度被稀释影响样气检测质量的问题，对滤筒1的净化去粉尘装置和方法进行改进，在不引入外来气体的情况下净化和再生滤筒1。

具体地，本发明首先提供一种录井样气净化装置，包括滤筒1，滤筒1固定设置，滤筒1内设置引风机以产生负压，含尘气体中的粉尘被滤筒1阻拦并沉积在滤筒1外侧，录井样气通过滤筒1并被收集；可以理解，滤筒1在长时间使用后，外壁会沉积过多的粉尘需要清理和收集，在不引入外加气体对滤筒1上的粉尘进行清理时，需要在滤筒1内设置驱动件2、振刷环3和振刷辊4，其中，驱动件2固定设置在滤筒1上，驱动件2的输出端设于滤筒1内；振刷环3设置在驱动件2的输出端，驱动件2被配置为驱动振刷环3沿滤筒1的长轴方向往复运动，振刷环3所在平面垂直于滤筒1的长轴方向；振刷辊4设有多个，多个振刷辊4间隔均匀且转动连接于振刷环3，振刷辊4的外周壁与滤筒1的内壁相抵接，振刷辊4为变径转动且转轴沿振刷环3的直径方向。

本发明的录井样气净化装置，通过在滤筒1内设置能够往复运动的振刷环3，带动振刷辊4上下运动和转动，由于振刷辊4为变径转动，因此能够不断推动滤筒1内壁的膨胀和收缩，滤筒1外侧壁上的灰尘或粉尘脱落实现对滤筒1的清洁再生；可见，滤筒1再生过程不加入外来气体，能够把保证样气原有化学成分的真实性，解决了现有技术中由于引入外来气体稀释录井样气，导致净化过程中存在的样气检测质量差和检测效率低的问题。本发明的录井样气净化装置结构小巧，重量轻，运行安全可靠，数据准确，对于指导钻井生产具有重要的现实意义。

可选地，振刷环3设有多个，多个振刷环3沿滤筒1的长轴方向间隔设置。

如图1所示，振刷环3设置在滤筒1内部且沿水平方向放置，在滤筒1高度方向即长轴方向间隔设置多个振刷环3，适用于滤筒1长轴较大的情形，以便于在滤筒1的不同高度处振动滤筒1的内壁，实现更高效的粉尘脱除效果。多个振刷环3均连接于同一个驱动件2的输出端，同步上下往复运动，振刷辊4往复翻滚实现对滤筒1外壁粉尘的振动脱除。

可选地，驱动件2包括无杆气缸21和活塞杆22，无杆气缸21固定在滤筒1上，活塞杆22设于无杆气缸21的输出端并伸入滤筒1内部以连接振刷环3。

如图1，可以理解，无杆气缸21的输出端为活塞杆22，当采用一个振刷环3时，振刷环3设置的活塞杆22的末端，调节活塞杆22的长度，可以调节振刷环3在滤筒1长轴方向的位置，以便于对滤筒1不同高度处的振动除尘。无杆气缸21具有体积小的特点，可以节省安装空间，因此便于整个净化装置在现场的移动。

可选地，录井样气净化装置还包括支撑臂5，支撑臂5设有多个，多个支撑臂5的一端连接活塞杆22，另一端连接振刷环3。

如图1和图2所示，多个支撑臂5沿活塞杆22的周向间隔且均匀设置多个，图2所示实施例中设置有六个支撑臂5和六个振刷辊4，每个振刷辊4设置在相邻两个支撑臂5之间的振刷环3上，六个振刷辊4均匀设置。活塞杆22上下往复运动时，通过多个支撑臂5带动振刷环3上下往复运动，多个支撑臂5能够为振刷环3提供周向均匀的拉力，利于振刷辊4在同一个滤筒1截面上使得滤筒1交替发生膨胀和收缩，实现滤筒1表面粉尘的脱落。

可选地，录井样气净化装置还包括连接套6，连接套6与活塞杆22之间为可拆卸式连接，支撑臂5的一端通过连接套6连接于活塞杆22。

如图2所示，连接套6套设在活塞杆22上，二者之间可拆卸式连接，本实施例采用螺栓连接的方式，便于对振刷环3和振刷辊4的整体可拆卸，以便于维护、检修和替换等。连接套6的外周与支撑臂5固定连接，支撑臂5刚性连接在连接套6和振刷环3之间，多个支撑臂5能够增加振刷环3的强度，便于振刷环3的稳定运动。

可选地，录井样气净化装置还包括箱体7，箱体7内设有隔板71，滤筒1设于箱体7内且固定于隔板71上，驱动件2固定在隔板71上。

如图1所示，隔板71设置于箱体7内侧将箱体7分为上下两个空间，上方空间用于收集净化后的录井样气，下方空间用于设置滤筒1来净化含尘空气。滤筒1的顶端和驱动件2均固定在隔板71上，以得到稳定的支撑。滤筒1设置在箱体7内可以避免含尘气体的飞扬污染空气环境，且便于收集粉尘。

可选地，录井样气净化装置还包括灰斗8，灰斗8设于箱体7内且位于滤筒1的下方。

如图1所示，灰斗8为设置在箱体7底部的收集装置，滤筒1的外壁脱落的粉尘能够收集在灰斗8内。灰斗8与箱体7可拆卸式连接，以便于在灰斗8内粉尘满仓后进行替换或清理。

可选地，录井样气净化装置还包括轴套9，轴套9设置在振刷环3和振刷辊4之间，轴套9与振刷环3之间为动配合连接，轴套9与振刷辊4之间为静配合连接。

如图3-和图4所示，轴套9的内孔套设在振刷环3上，并位于相邻两个支撑臂5之间的振刷环3上，且沿振刷环3的圆周方向间隔均匀分布。本实施例以8字型振刷辊4为例，轴套9可在振刷环3上转动以带动振刷辊4的转动，振刷辊4与轴套9紧固连接。8字型振刷辊4具有相互垂直的长轴径和短轴径，当振刷辊4滚动时，长轴径端和短轴径端交替与滤筒1内壁相抵接，使得滤筒1内壁具有膨胀和收缩的效果，滤筒1表面粉尘脱落，并落入灰斗8内。振刷辊4的滚动是依靠振刷辊4与滤筒1内壁的摩擦力实现的。

可选地，振刷环3往复运动一次，振刷辊4变径转动两次，两次变径转动方向相反。

振刷辊4采用8字型，具有相互垂直的两个长径端和两个短径端，振刷环3上升，振刷辊4在原滤筒1内壁摩擦力的作用下发生翻滚，从小径端转动至大径端(或从大径端转动至小径端)，滤筒1实现一次收缩到膨胀的变化；振刷环3下降，振刷辊4在摩擦力的作用下发生反向翻滚，从大径端转动回小径端(或从小径端转动至大径端)，滤筒1实现一次膨胀到收缩的变化；滤筒1经过反复的膨胀收缩，实现表面粉尘的脱离。

根据本发明提供的录井样气净化装置，本发明还提供一种录井样气净化方法，包括如下步骤：

S1，启动驱动件2，驱动件2驱动振刷环3在滤筒1内做上下往复运动；

S2，振刷辊4随振刷环3上下往复运动，同时，振刷辊4在摩擦力的作用下变径转动，进而不断推动滤筒1内壁膨胀与收缩，使得滤筒1外侧的粉尘脱落。

振刷辊4在转动时紧贴滤筒1的内壁，因此振刷辊4的摩擦力的作用下发生翻滚运动，设置8字型的振刷辊4，利于振刷辊4的转动，避免尖角等损伤滤筒1内壁。当然，当振刷环3的上下运动行程较大时，振刷辊4会在一次升程或回程发生多次连续翻滚，实现连续振动。可以理解，振刷环3上多个振刷辊4具有相同的初始布置方向，如多个振刷辊4均为长径端抵接滤筒1内壁，或均为短径端抵接滤筒1内壁，以便滤筒1获得最大的振动幅度，提高粉尘的机械脱除效率。随着振刷环3的不断运动，振刷辊4也不断的在滤筒1的内壁做摩擦翻滚运动，撞击滤筒1的内壁，使吸附在滤筒1外壁的粉尘在振刷辊4的不断撞击下抖落，落入尘斗8，直到完成滤筒1的清灰再生效果。

本发明的录井样气净化方法，通过振刷环3带动振刷辊4上下往复运动和变径转动，不断使得滤筒1内壁膨胀或收缩，进而滤筒1外壁上的粉尘脱落，实现滤筒1再生和净化，由于滤筒1再生和净化过程中没有引入外来气体，因此再次进行含尘气体过滤时利于保持录井样气的纯度，以提高录井样气的检测质量和检测效率。

本发明提供的录井样气净化装置和净化方法，没有使用高压气瓶，使整个设备的工作过程更为安全；采用振刷环3上下往复运动使得振刷辊4工作无死角，清洁滤筒1效果更好。本发明解决了无外来气体稀释样气成分，使样气检测结果更能准确反映井下岩层状况，为安全钻井科学施工提供有利的技术保障。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种录井样气净化装置，其特征在于，包括：

滤筒，所述滤筒固定设置，所述滤筒内设置引风机以产生负压，含尘气体中的粉尘被所述滤筒阻拦并沉积在所述滤筒外侧，录井样气通过所述滤筒并被收集；

驱动件，固定设置在所述滤筒上，所述驱动件的输出端设于所述滤筒内；

振刷环，设置在所述驱动件的所述输出端，所述驱动件被配置为驱动所述振刷环沿所述滤筒的长轴方向往复运动，所述振刷环所在平面垂直于所述滤筒的所述长轴方向；

振刷辊，设有多个，多个所述振刷辊间隔均匀且转动连接于所述振刷环，所述振刷辊的外周壁与所述滤筒的内壁相抵接，所述振刷辊为变径转动且转轴沿所述振刷环的直径方向。

2.根据权利要求1所述的录井样气净化装置，其特征在于，所述振刷环设有多个，多个所述振刷环沿所述滤筒的长轴方向间隔设置。

3.根据权利要求1所述的录井样气净化装置，其特征在于，所述驱动件包括无杆气缸和活塞杆，所述无杆气缸固定在所述滤筒上，所述活塞杆设于所述无杆气缸的输出端并伸入所述滤筒内部以连接所述振刷环。

4.根据权利要求3所述的录井样气净化装置，其特征在于，还包括支撑臂，所述支撑臂设有多个，多个所述支撑臂的一端连接所述活塞杆，另一端连接所述振刷环。

5.根据权利要求4所述的录井样气净化装置，其特征在于，还包括连接套，所述连接套与所述活塞杆之间为可拆卸式连接，所述支撑臂的所述一端通过所述连接套连接于所述活塞杆。

6.根据权利要求1所述的录井样气净化装置，其特征在于，还包括箱体，所述箱体内设有隔板，所述滤筒设于所述箱体内且固定于所述隔板上，所述驱动件固定在所述隔板上。

7.根据权利要求6所述的录井样气净化装置，其特征在于，还包括灰斗，所述灰斗设于所述箱体内且位于所述滤筒的下方。

8.根据权利要求1所述的录井样气净化装置，其特征在于，还包括轴套，所述轴套设置在所述振刷环和所述振刷辊之间，所述轴套与所述振刷环之间为动配合连接，所述轴套与所述振刷辊之间为静配合连接。

9.根据权利要求1所述的录井样气净化装置，其特征在于，所述振刷环往复运动一次，所述振刷辊变径转动两次，两次所述变径转动方向相反。

10.一种录井样气净化方法，其特征在于，根据权利要求1-9中任意一项所述的录井样气净化装置，所述录井样气净化方法包括如下步骤：

S1，启动驱动件，所述驱动件驱动振刷环在滤筒内做上下往复运动；

S2，振刷辊随所述振刷环上下往复运动，同时，所述振刷辊在摩擦力的作用下变径转动，进而不断推动所述滤筒内壁膨胀与收缩，使得所述滤筒外侧的粉尘脱落。

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