CN210178309U - 一种带传感器的钻井液脱气设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带传感器的钻井液脱气设备，包括箱体、采样泵、传液装置、传感机构和集气室，采样泵通过出液管与传液装置连接，传液装置的内部设有射流孔，集气室上设有钻井液入口，钻井液入口上设有喷嘴，喷嘴与射流孔位于同一轴线上，集气室的上方设置有样品气出气口，集气室的底部设置有钻井液排出口，集气室的中下部设置有传感机构，传感机构用于检测钻井液温度、粘度、电阻率和温度至少两种的参数。本实用新型以采样泵作为抽取钻井液的动力来源以及运用喷嘴喷射脱气的方式分离钻井液的气体和液体，脱气处理后的气体送入分析仪器检测；将传感机构触及脱气处理后的钻井液后，实现脱气的同时对钻井液参数的测量。

Description

一种带传感器的钻井液脱气设备

技术领域

本实用新型涉及石油设备技术领域，具体涉及一种带传感器的钻井液脱气设备。

背景技术

在石油行业中气体采样是录井的重要部分，结合其他技术指标，对钻井和录井都有非常重要的影响。能够将包含有地层气和其他气体成分的泥浆进行脱气完成气体采样的设备称为脱气器。脱气器是气路中一个重要的设备，配合快速色谱，能够精确测量泥浆中气体样品的各种气体成分。

钻井过程中需要大量钻井液的帮助。而钻井液在进入地层深处后，会有各种地层物质、地层流体进入钻井液。进入钻井液的地层流体包括油、气、水。这些流体在储层中以不同的形态存在并且其形态随着储层的压力和温度变化而变化。钻井液中的气体主要有空气，烃类气体和极性气体及蒸汽。脱气器的主要作用就是将钻井液中的气体分离出来。传统的脱气器采用电机带动搅拌器，电机笨重并且体积大，不易安装。还需要布设380v电线。

而测量钻井液参数的传感器，传统的做法都是安装在长而笨重的金属杆上。温度、密度、电阻率、粘度等参数都是单独分开放置的。每个传感器还要配备单独的连接线。因此在安装过程中也需要人工布设很多跟电线。

所以现有的脱气器和钻井液参数传感器体积巨大、笨重。安装不方便，需要布设很多跟电线，存在用电安全隐患问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种无须搅拌装置和高速转动装置的、无须设置多个传感器的和多条连接线就能监测到温度、密度、电阻率、粘度参数的带传感器的钻井液脱气设备。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带传感器的钻井液脱气设备，包括箱体，还包括采样泵、传液装置、传感机构和集气室，至少有一个采样泵通过出液管与传液装置连接，传液装置设置在箱体上，传液装置内设有射流孔，集气室设置在箱体内部，集气室上设有钻井液入口，钻井液入口上设有喷嘴，喷嘴与射流孔位于同一轴线上，集气室的上方设置有样品气出气口，样品气出气口通过气管与分析仪器连接，集气室的底部设置有钻井液排出口，集气室的中下部还设置有传感机构，传感机构用于检测钻井液密度、粘度、电阻率和温度至少两种的参数。

需要进一步说明的是，在实际操作中，箱体的两侧均可设置有传液装置和喷嘴，每套传液装置对应一个采样泵，传液装置从采样泵的出液管接收到钻井液后，从射流孔喷出到喷嘴。特别地，分析仪器为气相色谱仪。

在上述结构中，采样泵能控制泵入钻井液的量，实现对单位时间内固定量钻井液的脱气。喷嘴的原理是将含有地层气的钻井液分散成包含气泡的微小雾滴。而钻井液分散成小雾滴后能够更好的释放出其中的气体，从而实现气体的分离。当钻井液从采样泵进入到传液装置的射流孔后，射流孔将泵入的钻井液喷射到喷嘴后，钻井液在集气室内分散开形成团状雾滴。雾滴中的气泡破裂，此时气体被释放出来，因此实现钻井液的液体与气体的分离，气体在集气室内富集，并在集气室的上方的样品气出气口被抽取，进入气相色谱仪。而传感机构触及位于集气室中下部的液态钻井液，可测量钻井液温度、密度、粘度和电阻率至少两种的的参数。最后将从集气室底部的钻井液排出口流出的钻井液排出，进入外部的泥浆罐。

进一步，所述传感机构包括传感测杆、组合型传感器和数据传输线，传感测杆伸入到集气室的中下部，传感测杆的底端设置有组合型传感器，组合型传感器通过数据传输线与外部检测机构连接。传感测杆触及位于集气室中下部的液态钻井液，可测量钻井液的温度、密度、粘度和电阻率至少两种的参数，并将参数通过数据传输线传送到外部检测机构，外部检测机构一般设置在电脑内部，参数在电脑显示并存储，用户可利用参数进行分析。

再进一步，所述组合型传感器为密度传感器、粘度传感器、电阻率传感器和温度传感器至少两种的组合。本使用新型将温度、密度、粘度和电阻率四种参数传感器集成到一体。可以同时测量温度，密度、粘度和电阻率。实现脱气的同时对钻井液参数的测量。减小了仪器体积，减轻了设备重量，降低了劳动强度。

进一步，所述喷嘴的形状为V形。V形的喷嘴会迫使钻井液在喷射口排出时内外液体流速产生差异，中心的液体加速运动，运动轨迹倾斜，因此形成分散的液体流，有利于使钻井液在短时间被分散开，形成许多小液滴，液滴中的气泡破裂，气体被释放出来，因此实现液体与气体的分离。

进一步，所述集气室的上方还设置有气体补充口，气体补充口与大气连接。气体补充口用于平衡集气室内的压强，防止钻井液吸入分析仪器造成损坏。

再进一步，所述射流孔为变径通孔。钻井液通过出液管进入射流孔之前先经过一段相对射流孔来说孔径小的管道，待经过变径的大孔径的射流孔后，流至V形喷射口喷出，由于液体几乎不能压缩，所以在小孔径处有多少体积的液体，在喷射口处就有多少液体流过来。同样的，因为体积不能压缩，那同样体积的液体，在不同粗细的管内，液体的长度就不相同。但是，在同一出液管内，液体总的流速的一定的。因此，在粗细不同区域的液体，压力就不相同了。因为固定体积的液体在不同粗细管道的长度不同，但钻井液的总体积一定，那么在变径后的孔径大的射流孔处，大于小孔径处流速。变径的射流孔配合 V形喷射口形成分散的锥形液体流。

进一步，所述钻井液排出口的形状为U形。U形的钻井液排出口能够形成液封，阻止外界气体从集气室底部进入集气室影响气体采集。并将脱气处理后的钻井液排出集气室。

再进一步，所述箱体的顶部还设置有密封上盖，样品气开口、气体补充口和传感测杆均设置密封上盖上且贯穿密封上盖。密盖上盖能避免气体从除了样品气开口之外的地方逸出。

进一步，采样泵为气动采样泵。

本实用新型的有益技术效果：

1、本实用新型无需复杂的转动机构和传动部件，以采样泵作为抽取钻井液的动力来源以及运用喷嘴喷射脱气的方式分离钻井液的气体和液体，脱气处理后的气体送入分析仪器检测，通过控制采样泵入的钻井液的量，实现对单位时间内固定量钻井液的脱气；将传感测杆上的组合型传感器触及脱气处理后的钻井液后，得出钻井液的温度、密度、粘度和电阻率至少两种参数，实现脱气的同时对钻井液参数的测量。减小了仪器体积，减轻了设备重量，降低了劳动强度；

2、在集气室的上方设置的气体补充口用于平衡集气室内的压强，防止钻井液吸入分析仪器造成损坏；

3、设置在集气室底部的U形的钻井液排出口能够形成液封，阻止外界气体从集气室底部进入集气室影响气体采集。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为传液装置和喷嘴的结构示意图；

图3为传感机构的结构示意图。

附图标记

箱体1；密封上盖11；采样泵2；进液管21；出液管22；传液装置3；钻井液进液口31；射流孔32；喷嘴33；集气室4；样品气出气口41；钻井液排出口42；气体补充口43；传感机构5；数据传输线51；传感测杆52；密度及黏度传感器53；电阻率及温度传感器 54。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。

一种带传感器的钻井液脱气设备，如图1-3所示，包括箱体1、采样泵2、传液装置3、传感机构5和集气室4，传液装置3内设有和钻井液进液口31和射流孔32，至少有一个采样泵2通过出液管22 与传液装置3的钻井液进液口31连接，传液装置3设置在箱体1上，集气室4设置在箱体1内部，集气室4上设有钻井液入口，钻井液入口上设有喷嘴33，喷嘴33与射流孔32位于同一轴线上，集气室4 的上方设置有样品气出气口41，样品气出气口41通过气管与分析仪器连接，集气室4的底部设置有钻井液排出口42，集气室4的中下部还设置有传感机构5，传感机构5用于检测钻井液的密度、粘度、电阻率和温度至少两种的参数。

需要进一步说明的是，在实际操作中，箱体1的两侧均可设置有传液装置3和喷嘴33，每套传液装置3对应一个采样泵2，传液装置3从采样泵2的出液管22接收到钻井液后，从射流孔32喷出到喷嘴 33。每个采样泵2的进液管21均与泥浆槽连接。特别地，分析仪器为色相色谱仪。

在上述结构中，采样泵2能控制泵入钻井液的量，实现对单位时间内固定量钻井液的脱气。喷嘴33的原理是将含有地层气的钻井液分散成包含气泡的微小雾滴。而钻井液分散成小雾滴后能够更好的释放出其中的气体，从而实现气体的分离。当钻井液从采样泵2进入传液装置3的钻井液进液口31再经射流孔32后，射流孔32将泵入的钻井液喷射到喷嘴33后，钻井液在集气室4内分散开形成团状雾滴。雾滴中的气泡破裂，此时气体被释放出来，因此实现钻井液的液体与气体的分离，气体在集气室4内富集，并在集气室4的上方的样品气出气口41被抽取，进入色相色谱仪。而传感机构5触及集气室中下部液态的钻井液，可测量钻井液的温度、密度、粘度和电阻率至少两种的参数。最后将从集气室4底部的钻井液排出口42流出的钻井液收集。

进一步，所述传感机构5包括传感测杆52、组合型传感器和数据传输线51，传感测杆52伸入到集气室4的中下部，传感测杆52 的底端设置有组合型传感器，组合型传感器通过数据传输线51与外部检测机构连接。传感测杆52上的组合型传感器的触及位于集气室 4中下部的液体，可测量钻井液的温度、密度、粘度和电阻率至少两种的参数，并将参数以数据传输线51传送到外部检测机构，外部检测机构一般设置在电脑内部，参数在电脑显示并存储，用户可利用参数进行分析。

再进一步，如图3所示，在本实施例中，所述组合型传感器为密度及黏度传感器53和电阻率及温度传感器54。至少有两根传感测杆，其中一条传感测杆52的底端设置有密度传感器和黏度传感器53，另一条传感测杆52的底端设置有电阻率传感器和温度传感器54。两条传感测杆52均分别设置有数据传输线51。在具体实施方案中，温度传感器54为测温电阻式的温度传感器，密度传感器为音叉式密度传感器。粘度传感器为音叉式粘度传感器。电阻率传感器为聚焦测井式电阻率传感器或双侧向测井式电阻率传感器的任意一种。

本使用新型将温度、密度、粘度和电阻率四种参数传感器拼成到一体。可以同时测量温度，密度、粘度和电阻率的参数。实现脱气的同时对钻井液参数的测量。减小了仪器体积，减轻了设备重量，降低了劳动强度。

进一步，所述喷嘴33的形状为V形。V形的喷嘴33会迫使钻井液在喷射口33排出时内外液体流速产生差异，中心的液体加速运用，运动轨迹倾斜，因此形成分散的液体流，有利于使钻井液在短时间被分散开，形成许多小液滴，液滴中的气泡破裂，气体被释放出来，因此实现液体与气体的分离。

再进一步，所述集气室4的上方还设置有气体补充口43，气体补充口43与大气连接。气体补充口43用于平衡集气室4内的压强，防止钻井液吸入气相色谱仪造成损坏。

进一步，所述射流孔32为变径通孔。钻井液通过出液管22进入射流孔32之前先经过一段相对射流孔32来说孔径小的管道，待经过变径的大孔径的射流孔32后，流至V形喷射口33喷出，由于液体几乎不能压缩，所以在小孔径处有多少体积的液体，在喷射口33处就有多少液体流过来。同样的，因为体积不能压缩，那同样体积的液体，在不同粗细的管内，液体的长度就不相同。但是，在同一出液管22 内，液体总的流速的一定的。因此，在粗细不同区域的液体，压力就不相同了。因为固定体积的液体在不同粗细管道的长度不同，但钻井液的总体积一定，那么在变径后的孔径大的射流孔32处，大于小孔径处流速。变径的射流孔32配合V形喷射口33形成分散的锥形液体流。

再进一步，所述钻井液排出口42的形状为U形。U形的钻井液排出口42能够形成液封，阻止外界气体从集气室4底部进入集气室 4影响气体采集。并将脱气处理后的钻井液排出集气室4收集。

进一步，所述箱体1的顶部还设置有密封上盖11，样品气开口 41、气体补充口42和传感测杆52均设置密封上盖11上且贯穿密封上盖11。密盖上盖11能避免气体从除了样品气开口41之外的地方逸出。

再进一步，采样泵2为气动采样泵。

实施例

采样泵2从泥浆槽泵入固定量的钻井液，当钻井液从采样泵2进入传液装置的钻井液进液口31再经射流孔32后，射流孔32将泵入的钻井液喷射到喷嘴33后，钻井液在集气室4内分散开形成团状雾滴。雾滴中的气泡破裂，此时气体被释放出来，因此实现钻井液的液体与气体的分离，气体在集气室4内富集，并在集气室4的上方的样品气出气口41被抽取，进入气相色谱仪。而一根传感测杆52上的密度传感器和黏度传感器53与另一根传感测杆52上的电阻率传感器和温度传感器54，同时触及位于集气室4中下部的液体，可测量钻井液的温度、密度、粘度和电阻率的参数，并将参数以数据传输线传送到外部检测机构，再通过用户电脑显示、分析及储存。最后将从集气室4底部的钻井液排出口流出的钻井液收集。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带传感器的钻井液脱气设备，包括箱体，其特征在于，还包括采样泵、传液装置、传感机构和集气室，至少有一个采样泵通过出液管与传液装置连接，传液装置设置在箱体上，传液装置内设有射流孔，集气室设置在箱体内部，集气室上设有钻井液入口，钻井液入口上设有喷嘴，喷嘴与射流孔位于同一轴线上，集气室的上方设置有样品气出气口，样品气出气口通过气管与分析仪器连接，集气室的底部设置有钻井液排出口，集气室的中下部还设置有传感机构，传感机构用于检测钻井液密度、粘度、电阻率和温度至少两种的参数。

2.根据权利要求1所述的一种带传感器的钻井液脱气设备，其特征在于，所述传感机构包括传感测杆、组合型传感器和数据传输线，传感测杆伸入到集气室的中下部，传感测杆的底端设置有组合型传感器，组合型传感器通过数据传输线与外部检测机构连接。

3.根据权利要求2所述的一种带传感器的钻井液脱气设备，其特征在于，所述组合型传感器为密度传感器、粘度传感器、电阻率传感器和温度传感器至少两种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种带传感器的钻井液脱气设备，其特征在于，所述喷嘴的形状为V形。

5.根据权利要求1所述的一种带传感器的钻井液脱气设备，其特征在于，所述集气室的上方还设置有气体补充口，气体补充口与大气连接。

6.根据权利要求1所述的一种带传感器的钻井液脱气设备，其特征在于，所述射流孔为变径通孔。

7.根据权利要求1所述的一种带传感器的钻井液脱气设备，其特征在于，所述钻井液排出口的形状为U形。

8.根据权利要求1所述的一种带传感器的钻井液脱气设备，其特征在于，所述箱体的顶部还设置有密封上盖，样品气开口和传感测杆均设置密封上盖上且贯穿密封上盖。

9.根据权利要求1所述的一种带传感器的钻井液脱气设备，其特征在于，所述采样泵为气动采样泵。

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