CN215833073U - 一种录井自动采样分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种录井自动采样分析装置，包括钻井液取样脱气系统、气体分析系统和计算机控制系统；钻井液取样脱气系统包括取样头、取样管线、扰动器、脱气筒和气压控制模块；脱气筒的顶部设有冲淡口和样气口，底部设有脱气泥浆入口，中部设有脱气泥浆出口；冲淡口连接于气压控制模块，样气口连接于气体分析系统；取样头通过取样管线连接于脱气泥浆入口，且取样头高于脱气泥浆入口；扰动器能够搅拌脱气筒内钻井液。有益效果在于：在导入过程中，负压加虹吸的方法取钻井液样品避免气压控制模块长时间工作；此外，由于脱气筒设有与气体分析系统连接的样气口，可第一时间脱出和检测的气体，具有工作效率高、故障率低和检测及时性高的特点。

Description

一种录井自动采样分析装置

技术领域

本实用新型涉及石油录井技术领域，特别涉及一种录井自动采样分析装置。

背景技术

岩屑、地层气采样时是现场录井施工的一项重要内容，岩屑、地层气样品的观察、分析是发现油气层、评价油气层的一个重要途径。在对恢复地下地层的岩性剖面、发现和评价油气层、监控钻井施工安全等方面发挥重要作用。

随着国内外钻井技术的不断提高，钻井工艺不断完善，PDC钻头的全面推广使用，人工捞砂工作强度不断增加，而且人员成本越来越高，为了降低劳动强度、降低安全风险和减少人员成本；又由于勘探开发的难度加大，找油向薄层方向发展，气测资料的作用越来越大，传统的脱气方式及管路延迟长的气体分析方式越来越不适应优快钻井的需要，地层气、岩屑自动采样技术成为现场地质录井的发展方向。

在录井作业中，主要包括具体包括工程录井、地质录井、气测录井、岩屑录井、热解气相色谱录井等系列技术。

岩屑录井主要由人工完成，根据地质要求每钻进1至2米需要与振动筛下取样一次，并进行清洗。为了保证取样的准确性，每个录井队都要专门配置一定数量的工人进行捞取岩屑的工作。

气测录井主要通过采集钻井液中的气态成分并进行分析，通过井口脱气器将包括烃类气体组成气体、一氧化碳和氢气等气体通过管路输送到综合录井仪内用气相色谱仪经行分析，判断地层流体性质，间接对储层经行评价。

目前，国内外综合录井仪均以气测录井为核心，工程录井辅助的方式进行工作，其中气测录井以及工程录井目前有自动化设备，但岩屑录井还以人工检测方式为主。而且目前综合录井房以配置1至2名地质工程师，2名仪器工程师，1名队长的基本配置，以每日换班2次计算，需要至少10人进行操作，且工作强度大，风险高，所以迫切需要对综合录井仪进行自动化改造。

公开号CN106351639A提供一种综合录井一体化设备，包括工程参数传感器、钻井液参数传感器、红外光谱气测录井系统、岩屑录井系统、无线传输系统、采集机与处理机、监视系统、防爆录井舱，综合录井一体化设备安装于钻井现场，内部包含气测录井系统、岩屑录井系统、无线传输系统、采集机与处理机、监视系统、防爆录井舱，外部钻井平台上采用工程参数传感器与钻井液参数传感器采集钻井工程参数，岩屑录井系统通过自动采集岩屑实现岩屑录井，岩屑录井系统可分离气测录井所需的气体，取代原有脱气器，完成气测录井；该实用新型可以自动采集岩屑、气体及工程参数，线路安装简单，岩屑识别准确率高，减小工作人员劳动强度，提高工作人员工作效率。

然而，现有技术钻液抽取需要安装机械取样泵提供动力才能实现的方式，由于钻液混合物的成分和密度不稳定，提供动力的取样泵极易损坏，机械取样泵的维修维护不但造成了对钻井作业的干扰，还会引起录井的漏检和误检，而漏检和误检是录井作业中的重大事故，会造成对该井位油气含量的错误判断，是录井作业不能承受的。

因此，如何提供一种气体分析及时的录井采样分析装置，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种录井自动采样分析装置，在气压控制模块对脱气筒形成负压和正压下，钻井液从脱气筒外部导入或从脱气筒内部导出，实现钻井液取样脱气系统的自清洁，缓解人工维护压力；同时在导入过程中，负压加虹吸的方法取钻井液样品避免气压控制模块长时间工作；此外，由于脱气筒设有与气体分析系统连接的样气口，可第一时间脱出和检测的气体，具有工作效率高、故障率低和检测及时性高的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种录井自动采样分析装置，包括：钻井液取样脱气系统、气体分析系统和计算机控制系统；

所述钻井液取样脱气系统包括：取样头、取样管线、扰动器、脱气筒和气压控制模块；

所述脱气筒的顶部设有冲淡口和样气口，底部设有脱气泥浆入口，中部设有脱气泥浆出口；所述冲淡口连接于所述气压控制模块，所述样气口连接于所述气体分析系统；

所述取样头通过所述取样管线连接于所述脱气泥浆入口，且所述取样头高于所述脱气泥浆入口；

所述扰动器能够搅拌所述脱气筒内钻井液；

所述计算机控制系统能够控制所述气压控制模块使所述脱气筒内形成负压；所述计算机控制系统还能够在钻井液经由所述取样头进入所述取样管线时，控制所述气压控制模块停止使所述脱气筒内形成负压；

所述计算机控制系统还能够控制所述气压控制模块使所述脱气筒内形成正压，钻井液在正压的作用下从所述脱气筒经由所述取样管线和所述取样头排出。

进一步地，所述钻井液取样脱气系统包括还包括：流量传感器；

所述流量传感器设于所述取样管线内，靠近于所述脱泥浆入口处。

进一步地，所述气压控制模块包括：三通阀、充气三通电磁阀、抽气三通电池阀和气泵；

所述抽气三通电池阀的第一端连接于所述三通阀的第一端，第二端连接于所述气泵的第一端，第三端设有进气口；

所述充气三通电磁阀的第一端连接于所述三通阀的第二端，第二端连接于所述气泵的第二端，第三端设有排气口；

所述三通阀的第一端连接于所述冲淡口。

进一步地，所述气压控制模块还包括：单通电磁阀；

所述单通电磁阀连接于所述样气口与所述气体分析系统之间。

进一步地，所述气体分析系统为光谱气体分析系统。

进一步地，还包括：岩屑振动分离系统；

所述岩屑振动分离系统包括：振动箱、岩屑阀门、岩屑导管和脱泥浆阀门；

所述振动箱的入口通过所述脱泥浆阀门连接于所述脱气泥浆出口，出口连接于所述岩屑阀门的一端；所述振动箱的底部还设有激振器；

所述岩屑阀门的另一端连接于所述岩屑导管的进口。

进一步地，还包括：岩屑清洗系统；

所述岩屑清洗系统包括：洗砂筒、清水管线、搅拌器和水泵；

所述清水管线的一端连接所述水泵，另一端连接所述岩屑导管的进口；

所述洗砂筒的进料口连接所述岩屑导管的出口，出料口设有可活动的排砂门；

所述搅拌器设置于所述洗砂筒进料口的上方；

所述洗砂筒包括：洗砂外筒和洗砂内筒，所述洗砂内筒的底部设有废水出口。

进一步地，还包括：岩屑分装系统；

所述岩屑分装系统的进口连接于所述岩屑清洗系统的出口；所述岩屑分装系统包括：砂样盘架、砂样盘和传送机构；

所述砂样盘架的顶部设有接料口，底部靠近于所述传送机构设有输料口；

所述砂样盘设置于所述砂样盘架。

进一步地，所述传送机构包括：传送马达、传送轴和传送带；

所述传送马达联动于所述传送轴；

所述传送带套装于所述传送轴，且所述传送带的起始端靠近于所述输料口。

进一步地，还包括：岩屑图像采集系统和岩屑元素分析系统；

所述岩屑图像采集系统和岩屑元素分析系统均通讯连接于所述计算机控制系统；

所述岩屑图像采集系统包括：微距镜头；

所述岩屑元素分析系统包括：探头；

所述微距镜头和所述探头均位于所述传送带的正上方。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的录井自动采样分析装置，采用负压加虹吸的方法取钻井液样品，通过钻井液取样脱气系统和气体分析系统实现气液分离和气体组成分析，气液分离后的含屑钻井液通过岩屑振动分离系统将岩屑与钻井液分离，并由录井仪信号控制岩屑清洗系统和岩屑分装系统实现自动清洗、装盘，连续获得岩屑样品，从而实现对地层气体、岩屑的自动采样分析。该装置结构简单、体积小、重量轻、故障低和安装维护方便，可以及时准确判断钻遇地层流体性质及地层岩性，有利于油气资源的发现，并有利于预防钻井施工事故的发生，提高油气勘探开发效益。同时改变了传统的人工采集岩屑以及录井防爆房内进行气体分析的方式，保证了岩屑样品的代表性和评价的及时性，并缩短了气体管路延迟时间，气体分析更加及时，极大地减少了现场人员的劳动强度，可替代现场录井岩屑采集人员。与现有技术相比，具有工作效率高、设备故障率低和气体分析及时的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置气压控制模块示意图；

图3为本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置俯视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置洗砂筒的透视结构示意图。

其中，1-脱气筒、101-冲淡口、102-样气口、103-脱气泥浆入口、104-脱气泥浆出口；2-扰动器；3-机壳；4-取样管线；5-气压控制模块、501-抽气三通电磁阀；5011-抽气三通电磁阀进气口；502-气泵；503-充气三通电磁阀；5031-抽气三通电磁阀排气口；504-单通电磁阀；505-三通阀；6-计算机控制系统、601-无线模块；7-气体分析系统；8-岩屑图像采集系统、801-微距镜头；9-岩屑元素分析系统、901-探头；10-传送马达；11-传送带；12-传送轴；13-脱气泥浆阀门；14-减震器；15-激振器；16-振动箱、161-钻井液入口、162-钻井液出口；17-岩屑阀门；18-清水管线；19-搅拌器、191-搅拌马达、192-搅拌杆；20-岩屑导管；21-洗砂筒；22-水泵；23-排砂推拉杆；24-排砂门；25-废水阀门；26-砂样盘架；27-废水管线；28-砂样盘；29-架空槽；30-取样头；31-流量传感器；32-钻井液托盘；33-滤网框；34-滤网；35-岩屑收集筒；211-洗砂外筒、2111-废水出口；212-洗砂内筒。

具体实施方式

本实用新型公开了一种录井自动采样分析装置，采用负压加虹吸的方法取钻井液样品，通过脱气系统、气体分析系统实现气液分离和气体组成分析，气液分离后的含屑钻井液通过岩屑振动分离系统将岩屑与钻井液分离，并由录井仪信号控制岩屑清洗系统和岩屑分装系统实现自动清洗、装盘，连续获得岩屑样品，从而实现对地层气体、岩屑的自动采样分析，具有工作效率高、气体分析及时和故障率低的特点。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置，参见图1和图2，包括：钻井液取样脱气系统、气体分析系统7和计算机控制系统6；

钻井液取样脱气系统包括：取样头30、取样管线4、扰动器2、脱气筒1和气压控制模块5；

脱气筒1的顶部设有冲淡口101和样气口102，底部设有脱气泥浆入口103，中部设有脱气泥浆出口104；冲淡口101连接于气压控制模块5，样气口102连接于气体分析系统7；

取样头30通过取样管线4连接于脱气泥浆入口103，且取样头30高于脱气泥浆入口103；

扰动器2能够搅拌脱气筒1内钻井液；

计算机控制系统6能够控制气压控制模块5使脱气筒1内形成负压；计算机控制系统6还能够在钻井液经由取样头30进入取样管线4时，控制气压控制模块5停止使脱气筒1内形成负压；

计算机控制系统6还能够控制气压控制模块5使脱气筒1内形成正压，钻井液在正压的作用下从脱气筒1经由取样管线4和取样头30排出。

其工作原理为：当井上开始循环钻进时，脱气筒1就能通过气压控制模块5在脱气筒1内形成负压从而吸入待测液体，而后在计算机控制系统6的控制下关闭气压控制模块5，由于架空槽29液面与脱气筒1底部的脱气泥浆入口103存在高度差，钻井液在虹吸的作用下自动流入脱气筒1内，而溶解在钻井液的地层气在扰动器2的作用下被脱出，由于脱气筒1的样气口10连接气体分析系统2，因此能够及时对地层气进行分析。当井上停止进行钻进时，通过计算机控制系统6控制气压控制模块5在脱气筒1内形成正压，脱气筒1中的钻井液在正压的作用下从脱气筒1、取样管线4经取样头30返回架空槽29，完成钻井液取样脱气系统的自清洁。

有益效果在于：在导入过程中，负压加虹吸的方法取钻井液样品避免气压控制模块长时间工作；此外，由于脱气筒设有与气体分析系统连接的样气口，可第一时间脱出和检测的气体，具有工作效率高、故障率低和检测及时性高的特点。本申请仅在开机时采用负压抽取，待泥浆进入脱气装置后，取样主要依靠虹吸作用。本申请可以连续取样，泥浆进入振动分离系统后，待岩屑存储集中一定量后，进入清洗系统进行清洗。本申请的录井自动采样分析装置还包括了钻井液取样脱气系统，使得本装置的集成程度更高，设备移动和操作更加便利，有效的节约了现场操作人员的数量，布置也更加灵活。

值得一提的是，脱气筒1只通过冲淡口101连接压控制模块5，就能得到正压和负压，结构较为精简，当然若是采用多个连接口与压控制模块5从而分别获得正压和负压也未尝不可。本方案如此设计，具有工作效率高、气体分析及时、结构精简和故障率低的特点。

本申请提供的钻井液取样脱气系统中，取样管线与钻井设备连接，通过气体分析系统抽气时产生的负压使的钻井设备中的钻液混合物进入脱气筒，之后钻液混合物在虹吸作用下持续进入脱气筒。改变了现有技术钻液抽取需要安装机械泵提供动力才能实现的方式，由于钻液混合物的成分和密度不稳定，提供动力的机械泵极易损坏，机械泵的维修维护不但造成了对钻井作业的干扰，还会引起录井的漏检和误检，而漏检和误检是录井作业中的重大事故，会造成对该井位油气含量的错误判断，是录井作业不能承受的。本装置通过这种方式，不会因为机械设备的损坏造成取样间断，还不会对钻井作业造成干扰，深受一线作业人员的好评。

为了优化上述技术方案，钻井液取样脱气系统还包括：流量传感器31；

流量传感器31设于取样管线4内，靠近于脱泥浆入口104处。

需要说明的是，钻井液取样脱气系统还设置有流量传感器31，如图2所示，通过将流量传感器31设于取样管线4内，并且靠近于脱泥浆入口104处，如此一来，就能检测钻井液是否通过取样管线4流入脱气筒内。当井上开始循环钻进时，在计算机控制系统6采集流量传感器31检测到的钻井液流量信号后，关闭气压控制模块5，由于架空槽29液面与脱气筒1底部的脱气泥浆入口103存在高度差，钻井液在虹吸的作用下实现自动流入脱气筒1内，本方案如此设计，具有降低设备故障率方式简单的特点。

在本方案中，气压控制模块5包括：三通阀505、充气三通电磁阀503、抽气三通电池阀501和气泵502；

抽气三通电池阀501的第一端连接于三通阀505的第一端，第二端连接于气泵502的第一端，第三端设有进气口5011；

充气三通电磁阀503的第一端连接于三通阀505的第二端，第二端连接于气泵502的第二端，第三端设有排气口5031；

三通阀505的第一端连接于冲淡口101。

需要说明的是，以图2为例，气压控制模块5固定在机壳3内，主要由气泵502、抽气三通电磁阀501、充气三通电磁阀503和三通阀505组成，抽气三通电磁阀501、气泵502、充气三通电磁阀503及三通阀505依次通过气管线环形串联在一起，三通505的另一端出口与脱气筒的冲淡口101通过气管线相连；其中，气泵502为抽打两用泵，以便根据需要在脱气筒1内形成正压或负压。

这样一来，当井上开始循环钻进时，该装置在计算机控制系统6的控制下，先关闭脱气泥浆阀门13，然后设置抽气三通电磁阀501与三通505接通，设置充气三通电磁阀503与排气口5031接通，打开气泵502抽气，脱气筒1内形成负压；当井上停止进行钻进时，该装置在计算机控制系统6的控制下，先关闭脱气泥浆阀门13，紧接着设置充气三通电磁阀503与三通505接通，设置抽气三通电磁阀501与进气口5011接通，打开气泵502抽气，脱气筒1内形成正压。本方案如此设计，具有供压效果佳和导液手段简单的特点。

为了优化上述技术方案，气压控制模块5还包括：单通电磁阀504；

单通电磁阀504连接于样气口102与气体分析系统7之间。

需要说明的是，气压控制模块5中还设置有单通电磁阀504，将单通电磁阀504连接于样气口102与气体分析系统7之间，能够保证为气体分析系统7源源不断输送地层气的同时，还能在钻井液导出时通过计算机控制系统6控制关闭阀门，避免气体分析系统7中进入液体，造成仪器故障，本方案如此设计，具有输气效果佳和设备故障率低的特点。

在本方案中，气体分析系统7为光谱气体分析系统。

需要说明的是，气体分析系统7为光谱气体分析系统，光谱气体分析系统分析速度快，且无需空压机、氢气发生器等辅助设备，方便集成，且气体分析系统7的电气部分均设置在防爆箱内。本方案如此设计，具有气体分析及时和集成度高的特点。

本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置，如图1所示，还包括：岩屑振动分离系统；

岩屑振动分离系统包括：振动箱16、岩屑阀门17、岩屑导管20和脱泥浆阀门13；

振动箱16的入口通过脱泥浆阀门13连接于脱气泥浆出口104，出口连接于岩屑阀门17的一端；振动箱16的底部还设有激振器15；

岩屑阀门17的另一端连接于岩屑导管20的进口。

需要说明的是，为了从脱气筒1的脱泥浆出口104输出的样液进行进一步处理，本方案还增加了岩屑振动分离系统，以图1和图3为例，岩屑振动分离系统包括振动箱16、激振器15、滤网框33、滤网34、岩屑收集筒35、岩屑阀门17和岩屑导管20；其中，振动箱16通过减震器14固定到机壳3顶部，振动箱16分别设有钻井液入口161及钻井液出口162，滤网框33位于振动箱16内，滤网34固定在滤网框33上，岩屑收集筒35上端与滤网框33相连，岩屑收集筒35下端穿过振动箱16内底部与岩屑阀门17相连，岩屑阀门17与岩屑导管20相连，激振器15固定在振动箱16的底部中间位置。岩屑分离系统主要为封闭式振动筛，筛上物进入岩屑清洗系统，筛下物主要为钻井液，进入钻井平台中继续使用。岩屑清洗系统主要改变了现有技术基本采用手动清洗的现状，岩屑清洗后分装进行岩性分析。

作为优选，振动箱16底部为斜坡，振动箱16底部、滤网框33和机壳5顶部成5～30°夹角，有利于钻井液顺利从钻井液出口流出，避免在振动箱底部堆积。

这样一来，脱出地层气的钻井液从脱气筒1的脱气泥浆出口104流出，再通过脱气泥浆阀门13进入振动箱16内的钻井液托盘32上，钻井液托盘32将钻井液分散开后流入滤网34；打开激振器15，含屑钻井液在高频振动情况下钻井液与岩屑分离，分离后的钻井液从振动箱16的钻井液出口162流出，进入钻井泥浆池中；岩屑在振动和重力的作用下集聚在岩屑收集筒35内，当录井仪给出捞砂指令后，打开岩屑阀门17排出，进行下一步处理；当岩屑排空后，关闭岩屑阀门13，振动箱16继续分离下一包砂样。本方案如此设计，具有工作效率高、分离效果佳和防堆积的特点。

本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置，还包括：岩屑清洗系统；

岩屑清洗系统包括：洗砂筒21、清水管线18、搅拌器19和水泵22；

清水管线18的一端连接水泵22，另一端连接岩屑导管20的进口；

洗砂筒21的进料口连接岩屑导管20的出口，出料口设有可活动的排砂门24；

搅拌器19设置于洗砂筒21进料口的上方。

需要说明的是，经过固液分离的岩屑，为了洗去杂质，本方案加入了岩屑清洗系统对岩屑进行处理，以图1和图4为例，清洗系统由洗砂筒21、搅拌器19、水泵22、排砂门24和废水阀门25组成；

其中，洗砂筒21包括洗砂外筒211和洗砂内筒212，洗砂外筒211为中空的正四方锥台且上下开口，大口朝上垂直固定在机壳3内，下沿上部设有废水出口2111，废水阀门25设在废水出口2111与废水管线27之间；洗砂内筒212为中空的圆台型，外侧面设有滤网，上下开口，大小可置入洗砂外筒211内。

同时，洗砂内筒212上口沿与洗砂外筒211上口沿可通过支架固定机壳上，洗砂内筒212下口沿与洗砂外筒211下口平齐，洗砂外筒下口沿设有可活动的排砂门24，排砂门24与排砂推拉杆23相连。而搅拌器19包括搅拌马达191和搅拌杆192，搅拌马达191置于洗砂内筒211的正上方，搅拌杆192位于洗砂内筒211的中心轴线上；此外，水泵22与清水管线18一端相连，清水管线18另一端与岩屑导管20相连。洗砂筒21包括：洗砂外筒211和洗砂内筒212，洗砂内筒212的底部设有废水出口2111。本申请的清洗系统还包括内筒，使得泥浆与岩屑分离更加彻底干净。

如此一来，当岩屑从岩屑收集筒35流入洗砂内筒212，打开水泵22，清水通过清水管18线和岩屑导管20进入洗砂内筒212中；打开搅拌器19对岩屑进行搅拌清洗，为了清洗更加干净，设定搅拌器正反转循环搅拌。

当清洗一定时间后，关闭水泵22，打开废水阀门25，废水沿洗砂外筒211的废水出口2111通过废水阀门25进入废水管线27流出，计算机控制系统6根据岩屑的难洗程度，确定清洗次数，清洗完成后，启动排砂推拉杆23打开排砂门24，洗净的岩屑在重力的作用个从洗砂内筒下端出口落入正下方的砂样盘28中，此时搅拌器19仍在工作，有利于让洗砂内筒212的岩屑全部排出，洗砂内筒212的岩屑全部排出后，关闭搅拌器19，然后启动排砂推拉杆23关闭排砂门24，等待清洗下一包砂样。本方案如此设计，具有清洗效率高、清洗效果佳和清洗方式灵活性高的特点。

本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置，还包括：岩屑分装系统；

岩屑分装系统的进口连接于岩屑清洗系统的出口；岩屑分装系统包括：砂样盘架26、砂样盘28和传送机构；

砂样盘架26的顶部设有接料口，底部靠近于传送机构设有输料口；

砂样盘28设置于砂样盘架26。

需要说明的是，为了将经过清洗的岩屑分包，本方案加入了岩屑分装系统，且将岩屑分装系统的进口连接岩屑清洗系统的出口，如图1所示，包括砂样盘架26、砂样盘28和传送机构，其中，砂样盘28成摞码放在砂样盘架26内，而砂样盘架26固定在机壳3上，且设置在传送机构右侧正上方位置，上下开口，下口左侧设置有缺口，即上口为接料口，下口为输料口；如此一来，就能实现对清洗过后的岩屑进行自动分装和输送，本方案如此设计，具有人力成本低、自动化程度高和工作效率高的特点。

为了优化上述技术方案，传送机构包括：传送马达10、传送带11和传送轴12；

传送轴12联动于传送马达10；

传送带11套装于传送轴12，且传送带11的起始端靠近于输料口。

需要说明的是，传送机构由传送马达10、传送带11和传送轴12组成，其中，通过传送轴12联动于传送马达10，使传送轴12能够跟随传送马达10的转动而转动，由于传送带11套装于传送轴12，传送带11可通道传送轴12的转到而实现移动，并且传送带11的起始端还靠近于输料口，因此可自动且平稳的输送盛有岩屑的砂样盘经行下一步处理，本方案如此设计，具有平稳性高、人力成本低和传输效果佳的特点。

本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置，还包括：岩屑图像采集系统8和岩屑元素分析系统9；

岩屑图像采集系统8和岩屑元素分析系统9均通讯连接于计算机控制系统6；

岩屑图像采集系统8包括：微距镜头801；

岩屑元素分析系统9包括：探头901；

微距镜头801和探头901均位于传送带11的正上方。

需要说明的是，岩屑图像采集系统8包括的微距镜头801及岩屑元素分析系统9包括的探头901均位于传送带11的正上方；并且岩屑图像采集系统8及岩屑元素分析系统9的电气部分均设置在防爆箱内。作为优选，岩屑元素分析9系统为LIBS元素分析系统；LIBS元素分析系统，无需进行样品前处理，分析周期短，操作方便，可以实现岩屑元素在线分析检测。

如此一来，当盛有清洗后的岩屑的砂样盘28移到岩屑图像采集系统8的微距镜头801正下方时，岩屑图像采集系统8对岩屑进行图像采集分析，当盛有清洗后的岩屑的砂样盘28移到岩屑元素分析系统9的探头901正下方时，岩屑元素分析系统9对岩屑所含的元素进行分析，同时无线模块将岩屑图像数据和岩屑元素数据发送给现场地质人员，该装置降低了地质人员的劳动强度，提高了岩屑识别评价的及时性和准确性。

下面将根据具体实施例对本方案作进一步介绍。

一种录井自动采样分析装置，如图1、图2、图3、图4所示，包括机壳3、钻井液取样脱气系统、岩屑振动分离系统、岩屑清洗系统、岩屑分装系统、气体分析系统7、岩屑图像采集系统8、岩屑元素分析系统9和计算机控制系统6。

钻井液取样脱气系统包括取样头30、取样管线4、扰动器2、脱气筒1和气压控制模块5；扰动器2固定在机壳3的顶部，脱气筒1固定在扰动器4上，脱气筒1底部设有脱气泥浆入口103，中部设有脱气泥浆出口104，顶部设有冲淡口101和样气口102，取样头30放置到架空槽29钻进循环时的液面以下，通过取样管线4与脱气泥浆入口103相连，作为优选，扰动器2为电磁搅拌器，有利于脱气筒1的密封及扰动器2的维护便利；

气压控制模块5固定在机壳3内，主要由气泵502、抽气三通电磁阀501、充气三通电磁阀503、单通电磁阀504和三通阀505组成，抽气三通电磁阀501、气泵502、充气三通电磁阀503及三通阀505依次通过气管线环形串联在一起，三通505的另一端出口与脱气筒的冲淡口101通过气管线相连，单通电磁阀504通过气管线与脱气筒1的样气口102相连。作为优选，取样管线4与脱气泥浆入口103设有流量传感器31，气泵502为抽打两用泵，以便根据需要在脱气筒1内形成正压或负压；

岩屑振动分离系统包括振动箱16、激振器15、滤网框33、滤网34、岩屑收集筒35、岩屑阀门17和岩屑导管20，振动箱16通过减震器14固定到机壳3顶部，设有钻井液入口161及钻井液出口162，滤网框33位于振动箱16内，滤网34固定在滤网框33上，岩屑收集筒35上端与滤网框33相连，岩屑收集筒35下端穿过振动箱16内底部与岩屑阀门17相连，岩屑阀门17与岩屑导管20相连，激振器15固定在振动箱16的底部中间位置；作为优选，振动箱16底部为斜坡，振动箱16底部、滤网框33和机壳5顶部成5～30°夹角，有利于钻井液顺利从钻井液出口流出，避免在振动箱底部堆积。

脱气泥浆出口104与振动箱16的钻井液入口161通过脱气泥浆阀门13相连；

清洗系统包括洗砂筒21、搅拌器19、水泵22、排砂门24、废水阀门25；洗砂筒21包括洗砂外筒211和洗砂内筒212，洗砂外筒211为中空的正四方锥台，洗砂内筒212为中空的圆台型，洗砂外筒211上下开口，大口朝上垂直固定在机壳3内，洗砂内筒212外侧面设有滤网，上下开口，大小可置入洗砂外筒211内，洗砂内筒212上口沿与洗砂外筒211上口沿通过支架固定机壳上，洗砂内筒212下口沿与洗砂外筒211下口平齐，洗砂外筒下口沿设有可活动的排砂门24，排砂门24与排砂推拉杆23相连；

搅拌器19包括搅拌马达191和搅拌杆192，搅拌马达191置于洗砂内筒211的正上方，搅拌杆192位于洗砂内筒211的中心轴线上；

洗砂外筒下沿上部设有废水出口2111，废水阀门25设在废水出口2111与废水管线27之间；

水泵22与清水管线18一端相连，清水管线18另一端与岩屑导管20相连。

分包系统包括传送装置、砂样盘28、砂样盘架26。

传送装置包括传送马达10和传送带11，传送带套在传送轴12上，传送马达10与传送轴12有联动装置，砂样盘架26固定在机壳3上，设置在传送带11右侧正上方位置；砂样盘架26上下开口，下口左侧设置有缺口，砂样盘28成摞码放在砂样盘架26内。

气体分析系统7位于机壳3内、气体分析系统7通过气管线与样气口102相连；

岩屑图像采集系统8包括的微距镜头801及岩屑元素分析系统9包括的探头901均位于传送带11的正上方；气体分析系统7及岩屑图像采集系统8及岩屑元素分析系统9的电气部分均设置在防爆箱内，作为优选，气体分析系统7为光谱气体分析系统，光谱气体分析系统分析速度快，且无需空压机、氢气发生器等辅助设备，方便集成；作为优选，岩屑元素分析9系统为LIBS元素分析系统；LIBS元素分析系统，无需进行样品前处理，分析周期短，操作方便，可以实现岩屑元素在线分析检测。

流量传感器31、气泵502、激振器15、岩屑阀门17、废水阀门25、水泵22、搅拌马达191、排砂推拉杆23、传送马达10都与计算机控制系统6相连，计算机控制系统与录井仪通过无线模块601进行数据通信。

本实用新型实施例提供的录井自动采样分析装置的工作原理为：

当井上开始循环钻进时，该装置在计算机控制系统6的控制下，先关闭脱气泥浆阀门13和单通电磁阀504、设置抽气三通电磁阀501与三通505接通，设置充气三通电磁阀503与排气口5031接通，打开气泵502抽气，脱气筒1内形成负压，钻井液在负压的作用下从架空槽29经取样头30、取样管线4和流量传感器31进入脱气筒1，计算机控制系统6采集流量传感器31检测到的钻井液流量信号后，关闭气泵502，由于架空槽29液面与脱气筒1底部的脱气泥浆入口103存在高度差，钻井液在虹吸的作用下自动流入脱气筒1内，打开脱气泥浆阀门13，同时打开扰动器2，钻井液在扰动器2的高速搅拌下脱气筒形成旋流，溶解在钻井液里的地层气被脱出，脱出的地层气通过样气口102进入气体分析系统7；

当井上停止进行钻进时，该装置在计算机控制系统6的控制下，先关闭脱气泥浆阀门13和单通电磁阀504、设置充气三通电磁阀503与三通505接通，设置抽气三通电磁阀501与进气口5011接通，打开气泵502抽气，脱气筒1内形成正压，脱气筒1中的钻井液在正压的作用下从脱气筒1、流量传感器31、取样管线4经取样头30返回架空槽29；完成钻井液取样脱气系统的自清洁，大大减少了人工维护的工作量。

计算机控制系统6内的录井解释软件，根据传统的三角图版法、比值法和皮克斯勒法对气体分析系统检测的地层气中甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷的数据进行快速解释，解释出钻遇地层流体的类型。该装置将脱气与气体分析集成在一起，大大缩短了气体管路延迟，气体分析更加及时，有利于保障钻井施工安全。

脱出地层气的钻井液从脱气筒1的脱气泥浆出口104流出，再通过脱气泥浆阀门13进入振动箱16内的钻井液托盘32上，钻井液托盘32将钻井液分散开后流入滤网34，打开激振器15，含屑钻井液在高频振动情况下钻井液与岩屑分离，分离后的钻井液从振动箱16的钻井液出口162流出，进入钻井泥浆池中，岩屑在振动和重力的作用下集聚在岩屑收集筒35内，当录井仪给出捞砂指令后，打开岩屑阀门17，岩屑从岩屑收集筒35经岩屑导管20进入洗砂内筒212中，岩屑从岩屑收集筒35全部流入洗砂内筒212后，关闭岩屑阀门13，振动箱16继续分离收集下一包砂样；

打开水泵22，清水通过清水管18线和岩屑导管20进入洗砂内筒212中；打开搅拌器19对岩屑进行搅拌清洗，为了清洗更加干净，设定搅拌器正反转循环搅拌，当清洗一定时间后，关闭水泵22，打开废水阀门25，废水沿洗砂外筒211的废水出口2111通过废水阀门25进入废水管线27流出，计算机控制系统6根据岩屑的难洗程度，确定清洗次数，清洗完成后，启动排砂推拉杆23打开排砂门24，洗净的岩屑在重力的作用个从洗砂内筒下端出口落入正下方的砂样盘28中，此时搅拌器19仍在工作，有利于让洗砂内筒212的岩屑全部排出，洗砂内筒212的岩屑全部排出后，关闭搅拌器19，然后启动排砂推拉杆23关闭排砂门24，等待清洗下一包砂样，传送马达10带动传送皮带11移动设定距离，当盛有清洗后的岩屑的砂样盘28移到岩屑图像采集系统8的微距镜头801正下方时，岩屑图像采集系统8对岩屑进行图像采集分析，当盛有清洗后的岩屑的砂样盘28移到岩屑元素分析系统9的探头901正下方时，岩屑元素分析系统9对岩屑所含的元素进行分析，同时无线模块将岩屑图像数据和岩屑元素数据发送给现场地质人员，该装置降低了地质人员的劳动强度，提高了岩屑识别评价的及时性和准确性。

传送皮带11移动盛有清洗后的岩屑的砂样盘28的同时，带出一个码放在砂样盘架26内的空砂样盘28，使其处在洗砂外筒211下端出口的正下方，等待接下一包砂样；以上过程循环往复运行，实现了气体、岩屑的自动采样分析。

现有技术多采用在钻井平台周围设置专门的工作空间用于布置录井设备，而本申请的技术方案可以在2-3人操作的情况下灵活移动，不但可以保证取样工作的连续不间断，还大大减少了对钻井作业的影响。

综上，本实用新型的有益效果为：采用负压加虹吸的方法从架空槽内取从井口返出的钻井液样品，通过脱气系统、气体分析系统实现气液分离和气体组成分析，气液分离后的含屑钻井液通过岩屑振动分离系统将岩屑与钻井液分离，并由录井仪信号控制岩屑清洗系统和岩屑分装系统实现自动清洗、装盘，连续获得岩屑样品，从而实现对地层气体、岩屑的自动采样分析。该装置结构简单、体积小、重量轻、故障低和安装维护方便，可以及时准确判断钻遇地层流体性质及地层岩性，有利于油气资源的发现；并有利于预防钻井施工事故的发生，提高油气勘探开发效益。同时改变了传统的人工采集岩屑以及录井防爆房内进行气体分析的方式，保证了岩屑样品的代表性和评价的及时性。此外，还缩短了气体管路延迟时间，气体分析更加及时，极大地减少了现场人员的劳动强度，可替代现场录井岩屑采集人员。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种录井自动采样分析装置，其特征在于，

包括：钻井液取样脱气系统、气体分析系统(7)和计算机控制系统(6)；

所述钻井液取样脱气系统包括：取样头(30)、取样管线(4)、扰动器(2)、脱气筒(1)和气压控制模块(5)；

所述脱气筒(1)的顶部设有冲淡口(101)和样气口(102)，底部设有脱气泥浆入口(103)，中部设有脱气泥浆出口(104)；所述冲淡口(101)连接于所述气压控制模块(5)，所述样气口(102)连接于所述气体分析系统(7)；

所述取样头(30)通过所述取样管线(4)连接于所述脱气泥浆入口(103)，且所述取样头(30)高于所述脱气泥浆入口(103)；

所述扰动器(2)能够搅拌所述脱气筒(1)内钻井液；

所述计算机控制系统(6)能够控制所述气压控制模块(5)使所述脱气筒(1)内形成负压；所述计算机控制系统(6)还能够在钻井液经由所述取样头(30)进入所述取样管线(4)时，控制所述气压控制模块(5)停止使所述脱气筒(1)内形成负压；

所述计算机控制系统(6)还能够控制所述气压控制模块(5)使所述脱气筒(1)内形成正压，钻井液在正压的作用下从所述脱气筒(1)经由所述取样管线(4)和所述取样头(30)排出。

2.根据权利要求1所述的录井自动采样分析装置，其特征在于，所述钻井液取样脱气系统包括还包括：流量传感器(31)；

所述流量传感器(31)设于所述取样管线(4)内，靠近于所述脱泥浆入口(104)处。

3.根据权利要求1所述的录井自动采样分析装置，其特征在于，所述气压控制模块(5)包括：三通阀(505)、充气三通电磁阀(503)、抽气三通电池阀(501)和气泵(502)；

所述抽气三通电池阀(501)的第一端连接于所述三通阀(505)的第一端，第二端连接于所述气泵(502)的第一端，第三端设有进气口(5011)；

所述充气三通电磁阀(503)的第一端连接于所述三通阀(505)的第二端，第二端连接于所述气泵(502)的第二端，第三端设有排气口(5031)；

所述三通阀(505)的第一端连接于所述冲淡口(101)。

4.根据权利要求1所述的录井自动采样分析装置，其特征在于，所述气压控制模块(5)还包括：单通电磁阀(504)；

所述单通电磁阀(504)连接于所述样气口(102)与所述气体分析系统(7)之间。

5.根据权利要求1所述的录井自动采样分析装置，其特征在于，所述气体分析系统(7)为光谱气体分析系统。

6.根据权利要求1所述的录井自动采样分析装置，其特征在于，还包括：岩屑振动分离系统；

所述岩屑振动分离系统包括：振动箱(16)、岩屑阀门(17)、岩屑导管(20)和脱泥浆阀门(13)；

所述振动箱(16)的入口通过所述脱泥浆阀门(13)连接于所述脱气泥浆出口(104)，出口连接于所述岩屑阀门(17)的一端；所述振动箱(16)的底部还设有激振器(15)；

所述岩屑阀门(17)的另一端连接于所述岩屑导管(20)的进口。

7.根据权利要求6所述的录井自动采样分析装置，其特征在于，还包括：岩屑清洗系统；

所述岩屑清洗系统包括：洗砂筒(21)、清水管线(18)、搅拌器(19)和水泵(22)；

所述清水管线(18)的一端连接所述水泵(22)，另一端连接所述岩屑导管(20)的进口；

所述洗砂筒(21)的进料口连接所述岩屑导管(20)的出口，出料口设有可活动的排砂门(24)；

所述搅拌器(19)设置于所述洗砂筒(21)进料口的上方；

所述洗砂筒(21)包括：洗砂外筒(211)和洗砂内筒(212)，所述洗砂内筒(212)的底部设有废水出口(2111)。

8.根据权利要求7所述的录井自动采样分析装置，其特征在于，还包括：岩屑分装系统；

所述岩屑分装系统的进口连接于所述岩屑清洗系统的出口；所述岩屑分装系统包括：砂样盘架(26)、砂样盘(28)和传送机构；

所述砂样盘架(26)的顶部设有接料口，底部靠近于所述传送机构设有输料口；

所述砂样盘(28)设置于所述砂样盘架(26)。

9.根据权利要求8所述的录井自动采样分析装置，其特征在于，所述传送机构包括：传送马达(10)、传送带(11)和传送轴(12)；

所述传送轴(12)联动于所述传送马达(10)；

所述传送带(11)套装于所述传送轴(12)，且所述传送带(11)的起始端靠近于所述输料口。

10.根据权利要求1所述的录井自动采样分析装置，其特征在于，还包括：岩屑图像采集系统(8)和岩屑元素分析系统(9)；

所述岩屑图像采集系统(8)和岩屑元素分析系统(9)均通讯连接于所述计算机控制系统(6)；

所述岩屑图像采集系统(8)包括：微距镜头(801)；

所述岩屑元素分析系统(9)包括：探头(901)；

所述微距镜头(801)和所述探头(901)均位于所述传送带(11)的正上方。

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