設(shè)計泥漿氣動定量脫氣器

陳琳

(中國石化勝利石油工程有限公司地質(zhì)錄井公司，山東 東營 257000)

現(xiàn)代油氣勘探技術(shù)發(fā)展迅猛，綜合錄井技術(shù)也取得很大的進(jìn)展，錄井參數(shù)的定量化已是大勢所趨?？紤]到錄井儀器現(xiàn)場的工作環(huán)境、井場安全、脫氣問題和安裝脫氣器不受限于鉆井液排量大小變化的影響等角度出發(fā)，提出研發(fā)制造工藝簡單，便于現(xiàn)場安裝，且造價不貴的定量脫氣器的方法。

一、泥漿氣動定量脫氣器設(shè)計

氣測錄井只有克服了諸多方面的因素影響，其中最重要是脫氣器因素影響，才能發(fā)生質(zhì)的變化；才能提高氣測資料的真實(shí)性；實(shí)現(xiàn)氣測錄井由定性向定量發(fā)展；氣測錄井才能在油氣勘探錄井中提高可信度，最大限度地提高油氣勘探與開發(fā)的成功率。設(shè)計泥漿氣動定量脫氣器配套在綜合錄井及開發(fā)井等錄井儀器上，為在鉆井實(shí)時監(jiān)測過程中高效地實(shí)現(xiàn)氣測錄井提供條件。

（一）泥漿氣動定量脫氣器的結(jié)構(gòu)組成

泥漿氣動定量脫氣器的組成如圖1所示，脫氣器的外形呈圓筒體，由不銹鋼材料制成，他的下部有泥漿入口，連接氣動隔膜泵（恒流量進(jìn)樣裝置）的出口，為給脫氣裝置提供連續(xù)的定量泥漿，上端封閉并裝有氣動馬達(dá)，可以驅(qū)動啟動脫氣器內(nèi)的泥漿攪拌器，氣動馬達(dá)旁有一接口可供連接氣體管線至錄井儀器房內(nèi)供氣測裝置，另有一通氣孔使氣體脫氣筒內(nèi)與大氣相通。

圖1

（二）泥漿氣動定量脫氣器的工作原理

正常使用條件下, 通過錄井房內(nèi)樣氣泵的抽吸作用, 氣體脫氣筒內(nèi)被維持在一個略低于大氣壓的壓力。樣氣泵的抽吸作用能使整個樣氣管線密封系統(tǒng)內(nèi)的壓力低于大氣壓大約7psi。然而經(jīng)由通氣孔的外部空氣的進(jìn)入定量補(bǔ)充使脫氣筒內(nèi)壓力保持在大約低于大氣壓1psi的壓力。這樣, 進(jìn)入脫氣筒內(nèi)的泥漿在攪拌器的快速攪拌和低壓的共同作用下, 使泥漿中的氣體得以充分地逸出。

鉆井平臺上使用的壓縮空氣的壓力一般在0.6一0.8MPa, 所以在將壓縮空氣供給氣動定量脫氣器氣動馬達(dá)和氣動隔膜泵之前, 必須將其減壓至合適的壓力, 以防止對氣馬達(dá)和氣動隔膜泵和的損壞。此外, 進(jìn)入氣動馬達(dá)和氣動隔膜泵的壓縮空氣不需要混入微量的潤滑油，只需要在壓縮空氣源被減壓之前, 它必須首先進(jìn)入一個過濾器, 將壓縮空氣中的水分和雜質(zhì)濾掉,以保證其純凈和盡可能干燥, 然后再進(jìn)入減壓閥進(jìn)行減壓。氣動定量脫氣器的工作原理要求泥漿在氣體脫氣筒內(nèi)被攪起并由溢出口噴出, 空氣源壓力越大, 攪拌器的轉(zhuǎn)速越高, 但攪拌器如果轉(zhuǎn)速過快, 將會導(dǎo)致泥漿被攪起至脫氣筒內(nèi)的頂部, 進(jìn)而進(jìn)入樣氣管線。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生, 供給氣動隔膜泵的壓縮空氣的氣動最大壓力不能超過0.5MPa，供給氣動馬達(dá)的壓縮空氣最大壓力不能超過0.4MPa以保持?jǐn)嚢杵鞯霓D(zhuǎn)速大約在800轉(zhuǎn)/分。這樣純凈的、不含水分的壓縮空氣一部分驅(qū)動氣動隔膜泵提取泥漿到脫氣筒，但驅(qū)動氣由氣動隔膜泵的排出口排出，另一部分驅(qū)動氣動馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)泥漿脫出樣品氣，但驅(qū)動氣由氣動馬達(dá)的排出口排出。一方面為防止泥漿堵塞空氣入孔而使氣體脫氣筒內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓， 進(jìn)而引起泥漿被抽入樣氣管線。另一方面為防止由于收采筒內(nèi)的泥漿噴濺和樣品泵的抽吸作用而使泥漿被吸入樣氣管線。應(yīng)該經(jīng)常在起下鉆時檢查脫氣裝置上的樣氣出口， 以保證沒有泥漿固體物質(zhì)在這個開口處聚集而影響氣管線的暢通, 從而保證氣測系統(tǒng)正常工作。

（三）泥漿氣動定量脫氣器具有防爆安全的功能

作為安裝于惡劣環(huán)境區(qū)的脫氣器必須考慮井場安全。由于用鉆井平臺上容易獲得的壓縮空氣作動力, 完全避免了使用電動脫氣器存在產(chǎn)生電火花的危險。眾所周知, 泥漿脫氣器工作場所在泥漿槽, 而該場所是井內(nèi)油氣逸出和易于聚集的高易燃、易爆區(qū)域, 使用高電壓電源（三相AC380V、AC220V或單相AC110V）作動力驅(qū)動的電動脫氣器, 無論預(yù)防措施做得多嚴(yán)密, 總是存在著隱患, 所以必須慎之又慎, 方保萬無一失。而氣動隔膜泵和氣動馬達(dá)是防爆型的，不具有產(chǎn)生電火花的危險。從安全角度考慮, 鉆井承包商更愿意使用氣動定量脫氣器。

二、泥漿氣動定量脫氣器現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)情況

開發(fā)的氣動定量脫氣器先后在史128-xx井和牛25-斜xx井實(shí)驗(yàn)，脫氣器先后工作了30天，氣動隔膜泵和氣動馬達(dá)沒有出現(xiàn)故障，該脫氣器能完成定量泥漿脫氣，脫氣量能滿足色譜儀分析樣品氣的需要。經(jīng)過現(xiàn)場使用泥漿氣動定量脫氣器具有穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕， 體積小，不易損壞，較之電動脫氣器更易于攜帶、安裝、調(diào)節(jié)和維護(hù)保養(yǎng)。

三、總結(jié)

目前設(shè)計的泥漿氣動定量脫氣器僅限于定量泥漿脫氣，在今后的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題必須立即整改并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，來改造氣動定量脫氣器，達(dá)到通過定泥漿量來實(shí)現(xiàn)定量脫氣的目的。為色譜儀分析提供定量的樣品氣，為氣測錄井發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確評價油氣層提供依據(jù)，才能提高氣測錄井在油氣勘探錄井中可信度。