CN209053575U - 一种自升降脱气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自升降脱气装置，包含：脱气器和液位检测装置，浸入设置在钻井液中；升降装置，与脱气器相连设置；气源；压力检测控制器，分别与升降装置、液位检测装置、气源以及外部大气通过管线连接；液位检测装置的内部压力随钻井液升高而增大，使压力检测控制器控制气源与升降装置连通，驱动升降装置带动脱气器上升，使脱气器浸入钻井液内的深度不变；液位检测装置的内部压力随钻井液降低而减小，使压力检测控制器控制升降装置与外部大气连通，驱动升降装置带动脱气器下降，使脱气器浸入钻井液内的深度不变。本实用新型实现脱气器随钻井液液位高低波动的动态调整，达到定量脱气的目的，结构简单轻便，可靠性高。

Description

一种自升降脱气装置

技术领域

本实用新型涉及一种脱气装置，具体是指一种能够根据钻井液液位波动而自动调节升降以维持脱气量恒定的脱气装置，属于石油钻井现场地质录井工程的技术领域。

背景技术

目前，气测录井一直是油气勘探录井中的核心，而钻井液的脱气处理取样则是气测录井的前级过程。因此，对钻井液脱气取样的定量化程度的高低直接关系到气测录井定量化的水平，以及后续油气评价的准确性和可靠性。

现有技术中，气测录井过程中常用的钻井液脱气装置，是通过搅拌脱气的方式破碎钻井液并分离出其中的气体。这种方式极易受到钻井液液位高低波动的影响，导致钻井液的脱气处理量无法恒定，进而影响整体的脱气效果和后续的气测评价。

为改善这一状况，目前气测录井中常用的定量方法包括：一是采用定量脱气器，二是采用浮子式脱气器。其中，前者需要额外的软管泵等钻井液采样装置，不仅成本高，而且钻井液处理量小。后者则需要依靠脱气器本身的浮力，因此导致脱气器体积很大，在很多工况下无法使用。

基于上述，本实用新型提出了一种新型的自升降脱气装置，根据钻井液液位波动，自动调节脱气装置的升降，使得其与以钻井液液位始终保持一直，从而维持钻井液脱气量的恒定，有效解决现有技术中存在的缺点和限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自升降脱气装置，可以实现脱气器随钻井液液位高低波动的动态调整，达到定量脱气的目的，结构简单轻便，可靠性高。

为实现上述目的，本实用新型提供一种自升降脱气装置，包含：脱气器，浸入设置在钻井液中；升降装置，与脱气器相连设置；液位检测装置，浸入设置在钻井液中；气源；压力检测控制器，分别与升降装置、液位检测装置、气源以及外部大气通过管线连接；

液位检测装置的内部压力随钻井液的液位升高而线性增大，并传输至压力检测控制器，使其控制气源与升降装置连通，驱动升降装置并带动脱气器上升，使脱气器浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定；

液位检测装置的内部压力随钻井液的液位降低而线性减小，并传输至压力检测控制器，使其控制升降装置与外部大气连通，驱动升降装置并带动脱气器下降，使脱气器浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。

所述的自升降脱气装置还包含安装支架，所述的升降装置固定安装在该安装支架上。

所述的液位检测装置为形状规则的罩筒，与脱气器固定连接。

所述的液位检测装置的内部容积大于其与压力检测控制器相连的管线容积，使其内部压力的变化与钻井液的液位高低的变化成线性正相关。

所述的压力检测控制器包含：压力源端，通过管线与气源连通；负载输出端，通过管线与升降装置连通；放空端，通过气阻与外部大气连通；压力测量端，通过管线与液位检测装置连通，接收液位检测装置的内部压力；动作机构，根据接收到的液位检测装置的内部压力的变换进行上下移动；阀芯，与动作机构固定连接并随之上下移动，实现压力源端、负载输出端和放空端之间的二位三通切换。

当所述的压力测量端接收到的液位检测装置的内部压力的变化大于等于1kPa，动作机构对应上下移动。

当压力测量端接收到的液位检测装置的内部压力增大且至少大于外部大气压力1kPa时，动作机构带动阀芯下移，使阀芯堵住放空端，连通气源与升降装置；当压力测量端接收到的液位检测装置的内部压力减小且与外部大气压力差值小于1 kPa时，动作机构带动阀芯上移，使阀芯堵住压力源端，连升降装置与外部大气。

所述的气源采用压缩钢瓶或空气压缩机，且该气源上设置有气体减压部件和/或气体过滤部件。

当气源与升降装置连通时，由气源提供的压力气体驱动升降装置上升，带动脱气器向上移动，使脱气器的高度随钻井液的液位升高而上升，确保其浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定；当升降装置与外部大气连通时，升降装置内的压力气体经过与压力检测控制器的放空端相连的气阻释放，并带动脱气器向下移动，使脱气器的高度随钻井液的液位降低而下降，确保其浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。

综上所述，本实用新型所述的自升降脱气装置，结构简单轻便，可靠性高，通过自动调节脱气器的高低位置，使之始终与钻井液液位保持一致，从而保证钻井液的处理量始终恒定，达到定量脱气的目的。本实用新型有效提升钻井液气体预处理的定量化水平，为后续的气测录井、以及油气解释评价提供有力的前级技术保障支撑。

本实用新型无需任何电控设备，在需要防爆的现场工况下，不需要额外设置电控防爆措施，极大地节省了空间和重量，方便现场的安装和维护。

附图说明

图1为本实用新型中的自升降脱气装置在钻井液液位升高时的动作示意图；

图2为本实用新型中的自升降脱气装置在钻井液液位下降时的动作示意图。

具体实施方式

以下结合图1和图2，通过优选实施例对本实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

如图1和图2所示，为本实用新型提供的自升降脱气装置，包含：脱气器5，浸入设置在钻井液7中；升降装置4，与脱气器5相连设置；液位检测装置2，浸入设置在钻井液7中；气源3；压力检测控制器1，分别与升降装置4、液位检测装置2、气源3以及外部大气通过管线连接；

如图1所示，液位检测装置2的内部压力随钻井液7的液位升高而线性增大，并传输至压力检测控制器1，使其控制气源3与升降装置4连通，由气源3提供的压力气体驱动升降装置4上升，一并带动脱气器5向上移动，使脱气器5的高度随钻井液7的液位升高而上升，确保其浸入钻井液7内的深度不变，维持脱气量恒定；

如图2所示，液位检测装置2的内部压力随钻井液7的液位降低而线性减小，并传输至压力检测控制器1，使其控制升降装置4与外部大气连通，升降装置4因其内部的压力气体释放而下降，一并带动脱气器5向下移动，使脱气器5的高度随钻井液7的液位降低而下降，确保其浸入钻井液7内的深度不变，维持脱气量恒定。

进一步，所述的自升降脱气装置还包含安装支架6，所述的升降装置4固定安装在该安装支架6上，为自升降脱气装置提供牢固的现场安装环境。

进一步，所述的液位检测装置2为形状规则的罩筒，与脱气器5固定连接，内部容积远远大于其与压力检测控制器1相连的管线容积，确保其内部压力的变化与钻井液7的液位高低的变化成线性正相关。

所述的液位检测装置2的材质不限，通常采用不锈钢、或铁等坚固耐腐蚀的材质制成。

本实用新型的优选实施例中，所述的液位检测装置2为一个由不锈钢制成的圆柱形罩筒，其通过连接机构与脱气器5固定连接（图中未示）。进一步，该液位检测装置2固定在脱气器5上的位置高低可调。

进一步，所述的压力检测控制器1包含：压力源端13，通过管线与气源3连通；负载输出端14，通过管线与升降装置4连通；放空端15，通过气阻16与外部大气连通；压力测量端17，通过管线与液位检测装置2连通，接收液位检测装置2的内部压力；动作机构11，设置在压力测量端17的下方，根据接收到的压力变换上下移动；阀芯12，与动作机构11固定连接并随之上下移动，实现压力源端13、负载输出端14和放空端15之间的二位三通切换。

其中，所述的阀芯12在上下移动的过程中，使得压力源端13与负载输出端14连通，即气源3与升降装置4连通；或者使得负载输出端14与放空端15连通，即升降装置4与外部大气连通。

本实用新型中，所述的压力检测控制器1是一个采用气动控制原理实现的压力信号放大执行器，其能够根据钻井液7的液位高低变化而引起的液位检测装置2内部压力的微小变化，实现压力源端13、负载输出端14和放空端15之间的二位三通切换。

具体的，当压力测量端17接收到的液位检测装置2的内部压力增大时（大于外部大气压力1kPa），说明钻井液7的液位升高，液位检测装置2内的体积较小，此时增大的压力使得动作机构11同时带动阀芯12向下移动，使阀芯12堵住放空端15，连通气源3与升降装置4；当压力测量端17接收到的液位检测装置2的内部压力减小，且当压力测量端17的压力绝对值小于外部大气压与1 kPa的和时，即压力测量端17的压力与外部大气压力的差值小于1kPa时，说明钻井液7的液位降低，液位检测装置2内的体积增大，此时减小的压力使得动作机构11同时带动阀芯12向上移动，使阀芯12堵住压力源端13，连升降装置4与外部大气。

在本实用新型的优选实施例中，当由钻井液7的液位波动引起压力测量端17处的压力变化时，一般这个压力变化只需达到1kPa，动作机构11就会有相应的动作反应，继而压力检测控制器1就能通过压力反馈控制功能实现对于脱气器5的升降控制，以确保其浸入钻井液7内的深度不变，从而维持脱气量恒定。

进一步，所述的气源3为整体的自升降脱气装置提供空气动力，优选的可采用压缩钢瓶、或采用空气压缩机等实现。并且该气源3上设置有气体减压部件和/或气体过滤部件，对于输入自升降脱气装置的气体预先进行减压和过滤。

进一步，所述的脱气器5为现有技术中气测录井现场常规使用的气体脱气处理装置，由防爆电机、或防爆气动马达提供动力。

进一步，所述的升降装置4采用气驱动元件配合机械结构联动构成，当提供压力气体时上升，当压力气体释放（放气）时下降。在本实用新型的优选实施例中，所述的升降装置4采用气动肌腱实现，压力气体驱动后收缩提升。

因此，如图1所示，当气源3与升降装置4连通时，由气源3提供的压力气体驱动升降装置4上升，带动脱气器5向上移动，使脱气器5的高度随钻井液7的液位升高而上升，确保其浸入钻井液7内的深度不变，维持脱气量恒定；如图2所示，当升降装置4与外部大气连通时，升降装置4内的压力气体经过与压力检测控制器1的放空端15相连的气阻16缓慢释放，并带动脱气器5向下移动，使脱气器5的高度随钻井液7的液位降低而下降，确保其浸入钻井液7内的深度不变，维持脱气量恒定。其中，调整气阻16可以保证整个自升降脱气装置的耗气量在一个合理范围内。

本实用新型提供的自升降脱气装置，其具体工作原理及工作过程如下所述：如图1所示，当钻井液7的液位升高、或脱气器5的高度下降时，液位检测装置2内的体积减小，内部压力增大，并传输至压力检测控制器1压力测量端17，推动动作机构11带动阀芯12下移，使阀芯堵住放空端15并连通气源3与升降装置4，气源3提供的压力气体驱动升降装置4带动脱气器5向上移动，使脱气器5的高度随钻井液7的液位降低而下降，确保其浸入钻井液7内的深度不变，维持脱气量恒定。

如图2所示，当钻井液7的液位下降、或脱气器5的高度上升时，液位检测装置2内的体积增大，内部压力减小，并传输至压力检测控制器1压力测量端17，推动动作机构11带动阀芯12上移，使阀芯堵住压力源端13并连通大气与升降装置4，升降装置4内的压力气体通过压力检测控制器1的放空端15向外释放，带动脱气器5向上移动，使脱气器5的高度随钻井液7的液位降低而下降，确保其浸入钻井液7内的深度不变，维持脱气量恒定。

随后，钻井液7的液位又将上升，因此，自升降脱气装置始终处在图1和图2的动态平衡中。由于压力检测控制器1的压力测量端17的动作机构11十分灵敏，在压力变化达到1kPa时，就可以确保自升降脱气装置对钻井液7的液位波动响应并启动调整，基本无滞后。

并且，本实用新型所述的自升降脱气装置，根据现场实际工况需要，可以通过调节脱气器5浸入钻井液7中的深度，进而改变脱气器5在单位时间内处理的钻井液的流量。

综上所述，本实用新型所述的自升降脱气装置，结构简单轻便，可靠性高，采用了全新的定量脱气方式，通过自动调节脱气器的高低位置，使之始终与钻井液液位保持一致（即脱气器与钻井液的相对高度保持恒定），从而保证钻井液的处理量始终恒定，达到定量脱气的目的，并可实现与常规脱气器相同的大流量钻井液的定量取样脱气。本实用新型有效提升钻井液气体预处理的定量化水平，为后续的气测录井、以及油气解释评价提供有力的前级技术保障支撑。

本实用新型在现有常规的脱气装置的基础上，仅需很小部分的改造就能实现定量脱气的功能。由于全套系统受气动控制，无任何电控设备，在需要防爆的现场工况下，不需要额外设置电控防爆措施，极大地节省了空间和重量，方便现场的安装和维护。

尽管本实用新型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实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种自升降脱气装置，其特征在于，包含：

脱气器，浸入设置在钻井液中；

升降装置，与脱气器相连设置；

液位检测装置，浸入设置在钻井液中；

气源；

压力检测控制器，分别与升降装置、液位检测装置、气源以及外部大气通过管线连接；

液位检测装置的内部压力随钻井液的液位升高而线性增大，并传输至压力检测控制器，使其控制气源与升降装置连通，驱动升降装置并带动脱气器上升，使脱气器浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定；

液位检测装置的内部压力随钻井液的液位降低而线性减小，并传输至压力检测控制器，使其控制升降装置与外部大气连通，驱动升降装置并带动脱气器下降，使脱气器浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。

2.如权利要求1所述的自升降脱气装置，其特征在于，还包含安装支架，所述的升降装置固定安装在该安装支架上。

3.如权利要求1所述的自升降脱气装置，其特征在于，所述的液位检测装置为形状规则的罩筒，与脱气器固定连接。

4.如权利要求3所述的自升降脱气装置，其特征在于，所述的液位检测装置的内部容积大于其与压力检测控制器相连的管线容积，使其内部压力的变化与钻井液的液位高低的变化成线性正相关。

5.如权利要求1所述的自升降脱气装置，其特征在于，所述的压力检测控制器包含：

压力源端，通过管线与气源连通；

负载输出端，通过管线与升降装置连通；

放空端，通过气阻与外部大气连通；

压力测量端，通过管线与液位检测装置连通，接收液位检测装置的内部压力；

动作机构，根据接收到的液位检测装置的内部压力的变换进行上下移动；

阀芯，与动作机构固定连接并随之上下移动，实现压力源端、负载输出端和放空端之间的二位三通切换。

6.如权利要求5所述的自升降脱气装置，其特征在于，当所述的压力测量端接收到的液位检测装置的内部压力的变化大于等于1kPa，动作机构对应上下移动。

7.如权利要求5所述的自升降脱气装置，其特征在于，当压力测量端接收到的液位检测装置的内部压力增大且至少大于外部大气压力1 kPa时，动作机构带动阀芯下移，使阀芯堵住放空端，连通气源与升降装置；

当压力测量端接收到的液位检测装置的内部压力减小且与外部大气压力的差值小于1kPa时，动作机构带动阀芯上移，使阀芯堵住压力源端，连升降装置与外部大气。

8.如权利要求1所述的自升降脱气装置，其特征在于，所述的气源采用压缩钢瓶或空气压缩机，且该气源上设置有气体减压部件和/或气体过滤部件。

9.如权利要求7所述的自升降脱气装置，其特征在于，当气源与升降装置连通时，由气源提供的压力气体驱动升降装置上升，带动脱气器向上移动，使脱气器的高度随钻井液的液位升高而上升，确保其浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定；

当升降装置与外部大气连通时，升降装置内的压力气体经过与压力检测控制器的放空端相连的气阻释放，并带动脱气器向下移动，使脱气器的高度随钻井液的液位降低而下降，确保其浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。