CN203603804U - 钻井液动态除硫效果监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油钻井气体检测设备领域，尤其是一种钻井液动态除硫效果监测装置。所要解决的技术问题是提供一种在钻井的动态状态下精确检测钻井液吸收硫化氢气体效果的钻井液动态除硫效果监测装置。所采用的钻井液动态除硫效果监测装置，包括依次连接的储气罐、气液混合罐、气液分离罐和气体测量罐，其中气液混合罐还与钻井液储存罐连接，所述气液混合罐由内罐和外罐内外套接构成，通过获取对应的消耗钻井液体积与实际吸收的硫化氢气体的体积，可最终计算得出动态情况下钻井液的除硫效果的最终参数。本实用新型可以用于在动态情况下检测钻井液的除硫化氢的效果。

Description

钻井液动态除硫效果监测装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井气体检测设备领域，尤其是一种钻井液动态除硫效果监测装置。

背景技术

常温时，硫化氢是一种无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体。人体对硫化氢的生理反应比较明显，人的鼻子可以嗅到空气中含量百万分之一（1ppm）的硫化氢气体的存在。但当硫化氢浓度达到4.6ppm，会使人的嗅觉钝化。人吸入70～150mg/m3（50～100ppm）1～2小时，出现呼吸道及眼刺激症状，吸2～5分钟后嗅觉疲劳，不再闻到臭气。吸入300mg/m3（200ppm）1小时，6～8分钟出现眼急性刺激症状，稍长时间接触引起肺水肿。吸入760mg/m3（500ppm）15～60分钟，发生肺水肿、支气管炎及肺炎、头痛、头昏、步态不稳、恶心、呕吐。吸入1000mg/m3(700ppm)数秒钟，很快出现急性中毒，呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。如果硫化氢在空气中的含量达到100ppm以上，嗅觉会迅速钝化，而得出空气中不含硫化氢的不可靠的判断，最终引发危险。

在石油天然气的开采过程中，井喷和溢流现象比较常见。虽然现在防止此类事故的技术日益成熟，但是不可避免出现开采遇含硫化氢气体层位的环境。国家在油气开采行业中，针对相关问题都做出了相关的规定，如在含硫化氢地区作业和油气生产时，所有生产作业人员都应该接受硫化氢防护的培训；硫化氢作业现场应安装硫化氢报警系统，该系统应该能声、光报警，并能保证整个作业区的人员都能听到和看到。来访人员和其他非定期派遣人员在进入硫化氢危险区之前，应接受临时安全培训，并在受过培训人员的随同下，才允许进入危险区。

在钻井过程中钻遇含硫化氢层位时，一般都会采用含除硫剂的钻井液进行钻进。而如何确保钻井液能够完全且为浪费资源的情况下吸收逸出的硫化氢气体是很有必要的。但目前尚无在动态状态下实施的精确检测钻井液吸收硫化氢气体的效果的设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在钻井的动态状态下精确检测钻井液吸收硫化氢气体效果的钻井液动态除硫效果监测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：钻井液动态除硫效果监测装置，包括依次连接的储气罐、气液混合罐、气液分离罐和气体测量罐，其中气液混合罐还与钻井液储存罐连接，所述气液混合罐由内罐和外罐内外套接构成，内罐的顶部和外罐的顶部均密封，内罐通过设置于内罐底部的开口与外罐相通，储气罐通过储气罐排气管与气液混合罐的外罐相通，钻井液储存罐通过钻井液储存罐排液管与气液混合罐的内罐相通，所述储气罐的储气罐排气管上设置有储气罐流量计，钻井液储存罐的钻井液储存罐排液管上设置有钻井液流量计，气液分离罐和气体测量罐上均设置有刻度。

进一步的是，还包括与气体测量罐相通的废气处理罐，所述废气处理罐内设置有碱性液体，气体测量罐的气体测量罐排气管的管口浸入到所述废气处理罐的碱性液体内。

进一步的是，储气罐的储气罐出气管与储气罐排气管之间设置有储气罐排气泵，储气罐排气管与储气罐之间增设有储气罐回气罐。

进一步的是，储气罐内设置有储气罐活塞，所述储气罐活塞通过储气罐插销固定，储气罐出气管穿过所述储气罐活塞与储气罐相通。

进一步的是，钻井液储存罐的钻井液储存罐出液管与钻井液储存罐排液管之间设置有钻井液排液泵。

进一步的是，气液分离罐内设置有气液分离罐活塞，所述气液分离罐活塞通过气液分离罐插销固定，气液分离罐出气管穿过气液分离罐活塞与气液分离罐相通。

进一步的是，气体测量罐内设置有气体测量罐活塞,所述气体测量罐活塞通过气体测量罐插销固定，气体测量罐出气管穿过气体测量罐活塞与气体测量罐相通。

本实用新型的有益效果是：在将硫化氢气体与其它不被钻井也吸收的气体收集完毕后，将所述混合气体储存于储气罐内。通过将储气罐内的混合气体通向气液混合罐的外罐，将钻井液储存罐的钻井液通向气液混合罐的内罐，让混合气体与钻井液在气液混合罐内充分混合，并实现钻井液将硫化氢气体充分吸收。待吸收充分后将钻井液和混合气体从气液混合罐一起排出到气液分离罐内，在气液分离罐内将已充分吸收硫化氢气体的钻井液与已几乎不再含有硫化氢气体的混合气体分离，并测量出气液分离罐内的钻井液体积。对于从气液分离罐分离处的几乎不再含有硫化氢气体的混合气体则被排入到气体测量罐，并最终测量出其它气体的体积。至此，即可从储气罐流量计、钻井液流量计、气液分离罐和气体测量罐上的刻度得出具体的数值，并最终计算得出动态情况下钻井液除硫效果的最终参数。本实用新型可以用于在动态情况下检测钻井液的除硫化氢的效果。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

图中标记为：储气罐1、储气罐活塞11、储气罐插销111、储气罐出气管12、储气罐出气管阀121、储气罐排气泵13、储气罐排气管14、储气罐流量计141、储气罐回气管15、储气罐回气管阀151、气液混合罐2、内罐21、外罐22、气液混合罐排出管23、气液混合罐排出管阀231、钻井液储存罐3、钻井液储存罐出液管31、钻井液储存罐出液管阀311、钻井液排液泵32、钻井液储存罐排液管33、钻井液流量计331、钻井液储存罐回液管34、钻井液储存罐回液管阀341、气液分离罐4、气液分离罐活塞41、气液分离罐插销411、气液分离罐出气管42、气液分离罐出气管阀421、气体测量罐5、气体测量罐活塞51、气体测量罐插销511、气体测量罐出气管52、气体测量罐出气管阀521、剩余气体硫化氢浓度监测仪522、气体测量罐排气管523、废气处理罐6。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示的钻井液动态除硫效果监测装置，括依次连接的储气罐1、气液混合罐2、气液分离罐4和气体测量罐5，其中气液混合罐2还与钻井液储存罐3连接，所述气液混合罐2由内罐21和外罐22内外套接构成，内罐21的顶部和外罐22的顶部均密封，内罐21通过设置于内罐21底部的开口与外罐22相通，储气罐1通过储气罐排气管14与气液混合罐2的外罐22相通，钻井液储存罐3通过钻井液储存罐排液管33与气液混合罐2的内罐21相通，所述储气罐1的储气罐排气管14上设置有储气罐流量计141，钻井液储存罐3的钻井液储存罐排液管33上设置有钻井液流量计331，气液分离罐4和气体测量罐5上均设置有刻度。

在实际应用时，需要将待检测的混合气体储存于储气罐1内，通过储气罐排气管14将混合气体输送到气液混合罐2的外罐22，其流量大小可以通过储气罐出气管阀121调节。与此同时，将钻井液储存罐3内的钻井液通过钻井液储存罐排液管33输送到气液混合罐2的内罐21，其流量大小可以通过钻井液储存罐出液管阀311调节。在气液混合罐2内，混合气体中的硫化氢气体充分被钻井液吸收。下一步的，已吸收硫化氢的钻井液与几乎不含有硫化氢的混合气体均通过气液混合罐排出管23排出并输送到气液分离罐4内，其间流量大小可以通过气液混合罐排出管阀231调节。在气液分离罐4内，钻井液被保留，并通过所述气液分离罐4上刻度测量出钻井液体积。对于几乎不含硫化氢气体的混合气体则通过气液分离罐出气管42排出并进入到气体测量罐5内，其流速大小可以通过气液分离罐出气管阀421调节。气体测量罐5可以通过设置其上的刻度测出几乎不含硫化氢气体的体积。

在完成上述检测后，依次获得储气罐流量计141、钻井液流量计331、气液分离罐4和气体测量罐5上刻度的读数，即可计算得出钻井液吸收硫化氢的效果：

检测用的含硫化氢气体与钻井液体积是根据钻井液返排时间内，排出的含硫化氢气体和循环的钻井液体积比确定。假设现场中T时间内钻井液循环量和气体排出量分别为VL0和VG0，实验室所用的钻井液和混合气体为VL1和VG1，则VL0/VG0=VL1/VG1；

混合气体中硫化氢浓度为ρ0；

检测的剩余气体硫化氢浓度为ρ1；

由于本检测方法是基于微量硫化氢（浓度小于100ppm）而设计的，所以气体前后变化差异很小可以忽略；

最后可以求得该钻井液的除硫效果为：η=（ρ0-ρ1）/ρ0×100%

至此，在获得消耗的钻井液体积和实际吸收的硫化氢气体后，即可评价钻井液吸收硫化氢气体效率的最后结果。

为了将气体测量罐5内可能残余的硫化氢气体除尽，保证检测人员安全，可以选择如下方案：还包括与气体测量罐5相通的废气处理罐6，所述废气处理罐6内设置有碱性液体，气体测量罐5的气体测量罐排气管523的管口浸入到所述废气处理罐6的碱性液体内。增设的剩余气体硫化氢浓度监测仪522可以得出排入到废气处理罐6内的气体量，从而给予检测人员相关的参数。

为了在储气罐1排出气体太多，而出现储气罐出气管12压力过高时实现自我保护，可以选择这样的方案：储气罐1的储气罐出气管12与储气罐排气管14之间设置有储气罐排气泵13，储气罐排气管14与储气罐1之间增设有储气罐回气管15。储气罐排气泵13可以让混合气体充分的输送出储气罐1，而储气罐回气管15则让过多的混合气体回流到储气罐1内，整个过程可以通过储气罐出气管阀121、储气罐排气泵13、储气罐回气管阀151配合控制。

上述回流泄压的构思也可以应用于钻井液储存罐3，如图1所示，钻井液排液泵32、钻井液储存罐回液管34、钻井液储存罐回液管阀341均可以设置于钻井液储存罐3对应的管路上，实现回流泄压的目的。

为了让钻井液顺利的排出，可以在钻井液储存罐3的钻井液储存罐出液管31与钻井液储存罐排液管33之间设置钻井液排液泵32。增设的钻井液排液泵32可以大功率的将钻井液排出进行测试，从而大大缩减检测时间，提高检测效率。

为了简化储气罐1内部构造，可以选择如下方案：储气罐1内设置有储气罐活塞11，所述储气罐活塞11通过储气罐插销111固定，储气罐出气管12穿过所述储气罐活塞11与储气罐1相通。如图1所示，储气罐出气管12穿过所述的储气罐活塞11，让混合气体通过储气罐出气管12输送出去。同时，通过储气罐插销111将储气罐活塞11固定在制定位置，方便检测者操作。选用储气罐活塞11可以经济的将混合气体排出，也可以结合设置于储气罐1上的刻度来获取混合气体的排出量。

基于与上述方案相同的构思，可以选择这样的方案：气液分离罐4内设置有气液分离罐活塞41，所述气液分离罐活塞41通过气液分离罐插销411固定，气液分离罐出气管42穿过气液分离罐活塞41与气液分离罐4相通。气液分离罐4选用上述方案可以经济又快捷的获取钻井液的体积。

同样的，沿用同样的思想，将其应用于气体测量罐5，可以选择如下方案：气体测量罐5内设置有气体测量罐活塞51，所述气体测量罐活塞51通过气体测量罐插销511固定，气体测量罐出气管52穿过气体测量罐活塞51与气体测量罐5相通。同样的，也可以获得几乎不含硫化氢气体的剩余混合气体的体积，从而为最后的计算获取参数。

Claims (7)

1.钻井液动态除硫效果监测装置，其特征在于：包括依次连接的储气罐（1）、气液混合罐（2）、气液分离罐（4）和气体测量罐（5），其中气液混合罐（2）还与钻井液储存罐（3）连接，所述气液混合罐（2）由内罐（21）和外罐（22）内外套接构成，内罐（21）的顶部和外罐（22）的顶部均密封，内罐（21）通过设置于内罐（21）底部的开口与外罐（22）相通，储气罐（1）通过储气罐排气管（14）与气液混合罐（2）的外罐（22）相通，钻井液储存罐（3）通过钻井液储存罐排液管（33）与气液混合罐（2）的内罐（21）相通，所述储气罐（1）的储气罐排气管（14）上设置有储气罐流量计（141），钻井液储存罐（3）的钻井液储存罐排液管（33）上设置有钻井液流量计（331），气液分离罐（4）和气体测量罐（5）上均设置有刻度。

2.如权利要求1所述的钻井液动态除硫效果监测装置，其特征在于：还包括与气体测量罐（5）相通的废气处理罐（6），所述废气处理罐（6）内设置有碱性液体，气体测量罐（5）的气体测量罐排气管（523）的管口浸入到所述废气处理罐（6）的碱性液体内。

3.如权利要求1或2所述的钻井液动态除硫效果监测装置，其特征在于：储气罐（1）的储气罐出气管（12）与储气罐排气管（14）之间设置有储气罐排气泵（13），储气罐排气管（14）与储气罐（1）之间增设有储气罐回气管（15）。

4.如权利要求3所述的钻井液动态除硫效果监测装置，其特征在于：储气罐（1）内设置有储气罐活塞（11），所述储气罐活塞（11）通过储气罐插销（111）固定，储气罐出气管（12）穿过所述储气罐活塞（11）与储气罐（1）相通。

5.如权利要求1或2所述的钻井液动态除硫效果监测装置，其特征在于：钻井液储存罐（3）的钻井液储存罐出液管（31）与钻井液储存罐排液管（33）之间设置有钻井液排液泵（32）。

6.如权利要求1或2所述的钻井液动态除硫效果监测装置，其特征在于：气液分离罐（4）内设置有气液分离罐活塞（41），所述气液分离罐活塞（41）通过气液分离罐插销（411）固定，气液分离罐出气管（42）穿过气液分离罐活塞（41）与气液分离罐（4）相通。

7.如权利要求7所述的钻井液动态除硫效果监测装置，其特征在于：气体测量罐（5）内设置有气体测量罐活塞（51），所述气体测量罐活塞（51）通过气体测量罐插销(511)固定，气体测量罐出气管（52）穿过气体测量罐活塞(51)与气体测量罐（5）相通。

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