CN203769770U - 一种石油井下随钻气体检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种石油井下随钻气体检测装置，其微气体分离模块接收井下流体，并将井下流体进行脱气脱出气体，微机电红外检测模块将脱出的气体进行检测，输出随钻气体浓度电信号，泥浆脉冲发生器将随钻气体浓度电信号转化为泥浆压力脉冲信号，以编码的形式传输至地面测量系统，压力传感器将泥浆压力脉冲信号转换成模拟信号，通过有线或者无线的方式传输至地面接收模块，地面接收模块将模拟信号处理为数字信号，上位机将数字信号转换成随钻气体浓度，并按照井深数据，形成对应井深的随钻气体浓度数据。该石油井下随钻气体检测装置实现随钻气体的井下随钻检测，为钻井过程中提供了快速的参考依据。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气勘探开发领域，特别是涉及到一种石油井下随钻气体检测装置。
背景技术
石油钻井的过程中，甲烷、二氧化碳和硫化氢气体的检测是一项重要的内容，一方面是有助于油气发现，另一方面是有助于安全钻井。
目前的甲烷检测主要是在地面通过气相色谱分析来实现，甲烷气体通过环空钻井液返至井口已经经过了一定的滞后时间，并且携带的油气信息准确性也会受到影响，而地面气相色谱分析还需要借助大量的外围辅助设备，且具有周期性，做不到实时检测，随着钻井速度越来越快，对气体分析的周期性要求越来越严格。所以，将现场甲烷检测由地面转向井下，利用井下甲烷气体传感器对井下甲烷进行随钻检测，做到早发现，早分析，对油气发现意义重大。
目前二氧化碳气体的检测主要是在地面上进行，通过非分光红外原理的方式检测地面钻井液中二氧化碳气体的含量。当钻头打开地层后，地层中的二氧化碳气体侵入钻井液，通过钻具与井筒的环形空间而达到地面，这个过程存在一定的滞后时间。随着钻井技术的飞速发展，这种问题日益明显。
常规硫化氢气体检测方法为应用电化学传感器在地面检测钻井液气体中的硫化氢，由于硫化氢气体从井底上返至地面需要一定的时间，硫化氢气体的检测从而存在滞后性。
在申请号为CN201080064837.2的专利申请中，提到了一种“二氧化碳和硫化氢的井下光谱探测”，其特征在于一种探测井下环境中二氧化碳的方法，包括：将井下工具放置到井孔中，将井下流体试样提供到井下工具中，通过用光源发射出的具有足够波长的光来照射井下流体试样，分析井下工具中的井下流体试样，以探测二氧化碳，通过用光源发射出的具有足够波长的光来照射井下流体试样，探测与流体试样互相作用的光；以及测量探测到的光，以产生一定范围的数据点，所述数据点表示试样中存在的二氧化碳的量。此专利所述内容为，红外光直接照射井下流体试样，通过检测照射后的光的变化从而检测试样中二氧化碳气体的含量。此专利存在的问题是钻井液、地层流体等井下流体存在非透明流体，从而对于通过直接照射测量二氧化碳气体含量有一定的难度。另外硫化氢气体极易与水相溶，从而对于通过直接照射测量硫化氢气体含量有一定的难度。
为此我们发明了一种新的石油井下随钻气体检测装置，解决了以上技术问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种适用于石油井下进行甲烷、二氧化碳、硫化氢气体检测的石油井下随钻气体检测装置。
本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：
该石油井下随钻气体检测装置包括井下测量系统和地面测量系统，该井下测量系统包括微气体分离模块、微机电红外检测模块和泥浆脉冲发生器，该地面测量系统包括压力传感器、地面接收模块和上位机，该微气体分离模块接收井下流体，并将井下流体进行脱气脱出气体，该微机电红外检测模块连接于该微气体分离模块，并将脱出的气体进行检测，输出随钻气体浓度电信号，该泥浆脉冲发生器将随钻气体浓度电信号转化为泥浆压力脉冲信号，以编码的形式传输至该地面测量系统，该压力传感器将泥浆压力脉冲信号转换成模拟信号，通过有线或者无线的方式传输至该地面接收模块，该地面接收模块连接于该压力传感器，将模拟信号处理为数字信号，该上位机连接于该地面接收模块，并将数字信号转换成随钻气体浓度，并按照井深数据，形成对应井深的随钻气体浓度数据。
本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：
该井下测量系统还包括高温电池模块，该高温电池模块连接于该微机电红外检测模块、该泥浆脉冲发生器和该微气体分离模块，并为其供电。
该地面测量系统还包括井深跟踪模块，该井深跟踪模块连接于该上位机，并传输井深数据给该上位机。
该地面接收模块进行A/D转换、降噪、滤波处理，以将模拟信号处理为数字信号。
该上位机显示对应井深的随钻气体浓度数据。
井下流体包括地层流体、井下环空钻井液中的一种，以及它们的组合。
该石油井下随钻气体检测装置检测的随钻气体为甲烷。
当检测的为甲烷时，该微机电红外检测模块采用窄带红外光源，窄带红外光源波长范围为3200nm～3400nm。
该石油井下随钻气体检测装置检测的随钻气体为二氧化碳。
当检测的为二氧化碳时，该微机电红外检测模块采用窄带红外光源，窄带红外光源波长范围为4200nm～4500nm。
该石油井下随钻气体检测装置检测的随钻气体为硫化氢。
当检测的为硫化氢时，该微机电红外检测模块采用采用窄带红外光源，窄带红外光源波长范围为2500nm～3000nm,3500nm～4500nm和7000～8000nm。
本实用新型中的石油井下随钻气体检测装置，将微机电红外气体检测、微气体分离装置、泥浆脉冲传输、高温电池供电及井下短节封装工艺等功能融合在一起，同时将随钻气体测量结果与井深进行对应，形成完整的在线式井下随钻气体检测系统。本实用新型可以快速地、在线地对井下甲烷、二氧化碳、硫化氢气体浓度进行检测，不仅消除了常规地面b检测滞后时间带来的影响，提高了随钻的检测速度，对于油气勘探开发的安全具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本实用新型的石油井下随钻气体检测装置的一具体实施例的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本实用新型的石油井下随钻气体检测装置的结构图。该石油井下随钻气体检测装置包括井下测量系统9和地面测量系统10。井下测量系统9由微气体分离模块1、微机电红外检测模块2、泥浆脉冲发生器3和高温电池模块4组成。地面测量系统10由压力传感器5、地面接收模块6、上位机7和井深跟踪模块8组成。
微气体分离模块1接收井下流体，并将井下流体进行脱气脱出气体。微机电红外检测模块2连接于微气体分离模块1，并将脱出的气体进行检测，输出随钻气体浓度电信号。泥浆脉冲发生器3将随钻气体浓度电信号转化为泥浆压力脉冲信号，以编码的形式传输至地面测量系统10。高温电池模块4连接于井下测量系统9中微机电红外检测模块2、泥浆脉冲发生器3、微气体分离模块1，并为井下测量系统9中微机电红外检测模块2、泥浆脉冲发生器3、微气体分离模块1供电。
地面测量系统10中的压力传感器5将泥浆压力脉冲信号转换成模拟信号，通过有线或者无线的方式传输至地面接收模块6。地面接收模块6连接于压力传感器5，并进行A/D转换、降噪、滤波等处理，将模拟信号处理为数字信号。井深跟踪模块8连接于上位机7，并传输井深数据给上位机7。 上位机7连接于地面接收模块6，并将数字信号转换成随钻气体浓度，并按照井深跟踪模块8提供的井深数据，形成对应井深的随钻气体浓度数据并显示，其中，数字信号的位数取决于A/D转换器的精度。
井下流体包括地层流体、井下环空钻井液中的一种，以及它们的组合。
当检测的为甲烷时，微机电红外检测模块2采用窄带红外光源，窄带红外光源波长范围为3200nm～3400nm，产生随钻气体浓度数据的点，特征在于选择以下组群：约3300nm。
当检测的为二氧化碳时，微机电红外检测模块2采用窄带红外光源，窄带红外光源特征在于，其波长范围为4200nm～4500nm，产生二氧化碳气体浓度数据的点，特征在于选择以下组群：约4200nm和约4400nm之间，约4260nm。
当检测的为硫化氢时，微机电红外检测模块2采用窄带红外光源，窄带红外光源特征在于，其波长范围为2500nm～3000nm,3500nm～4500nm和7000～8000nm，产生硫化氢气体浓度数据的点，特征在于选择以下组群：2600nm、约4000nm和约7700nm。
Claims (5)
1.一种石油井下随钻气体检测装置，其特征在于，该石油井下随钻气体检测装置包括井下测量系统和地面测量系统，该井下测量系统包括微气体分离模块、微机电红外检测模块和泥浆脉冲发生器，该地面测量系统包括压力传感器、地面接收模块和上位机，该微机电红外检测模块连接于该微气体分离模块，该地面接收模块连接于该压力传感器，该上位机连接于该地面接收模块。
2. 根据权利要求1所述的一种石油井下随钻气体检测装置，其特征在于，该井下测量系统还包括高温电池模块，该高温电池模块连接于该微机电红外检测模块、该泥浆脉冲发生器和该微气体分离模块，并为其供电。
3.根据权利要求1所述的一种石油井下随钻气体检测装置，其特征在于，该地面测量系统还包括井深跟踪模块，该井深跟踪模块连接于该上位机。
4.根据权利要求1所述的一种石油井下随钻气体检测装置，其特征在于，该上位机显示对应井深的随钻气体浓度数据。
5.根据权利要求1所述的石油井下随钻气体检测装置，其特征在于，该石油井下随钻气体检测装置检测的随钻气体为甲烷、二氧化碳或硫化氢。
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