本發(fā)明涉及石油勘探技術領域,具體地說是一種石油勘探懸浮式脫氣裝置。
背景技術:
石油、天然氣具有揮發(fā)、可燃、導熱、吸附、溶解等性質。油田氣主要組成為甲烷(c1)、重烴(c2、c3……)及少量h2、co2、n2、co、h2s等氣體。一般油田氣重烴相對含量為10%~35%,氣田氣重烴相對含量為0~2%,凝析氣重烴相對含量為10%~13%。氣體檢測是綜合錄井施工服務中的重要組成部分,氣體檢測是通過對鉆井液中石油、天然氣含量及組分的分析,以直接發(fā)現并評價油氣層的一種地球化學測井方法。主要硬件設備包括:全烴檢測儀、烴類組分檢測儀、非烴組分檢測儀(或二氧化碳檢測儀)、硫化氫檢測儀、脫氣器、氫氣發(fā)生器及空氣壓縮機等。其中,脫氣裝置是上述所有氣體檢測的基礎,它的作用就是將游離于鉆井液中的氣體經過攪拌分離而逸散出來。
常用的脫氣裝置主要有以下幾種類型:
(1)浮子式連續(xù)鉆井液脫氣器
浮子式連續(xù)鉆井液脫氣器簡稱浮子式脫氣器,由鉆井液破碎葉片、集氣室、樣氣出口等組成,是一種結構簡單、價格低廉的脫氣裝置。它利用鉆井液自流動產生的動力破碎鉆井液,使其中的氣體自動逸出。因其只能破碎鉆井液表層,故脫氣效率低,僅5%左右。利用該類脫氣器只能采集鉆井液中的游離氣。目前該類脫氣器已基本被淘汰。
(2)定量脫氣器
定量脫氣器是一種通過對一定量的鉆井液進行徹底脫氣器的一種電動脫氣器,但屬于非連續(xù)式。
(3)熱真空蒸餾脫氣器
熱真空蒸餾脫氣器俗稱全脫,是一種利用加熱真空蒸餾方式進行間斷取樣脫氣的裝置,脫氣器效率高,一般可達95%以上,但屬于非連續(xù)式。
(4)電動式連續(xù)脫氣器
電動式連續(xù)鉆井液脫氣器簡稱電動式脫氣器,它應用電動攪拌破碎鉆井液,使其中的氣體逸出。該種脫氣器脫氣效率一般在20%左右,但深受鉆井液液面高低變化的影響而無法實現正真意義上的連續(xù)脫氣。
上述四種脫氣器隨著多年來在油氣勘探中的使用逐漸暴露出其突出而共同的缺點,即無法實現實時連續(xù)無間斷脫氣的目的。
長期以來,電動式連續(xù)脫氣器在油氣勘探中的氣體檢測領域被廣泛應用,是氣體檢測的重要設備和手段。電動式連續(xù)脫氣器的基本工作原理就是電動機帶動攪拌棒高速旋轉,在脫氣室內將鉆井液攪拌起來進行破碎,使氣體逸散出來供氣體檢測用。但是,多年來的應用證明,脫氣器自身深受鉆井液液面變化的影響,頻繁造成液面脫空,液面脫空后就接觸了空氣,中斷了連續(xù)脫氣。現在,國際上有一種脫氣器是應用吸管方式,即將一種管狀物置入鉆井液深處,靠吸附的原理來收集鉆井液,但是這種方式同時也吸附了鉆井液中的顆粒物而容易造成吸管堵塞,需要提出鉆井液面進行顆粒物的排除,所以這時也就造成了氣體采集中斷,故也沒有實現實質意義上的連續(xù)脫氣。概括起來,上述諸種脫氣器存在著下述幾個方面的主要問題:
(1)脫氣效率低,無法滿足油氣勘探需要;
(2)人為調整脫氣器高度,工作量大,危險性大;
(3)發(fā)現脫空再調整,已經造成了氣體中斷,降低了工作質量;
(4)液面高低變化頻繁,手動操作脫氣器高度根本無法達到及時性;
(5)攪拌棒的攪拌原理無法排除高密度和高粘度鉆井液所產生的攪拌困難;
(6)脫氣器的架設安裝復雜,占用空間大,影響其它作業(yè),且不利于職業(yè)健康保護;
(7)無法實現脫氣的自動和連續(xù)性,影響油氣勘探效益。
在油氣勘探中,現場還沒有一種經濟實用可靠的懸浮式脫氣裝置,靠的是操作人員過渡的體力支出和不安全操作,也直接影響到了油氣勘探效益。
技術實現要素:
本發(fā)明的技術任務是解決現有技術的不足,提供一種石油勘探懸浮式脫氣裝置。
本發(fā)明的技術方案是按以下方式實現的,該石油勘探懸浮式脫氣裝置,其結構包括浮筒和脫氣室,
浮筒設置為上下端端面均封閉、且環(huán)形內外壁均封閉的圓柱環(huán)形筒體,浮筒中心開設有浮筒中孔;
脫氣室設置為豎直方向的圓柱形筒體,脫氣室從浮筒中孔貫穿浮筒,浮筒中孔的內壁和脫氣室外壁之間密封無縫焊接式固定連接;
脫氣室的高度大于浮筒的厚度,
脫氣室的頂部探出浮筒中孔頂端,脫氣室的底部探出浮筒中孔底端;
脫氣室的底部開口并浸泡在鉆井液液面以下;
脫氣室主體一側的側身上連接有一斜向下設置的鉆井液出口管;
脫氣室內腔的上部空間設置有斜坡擋板,斜坡擋板將脫氣室的頂部空間分隔為儲氣室,斜坡擋板位于儲氣室的底部,斜坡擋板具有從周邊高向中心低的坡度,坡度設置為45°,斜坡擋板中心開設有透氣孔,透氣孔將儲氣室內腔與脫氣室內腔連通;
脫氣室頂面配置有空氣入口管和樣氣出口管,空氣入口管和樣氣出口管均與儲氣室內腔連通;
脫氣室頂面中心固定配置有電機,電機硬連接輸出驅動攪拌軸,攪拌軸通過脫氣室頂面的軸封穿入到脫氣室內腔,攪拌軸穿過斜坡擋板的透氣孔并向脫氣室內腔的底部延伸,
于攪拌軸的底端固定連接有攪拌橫桿,攪拌橫桿與攪拌軸互相垂直;
于攪拌軸兩側的攪拌橫桿的桿身上均設置有沿攪拌橫桿長度方向等距間隔的攪拌齒,攪拌齒的齒尖豎直朝上,齒尖設置為翼型切面齒尖。
浮筒的頂面配置有掛環(huán);
浮筒的頂面配置有加水口,加水口上有封蓋;
浮筒的底面邊緣配置有放水口,放水口上配置有螺絲封蓋。
樣氣出口管采用上端細、下端粗的變徑的倒漏斗狀結構,樣氣出口管頂端連接樣氣軟管。
電機采用防爆電機。
電機的頂部連接有豎直設置的伸縮桿,伸縮桿的頂端固定連接有橫向的撐桿。
本發(fā)明與現有技術相比所產生的有益效果是:
該石油勘探懸浮式脫氣裝置解決了傳統設備無法實現實時連續(xù)無間斷脫氣的這一難題,實現了對鉆井液脫氣的連續(xù)、自動和高效,達到了真正意義上的無間斷脫氣。
該石油勘探懸浮式脫氣裝置的通體設計符合現場氣體采集連續(xù)無間斷的要求,操作簡便,維護簡單,徹底解決了氣體在有限空間內的脫空問題。
該石油勘探懸浮式脫氣裝置具有以下性能優(yōu)點:
(1)脫氣效率高,能完全滿足油氣勘探需要;
(2)不需要人為調整脫氣裝置高度,減少了工作量大,降低了操作風險;
(3)不再發(fā)生脫空現象,不會造成氣體中斷,提升了工作質量;
(4)不存在液面高低變化造成氣體檢測影響,該裝置自身實現了實時自動調整;
(5)攪拌棒的攪拌原理滿足了高效攪拌的要求,不受高密度和高粘度鉆井液所產生的攪拌困難影響,攪拌棒的側翼結構在高速旋轉時產生了自身旋浮力;
(6)該脫氣裝置的架設安裝簡便,占用空間小,不影響其它交叉作業(yè),有利于職業(yè)健康保護;
(7)完全實現了脫氣的自動和連續(xù)性,確保了油氣勘探效益。
該石油勘探懸浮式脫氣裝置在現場應用中能夠充分消除各種不利因素,確保了油氣勘探中鉆井液所含氣體連續(xù)脫出,提升了工作時效,保障了油氣勘探效益,有助于精細高效勘探??茖W合理的設計降低了勞動者的勞動強度,保障了工作質量。這種懸浮式脫氣裝置不但能夠在油氣勘探的氣體采集中得到高效應用,而且可應用在需要旋升脫氣的其它職業(yè)領域。
該石油勘探懸浮式脫氣裝置可廣泛應用于石油天然氣勘探施工中綜合錄井的氣體采集檢測工作中,同時,也適用于與此類似的其它工作領域,是綜合錄井工作的重要裝置。
該石油勘探懸浮式脫氣裝置設計合理、結構簡單、安全可靠、使用方便、易于維護,具有很好的推廣使用價值。
附圖說明
附圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
附圖中的標記分別表示:
1、浮筒,2、浮筒中孔,
3、脫氣室,4、鉆井液出口管,
5、斜坡擋板,6、儲氣室,7、透氣孔,
8、空氣入口管,9、樣氣出口管,
10、電機,11、攪拌軸,12、攪拌橫桿,13、攪拌齒,14、翼型切面齒尖,
15、掛環(huán),16、加水口,17、封蓋,
18、放水口,19、螺絲封蓋,
20、樣氣軟管,
21、伸縮桿,22、撐桿。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的石油勘探懸浮式脫氣裝置作以下詳細說明。
如附圖所示,本發(fā)明的石油勘探懸浮式脫氣裝置,其結構包括浮筒和脫氣室,
浮筒1設置為上下端端面均封閉、且環(huán)形內外壁均封閉的圓柱環(huán)形筒體,浮筒中心開設有浮筒中孔2;
脫氣室3設置為豎直方向的圓柱形筒體,脫氣室從浮筒中孔貫穿浮筒,浮筒中孔的內壁和脫氣室外壁之間密封無縫焊接式固定連接;
脫氣室3的高度大于浮筒的厚度,
脫氣室3的頂部探出浮筒中孔2頂端,脫氣室的底部探出浮筒中孔2底端;
脫氣室3的底部開口并浸泡在鉆井液液面以下;
脫氣室3主體一側的側身上連接有一斜向下設置的鉆井液出口管4;
脫氣室3內腔的上部空間設置有斜坡擋板5,斜坡擋板5將脫氣室的頂部空間分隔為儲氣室6,斜坡擋板5位于儲氣室的底部,斜坡擋板5具有從周邊高向中心低的坡度,坡度設置為45°,斜坡擋板中心開設有透氣孔7,透氣孔7將儲氣室內腔與脫氣室內腔連通;
脫氣室3頂面配置有空氣入口管8和樣氣出口管9,空氣入口管8和樣氣出口管9均與儲氣室內腔連通;
脫氣室頂面中心固定配置有電機10,電機10硬連接輸出驅動攪拌軸11,攪拌軸11通過脫氣室頂面的軸封穿入到脫氣室內腔,攪拌軸穿過斜坡擋板的透氣孔并向脫氣室內腔的底部延伸,
于攪拌軸11的底端固定連接有攪拌橫桿12,攪拌橫桿12與攪拌軸11互相垂直;
于攪拌軸11兩側的攪拌橫桿的桿身上均設置有沿攪拌橫桿長度方向等距間隔的攪拌齒13,攪拌齒的齒尖豎直朝上,齒尖設置為翼型切面齒尖14。
浮筒的頂面配置有掛環(huán)15;
浮筒的頂面配置有加水口16,加水口16上有封蓋17;
浮筒的底面邊緣配置有放水口18,放水口上配置有螺絲封蓋19。
樣氣出口管9采用上端細、下端粗的變徑的倒漏斗狀結構,樣氣出口管頂端連接樣氣軟管20。
電機采用防爆電機。
電機的頂部連接有豎直設置的伸縮桿21,伸縮桿的頂端固定連接有橫向的撐桿22。
該石油勘探懸浮式脫氣裝置的具體制作加工實例如下:
(1)浮筒。浮筒為中孔圓柱形,直徑400mm,高260mm,中孔直徑170mm,脫氣室穿過中空和浮筒實現無縫連接。浮筒上包括:
掛環(huán)。在浮筒頂面的三個邊緣等角位置各焊接一個掛環(huán),用于彈性繩索限位掛接。
加水口。浮筒頂面邊緣一側距邊緣20mm處設加水口一個,加水口有封蓋,口徑30mm,向浮筒中加水可以克服由于鉆井液的密度和粘度的不同而產生的浮力不同,以確保對攪拌棒浸入鉆井液液面的控制。
放水口。浮筒底面邊緣一側距邊緣20mm處設放水口一個,放水口有螺絲封蓋,口徑30mm,通過放水來調整浮筒產生的浮力大小。浮筒內可以加水也可以不加水,這要根據在浮力下的浮筒位置確定,實時調整。
(2)脫氣室。脫氣室穿過浮筒中孔,直徑170mm,伸出浮筒底面150mm,伸出浮筒頂面100mm,即脫氣室(包括儲氣室)的整體高度為410mm。脫氣室的底部是一中空圓面,直徑100mm,浸泡在鉆井液液面下。
鉆井液出口管位于攪拌橫桿攪拌齒的上方的脫氣室一側,距脫氣室底面300mm處開孔呈15o斜向下角度穿過浮筒設鉆井液出口一處,出口直徑50mm。鉆井液出口管自脫氣室穿過浮筒內腔,并穿過浮筒外環(huán)壁向外延伸探出,將脫氣室內攪拌脫氣后的鉆井液排出。
儲氣室。脫氣室的上方為儲氣室,儲氣室為在脫氣室上方周圍加入斜坡擋板構成,斜坡邊緣距脫氣室頂面60mm,坡度45o,中間有孔,孔徑80mm。自脫氣室內攪拌出的氣體在吸附作用下進入儲氣室儲集。
空氣入口。脫氣室頂面距邊緣50mm處設空氣入口一個,空氣入口為倒置漏斗型,底部孔徑30mm、頂部孔徑8mm,上面焊接一段長度30mm、內徑為8mm的管,用于連接空氣軟管。
樣氣出口。脫氣室頂面距邊緣50mm處設樣氣出口一個,樣氣出口為倒置漏斗型,底部孔徑30mm、頂部孔徑8mm,上面焊接一段長度30mm、內徑為8mm的管,用于連接樣氣軟管。
攪拌棒(攪拌軸)。從電機到攪拌棒立桿長260mm,直徑8mm;攪拌棒橫桿長130mm,直徑8mm。攪拌棒的橫桿上兩側各均勻布置5個攪拌齒,攪拌齒的下部為柱形,上部為切面,攪拌齒直徑6mm,攪拌齒嵌入到橫桿中,齒高30mm,切面和柱面平分高度。攪拌棒橫桿為翼型結構(風扇葉片狀),即將橫桿沿45o切面切至距離攪拌棒立桿5mm處。切面結構會使橫桿在高速旋轉式產生自升力,配合浮筒浮力達到懸浮穩(wěn)定狀態(tài)。
(3)電機。防爆電機,電機在脫氣室頂面居中無縫絲扣連接,轉速1500轉/分鐘,功率500w。電機軸和攪拌棒立桿鎖扣連接,便于拆卸。電機通過電機機架的頂面連接伸縮桿。
(4)伸縮桿。伸縮桿為輔助桿,用于平衡裝置整體,伸縮桿可多段嵌入無阻伸縮但確保垂向伸縮運動。伸縮桿的上面連接撐桿,撐桿可以在橫向上固定伸縮桿。伸縮桿的伸縮作用給整體石油勘探懸浮式脫氣裝置的浮筒一個上下自由漂浮的行程,在鉆井液液面上,體石油勘探懸浮式脫氣裝置利用浮筒的浮力漂浮在鉆井液液面上。