JPH0611425A - ガストラップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 泥水レベルの変化には計測値が影響されず
に、比較的保守の必要性が少いガストラップを提供す
る。 【構成】 泥水検層用の改良されたガストラップが、そ
の下端(16)がタンクに流入する泥水の表面(72)より常に
下にあるように垂直に設置されている。泥水はハウジン
グ(12)に引込まれ、そこで攪拌されて含有しているガス
を解放し、このガスが測定室から引出される。消費泥水
は泥水出口ポート(50)および関連パイプ(62)を通して、
泥水のレベルより低く且つガストラップへの泥水取入れ
部から離れた点でタンクに戻される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体を大きな割合で含
有している液体に混合しているガスの試料を一様且つ連
続に引き出す方法および装置に関する。更に詳細に述べ
れば、本発明は、油井掘削操作により表面に出てくる掘
削泥水に含まれているガスの試料を得る方法および装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】油の穿孔に関する従来の方法は、「 掘削
泥水」 と称する特殊な流体を使用し、これをドリルスト
リングを押し下げてドリルヘッドから循環させ、掘削操
作により発生した岩屑を表面まで運び上げることであ
る。掘削操作によりガス含有層につき当ると、層から一
定量のガスが掘削泥水に入り込み、かくして表面まで運
ばれる。掘削泥水からこれらのガスを抽出することによ
り炭化水素の有無を確認して、存在する炭化水素の量を
推定することができる。回収したガスの分析は特定の層
からガスまたは油を回収できるか否かに関する決定を行
うのに使用することができる。この方法は一般に「 泥水
検層」 分類されている。泥水検層を行う既知の装置は攪
拌または振動工程により流体からガスを分離している。
ガス、すなわち炭化水素の試料はこの操作中にガストラ
ップに集められる。測定用に回収流路泥水から軽い炭化
水素ガスを抽出するため泥水検層業では現在のところ幾
つかの異なる構成のガストラップが使用されている。こ
の測定の目的は二つある。(1)ガス回収量の増加により
示される危険な不平衡掘削状態の警告を発生すること、
及び(2) 掘削中の地層を炭化水素の生産性について評価
することである。

【０００３】幾つかの異なるガストラップが現在のとこ
ろ泥水検層業で使用されている。これらトラップ装置の
目的は掘削流体中のガスの量を測定することであり、こ
のガスは地層ガスを代表するものである。この測定は井
戸の掘削中生産帯を識別するのに重要である。しかし、
現存するトラップは信頼性が低く、泥水の流量やトラッ
プを流過するときの試料の空気希釈のような操作条件に
非常に左右される。これらパラメータは現存する多数の
トラップ装置によってたやすく制御することは不可能で
ある。トラップを設置した流体の表面の位置は掘削操作
中に変化する。このレベルの変化はトラップを通る流体
の流れに影響し、それによりトラップで測定されるガス
の量が、所定の期間にわたって掘削流体中のガスの量が
実際には変化していないのに変化する。空気希釈の量
は、一般にトラップの外側の空気に開口している流体排
出ポートを通る空気およびガスの洩れ、およびモータ軸
攪拌器バーの周りの漏洩のため現在のトラップでは正確
に測定することができない。

【０００４】一般に、ガストラップは回収泥水の一部を
閉鎖された室に転流することにより動作するが、これは
その室中でガスを解放する或る機構を有する。この機構
は、泥水拡散板のような受動的な場合があり、または泥
水と空気とを最大限に接触させる或る種の機械的攪拌器
を備えることがある。いずれの場合でも、放出ガスはト
ラップ本体に取付けられたガス相サンプル管路に加えら
れる吸引により分析機器に運ばれる。ガスの読みを連続
的に更新させる必要があるため、ガスの一部だけを解放
するようにトラップ内の泥水滞留時間を非常に短くす
る。定量的動作のために、トラップ装置は、試料流内の
観察ガスを回収泥水の実際のガス含有量に容易に関係づ
けることができるようになっていなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】トラップ動作の詳細に
関係なく、その方向および割合がガス放出割合とガスサ
ンプリング割合との差によって決まる新鮮な泥水の取り
入れ、ガス相の流れ、ガス相の排出流れを連続的にでき
るようにする、幾つかの流れが一つの形態または他の形
態を成して常に存在している。定量的に再現可能な読み
を得るためには、これらの流れは静かに行われるべきで
あり且つオペレータが測定のためアクセスし得るもので
あるべきである。普通に使用されている幾つかのトラッ
プ装置でよく発生する故障であるが、トラップの通気流
の設計不良による自由な外部の空気と放出ガスとの混合
を避けることが特に重要である。

【０００６】多数の装置に関する他の障害は回収泥水の
レベルの変化に伴ってトラップの応答が過大に変化する
ことである。掘削者はポンプの速さを変更する機会がよ
くある。このような流量の変化により回収泥水処理機器
での泥水のレベルが変わり、トラップを動的に取付けな
い限りトラップ泥水入口ポートの位置も変わる。時々行
われる一つの解決法はトラップに能動的汲上げ機構を設
けることであるが、泥水中での地層切削のため、このよ
うなポンプは詰まりやすく、高い費用を伴う大掛りな保
守が必要である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の困難
を、現存するトラップ装置に伴う諸問題を排除し、泥水
ガスを測定する正確且つ確実な道具を備えたガストラッ
プを提供することにより克服している。定量動作は、そ
の遠端がガスを含まない空気中にあるように離れた位置
に通気管路を設けることにより、および泥水出口ポート
および攪拌器回転軸の貫通部で未調節のガス相が混合し
ないようにすることにより、行われる。泥水出口ポート
には出て行く泥水を外部泥水面より下に導く下降管を設
け、ガスの放出が封止されている。さらに、下降管は使
用された泥水が泥水入口ポートから遠い位置に導かれ
て、新鮮な泥水が絶えずサンプルされるように構成され
ている。本発明は、トラップ本体内の泥水封じ込めリン
グと組合わせて使用される攪拌器を用いることにより浸
漬レベルに影響されないようにしている。最後に、トラ
ップ動作は、泥水が通気管路およびサンプリング管路を
塞ぐ機会を可能な限り少くするはねかけ保護バッフルを
用いて一層確実に且つ保守無しで行われる。

【０００８】本発明は、コンパクトで設置しやすく、保
守の必要性が少く、定量的ガス回収を行い、正常掘削操
作中に生ずる浸漬レベルの変化に影響されないガストラ
ップである。本発明は囲い込み攪拌器形式のものであ
る。一般に、本発明は、これに限られるものではない
が、(1) トラップ本体は、攪拌器が遠心作用により泥水
をトラップを通して汲み上げるので外部泥水ポンプが不
要であるように構成されていること、(2) 攪拌器がトラ
ップ本体内部で泥水相／ガス相の混合を強力に行って泥
水に入っているガスを解放すること、(3) 攪拌器の運動
が放出ガスと通風空気との急速な気相混合を生ずるので
サンプル管路ガスが泥水の現在のガス含有量を表すよう
になること、(4) 攪拌器により誘起された流体の流れが
泥水切削するトラップ本体を清掃して必要なオペレータ
の保守を少くすること、(5) 攪拌器は、トラップの泥水
入口ポートの泥水内での浸漬レベルが変化した場合で
も、泥水内の所定のガス量について一定のガス放出を行
うように構成されていること、および(6) 攪拌器はトラ
ップ内で当然生ずる泥水のはねかけにより詰まることの
ないようにする手段を備えていること、を含めて、多数
の重要な機能が攪拌器により同時に行われるという点
で、可能な限り簡単且つ経済的に構成されているもので
ある。

【０００９】

【実施例】本発明を次に、付図を参照して、例を用いて
説明する。最初に図１の垂直断面を考察する。主題のガ
ストラップ10は、その上端が板14で閉じられ、その下端
がハウジング12と同軸の円環状中心開口18を備えた板16
で閉じられている円筒状トラップ本体12を備えている。
ハウジング12の両端の中間にやはりハウジング12と同軸
の円環状中心開口22を備えた円環状の板20がある。板16
および20はそれらの間に混合室24を形成している。

【００１０】定速モータ26がスペーサ28により上板14に
同軸に取付けられている。モータのシャフト30は気密貫
通部32を通してハウジング12の内部に突出している。試
料管路34はポート36に接続され、通気管路38はポート40
に接続されている。これらのポートは上板14にあるよう
に図示してあるが、そのように設置する必要はない。攪
拌器42はシャフト30の下に接続され、板16および20の間
に形成された混合室24に入れられている。図１に示す攪
拌器42の実施例は、その上端でシャフト30に固定され且
つ下方に向って、本発明では、円錐構成を成すようにな
っている複数の脚44、46、48から構成されている。泥水
出口ポート50は中間板20のレベルより上方でハウジング
に形成されている。円環板52はハウジングに泥水出口ポ
ート50の上方で固定されて板20と52との間にはねかけ室
54を形成している。円環板52にはハウジング12と同軸の
中心開口56があり、これをシャフト30が通過している。
はねかけ円板58は円環板52の下でこれに接近してシャフ
ト30に取付けられている。はねかけ円板58には板52の方
に向いている複数の、一体的に半径方向を向くガス混合
ベーン60がある。泥水排出管路62は泥水出口ポート50に
接続されており、ここでは第１の下曲りエルボ64、真直
ぐな中間部分66、第２の曲りエルボ68、および短い真直
ぐな延長部70から成るように示してある。

【００１１】泥水排出管路の目的は二つある。第１に、
泥水をタンク74の中の泥水72の表面より下に戻すことに
より、ハウジング12の中の放出ガスが外部空気により勝
手に希釈されることを確実になくす。第２に、トラップ
10を出る使用された泥水を開口18を通して捕らえる泥水
へ戻すが、その際泥水のレベルより下で泥水の入口から
遠い位置で、且つ遠くに向う方向に戻す。これによりト
ラップ10が絶えず新鮮な泥水の供給を受けて動作するこ
とができるようになる。下部板16、中間板20は泥水流を
制限し、またより静かに空気と泥水との混合体を得る。

【００１２】トラップ10は既知手段76により伝統的な泥
水タンク74に取付けられ、外部泥水レベル72が、リグポ
ンプ（図示せず）がその正常動作速度であるとき、下部
板16と中間板20とのほぼ中間にあるようになっている。
主題トラップ10のこの取付けは、概略図示してある多数
の既知の固定および調節可能な手段のいずれによっても
達成することができる。泥水排出管路62の真直ぐな部分
66の長さは、転換エルボ68が泥水レベルより下に、好ま
しくは図示のように下部板16より下に設置されるように
なっている。エルボ68はトラップの取入れ開口18から離
れて遠くに設けられている。タンク内のトラップの向き
は泥水出口ポートがトラップを流過する泥水の下流にな
るようになっている。泥水はトラップ底部の下部板16の
開口18を経てトラップ10に入り、含有ガスを解放するた
めに混合室24で攪拌器42により激しく混合される。遠心
攪拌運動により泥水は中間板20の開口22を通って混合室
24を出、泥水出口ポート50および排出管路62を経由して
泥水タンクに戻る。攪拌器42の作用は通気ポート36を経
て入って来る泥水から放たれたガスと空気との急速ガス
相混合を生じる。

【００１３】泥水出口管路62および封止貫通部32の目的
は放出ガスと外部空気とが混合しないようにして定量的
動作を行うことである。このような混合は、特にトラッ
プが受ける風の状態が変化するとき、放出ガスを予測不
能に希釈するよう作用する。泥水出口管路アセンブリ62
の転換エルボ68は、使用された泥水、すなわち含有ガス
の少なくとも一部がそこから除去されている泥水が、ト
ラップに入って来る掘削泥水をガスが既に除去されてい
る処理ずみ泥水で希釈することにより誤った読みを生ず
ることになる再循環が行われないようにする。

【００１４】通気穴40がガス相圧力を平衡させるために
存在し、トラップからの実際のガス放出割合にかかわら
ず試料管路の吸込み割合を所要レベルに設定できるよう
にしている。通気穴40がトラップ本体の正確にどの位置
にあるかは重要ではない。吸込ポートおよび通気ポート
の位置について主として考えるべきことは、空気と放出
ガスとが良く混合することおよび泥水のはねかけによる
ポートの詰まりを避けることである。この後者の特徴は
固定円環リング52と攪拌器シャフトに取付けられたはね
かけ円板58およびベーン60とが協同することによりトラ
ップガス試料混合室54の上部で行われる。通気管路の直
径およびその長さはトラップから遠い管路端で空気内に
実質上ガスが無く、且つ管路の圧力降下が考察中の吸込
み流量において小さいように決められている。

【００１５】吸込み割合が全ガス放出割合より大きい
と、質量平衡を考えて、考察中の各ガス成分について試
料管路内の体積によるガス百分率が下記方程式によりそ
の成分の放出割合と関係づけられることがわかる。 ％Ｃ＝100 ×Ｒ／Ｓ ここでＲ＝単位時間（cfh のような）あたり体積で表し
た泥水相からの成分放出割合、 Ｓ＝同じ単位で測った吸込み割合、 ％Ｃ＝吸込みガス内の成分の体積百分率。

【００１６】オペレータは通常その精密な測定に必要な
最大総放出割合よりも吸込割合を多くする。総ガス放出
割合が吸込割合より大きいと、トラップが飽和し、ガス
が通気穴を通して失われるので、上記方程式はもはや適
用されない。実際上は放出ガスのわずかな部分が攪拌器
により生ずる泥のため泥水出口ポートを通して失われる
ことがある。この損失のため吸込割合が効果的に大きく
なり、方程式におけるＳの値に補正項を追加することに
よりこの損失を説明することができる。

【００１７】図１および図３に詳しく示した三またの攪
拌器、および中間板20はガス放出割合を泥水内のトラッ
プ浸漬レベルの変化に対して安定にするよう働く。一般
に全体としてのトラップ泥水流は浸漬レベルと共に増大
する傾向がある。攪拌器は、泥水内に一層深く沈むにつ
れてその泥水／空気混合効果を徐々に失うように設計さ
れている。その結果、泥水流量と泥水ガス除去効率との
積により与えられる正味の放出割合は一定のままとなる
傾向がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】主題ガストラップの動作状態の縦断面図であ
る。

【図２】一部断面にした、本発明のトラップ本体部の斜
視図である。

【図３】攪拌器の好適実施例の斜視図である。

【符号の説明】

１０ ガストラップ １２ ハウジング １４ 上端 １６ 下端 １８、２２ 制限開口 ２０ 中間板 ２４ 混合室 ２６ モータ ３０ シャフト ３２ 貫通部 ３８ 通気管 ４２ 攪拌器 ５０ 泥水出口ポート ５２ 中間部材 ５８ はねかけ円板 ６２ 泥水排出管 ７２ 泥水表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコット・アラン・ハンソン アメリカ合衆国 77069 テキサス州・ヒ ューストン・ワンダーリッチ ドライブ ナンバー3206・14555 (72)発明者 パトリック・リー・デローン アメリカ合衆国 77079 テキサス州・ヒ ューストン・ハイウッド・13134 (72)発明者 ハワード・リー・マッキンジー アメリカ合衆国 77478 テキサス州・シ ュガーランド・クリスタル クリーク コ ート・3410 (72)発明者 ホッセイン・アガゼイナリ アメリカ合衆国 77478 テキサス州・シ ュガーランド・エンバー ホロウ レイ ン・16347

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制限開口(18)を備えた下端(16)、閉じた
   上端(14)、および制限開口(22)を備えた中間部材(20)を
   有する円筒ハウジング(12)と、 前記ハウジングを実質上垂直状態にして且つ前記ハウジ
   ングの底を泥水表面より下に突出した状態で前記ハウジ
   ングを泥水容器内に取付ける手段(76)と、 前記上端(14)に取付けられ、シャフト(30)を前記ハウジ
   ングと同軸に駆動するよう接続されているモータ手段(2
   6)と、 前記シャフトと前記上カバーとの間にシールを形成した
   貫通手段(32)と、 前記シャフト(30)に取付けられ、実質上前記下端(16)と
   前記中間部材(20)との間にあるかきまぜ手段(42)と、 前記中間部材(20)と前記上端(14)との間の泥水出口ポー
   ト(50)と、 前記出口ポートに接続され、泥水表面下に突出し、かつ
   前記下端(16)から離して、しかも離れる方向を向いて設
   けられている泥水排出管(62)と、 実質的にガスが含まれていない空気を前記ハウジングに
   入れる通気管手段(38)と、 前記泥水から放出されるガスを前記ハウジングから引出
   す手段(34)と、から構成されていることを特徴とする泥
   水検層システム用ガストラップ。