鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置制造方法
【專利摘要】鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置，涉及油氣勘探。設(shè)有吸收、膜脫氣取樣單元；吸收取樣單元設(shè)有吸收罐，其外側(cè)設(shè)有恒溫裝置和壓力傳感器，吸收罐頂部設(shè)有氣體入口、放空閥接口和鉆井液泥漿接口，鉆井液泥漿接口與泥漿噴嘴連接；在吸收罐頂部外側(cè)將閥門、防爆泄壓閥、壓力表和泥漿循環(huán)計(jì)量泵連接至吸收罐底部接口；泥漿循環(huán)計(jì)量泵出口與泥漿尖嘴噴頭連接，取樣罐頂部設(shè)有閥門，閥門與取樣罐之間設(shè)有可更換微孔濾網(wǎng)，尖嘴噴頭正對方向設(shè)有拱形壁面；膜脫氣取樣單元設(shè)有與吸收取樣單元共用的吸收罐、泥漿循環(huán)計(jì)量泵和防爆泄壓閥；在吸收罐頂部外側(cè)將閥門、膜脫氣器、防爆泄壓閥和泥漿循環(huán)計(jì)量泵連接至吸收罐底部接口；膜脫氣器外側(cè)設(shè)有可控恒溫裝置。
【專利說明】鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油氣勘探鉆井、錄井，特別是涉及一種鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在油氣勘探鉆井、錄井等領(lǐng)域應(yīng)用膜技術(shù)時(shí)，在使用前需對膜的相關(guān)性能進(jìn)行測試。目前，尚無對鉆井液油氣分離膜性能檢測設(shè)備裝置的相關(guān)報(bào)道，現(xiàn)有的方法是建立臨時(shí)裝置以測試評價(jià)油氣分離膜的性能，此類裝置存在操作復(fù)雜、檢測精度低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，因此，降低了錄井解釋的效率和數(shù)據(jù)解釋的準(zhǔn)確性，給油氣勘探鉆井、錄井造成了較大的困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是為了克服傳統(tǒng)鉆井液油氣分離膜性能檢測存在的操作復(fù)雜、鉆井液吸收樣品氣不完全等缺點(diǎn)，提供一種操作簡便，同時(shí)鉆井液能夠完全吸收及脫出樣品氣的鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置。
[0004]本實(shí)用新型設(shè)有吸收取樣單元和膜脫氣取樣單元；
[0005]所述吸收取樣單元設(shè)有吸收罐，在吸收罐罐體外側(cè)設(shè)有配備溫度傳感器的恒溫裝置和壓力傳感器，吸收罐頂部設(shè)有氣體入口、放空閥接口和鉆井液泥漿接口，放空閥接口外接放空閥，鉆井液泥漿接口與設(shè)于吸收罐內(nèi)側(cè)的泥漿噴嘴連接；在吸收罐頂部外側(cè)用不銹鋼管線依次將閥門、防爆泄壓閥、壓力表和泥漿循環(huán)計(jì)量泵連接至吸收罐底部接口構(gòu)成鉆井液泥漿吸收循環(huán)管路；防爆卸壓閥可防止因操作失誤等導(dǎo)致的裝置內(nèi)部壓力過高引起的危險(xiǎn)；在泥漿循環(huán)計(jì)量泵出口處，由三通引出不銹鋼管線與全脫取樣罐內(nèi)側(cè)壁帶有的泥漿尖嘴噴頭連接，全脫取樣罐頂部設(shè)有放空兼取樣的閥門，閥門與全脫取樣罐之間設(shè)有可更換微孔濾網(wǎng)，尖嘴噴頭正對方向設(shè)有拱形壁面；
[0006]所述膜脫氣取樣單元設(shè)有與吸收取樣單元共用的吸收罐、泥漿循環(huán)計(jì)量泵和防爆泄壓閥；在吸收罐頂部外側(cè)用不銹鋼管線依次將閥門、安裝分離膜的膜脫氣器(循環(huán)鉆井液泥漿的一側(cè))、防爆泄壓閥和一泥漿循環(huán)計(jì)量泵連接至吸收罐底部接口構(gòu)成鉆井液泥漿脫氣循環(huán)管路；膜脫氣器為兩塊可拆卸非對稱結(jié)構(gòu)的不銹鋼殼體(循環(huán)鉆井液一側(cè)容積略大于載氣吹掃一側(cè)容積)，膜脫氣器與分離膜的結(jié)合采用O型圈密封，膜脫氣器外側(cè)設(shè)有可控恒溫裝置；還包括載氣吹掃管路，該管路高壓載氣由高壓氣體鋼瓶經(jīng)配有壓力表的高壓緩沖罐提供，高壓緩沖罐出口處由三通引出一條不銹鋼管線將閥門、膜脫氣器(載氣吹掃的一側(cè))和背壓閥連接至氣體檢測設(shè)備，如氣相色譜等。
[0007]所述膜脫氣器可采用平板膜脫氣器或其他各類膜脫氣器。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0009]以高壓氣瓶加壓及加熱保溫系統(tǒng)進(jìn)行加熱保溫模擬井下高溫高壓環(huán)境，采用循環(huán)噴灑鉆井液的方式高效吸收樣品氣，一是通過全脫取樣罐將含有樣品氣的鉆井液定量取樣全脫后，所得氣樣進(jìn)入氣體檢測設(shè)備，可得鉆井液中真實(shí)吸收的氣樣含量Cl ;二是通過膜脫氣器對含有樣品氣的鉆井液脫氣，利用載氣吹掃脫出氣樣，所得氣樣進(jìn)入氣體檢測設(shè)備測得脫出的氣樣含量c2。在不同溫度壓力及使用不同分離膜條件下，兩個(gè)單元所得的氣樣含量Cl、c2進(jìn)行函數(shù)關(guān)聯(lián)擬合，將所得分離膜脫氣性能函數(shù)關(guān)聯(lián)式應(yīng)用于鉆井現(xiàn)場中分離膜探測油氣含量，可大大簡化錄井操作、提高錄井?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度，為井與井之間的橫向?qū)Ρ?，及錄井?dāng)?shù)據(jù)的后期解釋評價(jià)奠定基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]以下通過具體實(shí)施例結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0012]參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有吸收取樣單元和膜脫氣取樣單元；所述吸收取樣單元設(shè)有吸收罐104，在吸收罐104罐體外側(cè)設(shè)有配備溫度傳感器202的恒溫裝置105A和壓力傳感器201，吸收罐104頂部設(shè)有氣體入口、放空閥接口和鉆井液泥漿接口，放空閥接口外接放空閥203A，鉆井液泥漿接口與設(shè)于吸收罐104內(nèi)側(cè)的泥漿噴嘴204連接；在吸收罐104頂部外側(cè)用不銹鋼管線依次將閥門、防爆泄壓閥107、壓力表205和泥漿循環(huán)計(jì)量泵106連接至吸收罐104底部接口構(gòu)成鉆井液泥漿吸收循環(huán)管路；防爆卸壓閥107可防止因操作失誤等導(dǎo)致的裝置內(nèi)部壓力過高引起的危險(xiǎn)；在泥漿循環(huán)計(jì)量泵106出口處，由三通引出不銹鋼管線與全脫取樣罐108內(nèi)側(cè)壁帶有的泥漿尖嘴噴頭207連接，全脫取樣罐108頂部設(shè)有放空兼取樣的閥門203B，閥門203B與全脫取樣罐108之間設(shè)有可更換微孔濾網(wǎng)206，尖嘴噴頭207正對方向設(shè)有拱形壁面208 ；
[0013]所述膜脫氣取樣單元設(shè)有與吸收取樣單元共用的吸收罐104、泥漿循環(huán)計(jì)量泵106和防爆泄壓閥107 ;在吸收罐104頂部外側(cè)用不銹鋼管線依次將閥門、安裝分離膜110的膜脫氣器109 (循環(huán)鉆井液泥漿的一側(cè))、防爆泄壓閥107和泥漿循環(huán)計(jì)量泵106連接至吸收罐104底部接口構(gòu)成鉆井液泥漿脫氣循環(huán)管路；膜脫氣器109為兩塊可拆卸非對稱結(jié)構(gòu)的不銹鋼殼體(循環(huán)鉆井液一側(cè)容積略大于載氣吹掃一側(cè)容積)，膜脫氣器109與分離膜110的結(jié)合采用O型圈密封，膜脫氣器109外側(cè)設(shè)有可控恒溫裝置105B ;還包括載氣吹掃管路，該管路高壓載氣由高壓氣體鋼瓶1lB經(jīng)配有壓力表的高壓緩沖罐103提供，高壓緩沖罐103出口處由三通引出一條不銹鋼管線將閥門、膜脫氣器109(載氣吹掃的一側(cè))和背壓閥111連接至氣體檢測設(shè)備，如氣相色譜等。
[0014]鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置如圖1所示，該裝置包括吸收取樣單元和膜脫氣取樣單元。實(shí)施本實(shí)用新型時(shí)，首先，在吸收取樣單元中通過泥漿循環(huán)計(jì)量泵106循環(huán)不銹鋼管線中的鉆井液泥衆(zhòng)使其在吸收te 104中吸收定量樣品氣，待鉆井液泥衆(zhòng)完全吸收樣品氣后，進(jìn)行全脫取樣，通過氣體檢測設(shè)備檢測由全脫取樣罐108脫出樣品氣濃度Cl ;其次，在膜脫氣取樣單元中通過泥漿循環(huán)計(jì)量泵106循環(huán)不銹鋼管線中的鉆井液泥漿使其在膜脫氣器109中循環(huán)脫氣，分離膜110脫出氣體由高壓載氣吹掃，經(jīng)背壓閥111減壓后進(jìn)入氣體檢測設(shè)備檢測得到樣品氣濃度c2 ;最后，將不同條件下測得的cl、c2進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，對鉆井液油氣分離膜進(jìn)行測試評價(jià)。
[0015]鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置中吸收取樣單元，該單元包括一吸收罐104，該吸收罐104罐體外側(cè)帶有一配備溫度傳感器202的恒溫裝置105A和一壓力傳感器201，頂部外側(cè)有若干接口，包括一放空閥203A、一氣體入口和一鉆井液泥漿接口，鉆井液泥漿接口與吸收罐104內(nèi)側(cè)一泥漿噴嘴204連接；在吸收罐104頂部外側(cè)用不銹鋼管線依次將閥門、防爆泄壓閥107、壓力表205和一泥漿循環(huán)計(jì)量泵106連接至吸收罐104底部接口構(gòu)成鉆井液泥漿吸收循環(huán)管路；該防爆卸壓閥107可防止因操作失誤等導(dǎo)致的裝置內(nèi)部壓力過高引起的危險(xiǎn)；在泥漿循環(huán)計(jì)量泵106出口處，由三通引出不銹鋼管線與一全脫取樣罐108內(nèi)側(cè)壁帶有的泥漿尖嘴噴頭207連接，該全脫取樣罐108頂部有一放空兼取樣的閥門203B，閥門203B與全脫取樣罐108之間設(shè)有一可更換微孔濾網(wǎng)206，內(nèi)側(cè)壁面的尖嘴噴頭207正對方向有一拱形壁面208。
[0016]參照圖1，使用本實(shí)用新型測試分離膜性能進(jìn)行鉆井液吸收樣品氣時(shí)，由閥門203A向吸收罐104注入一定量鉆井液泥漿，開啟恒溫裝置105A，再由氣體鋼瓶向吸收罐104充入樣品氣并加壓，待壓力傳感器201和溫度傳感器202達(dá)到預(yù)設(shè)值，啟動(dòng)泥漿循環(huán)計(jì)量泵106，鉆井液泥漿在吸收管路中循環(huán)，通過泥漿噴嘴204在吸收罐104中噴出以吸收樣品氣，待壓力傳感器201數(shù)值穩(wěn)定時(shí)，即表明鉆井液泥漿完全吸收樣品氣；設(shè)置泥漿循環(huán)計(jì)量泵106流量，向全脫取樣罐108注入一定量鉆井液，鉆井液由泥漿尖嘴噴頭207噴出，撞擊全脫取樣罐108內(nèi)側(cè)的拱形壁面208，樣品氣從鉆井液中脫出，脫出氣體經(jīng)微孔濾網(wǎng)206過濾由閥門203B取樣后進(jìn)氣體檢測設(shè)備，檢測得到定量鉆井液吸收樣品氣的真實(shí)含量Cl。
[0017]若全脫取樣罐108對量取的鉆井液脫氣不完全，可在全脫取樣罐108外側(cè)纏繞加熱帶，同時(shí)可將全脫取樣罐108進(jìn)行減壓預(yù)處理，采用減壓加熱的方式使鉆井液脫氣完全。
[0018]鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置中膜脫氣取樣單元，該單元與吸收取樣單元共用一吸收罐104、一泥漿循環(huán)計(jì)量泵106和防爆泄壓閥107等相關(guān)組件，且安裝位置保持不變；在吸收罐104頂部外側(cè)用不銹鋼管線依次將閥門、一安裝分離膜110的膜脫氣器109(循環(huán)鉆井液泥漿的一側(cè))、一防爆泄壓閥107和一泥漿循環(huán)計(jì)量泵106連接至吸收罐104底部接口構(gòu)成鉆井液泥漿脫氣循環(huán)管路；該膜脫氣器109為兩塊可拆卸非對稱結(jié)構(gòu)的不銹鋼殼體(循環(huán)鉆井液一側(cè)容積略大于載氣吹掃一側(cè)容積)，膜脫氣器109與分離膜110的結(jié)合采用O型圈密封，膜脫氣器109外側(cè)帶有一可控恒溫裝置105B ;還包括載氣吹掃管路，該管路高壓載氣由高壓氣體鋼瓶1lB經(jīng)配有壓力表的高壓緩沖罐103提供，高壓緩沖罐103出口處由三通引出一條不銹鋼管線將閥門、膜脫氣器109(載氣吹掃的一側(cè))和一背壓閥111連接至氣體檢測設(shè)備，如氣相色譜等。
[0019]參照圖1，使用本實(shí)用新型測試分離膜性能進(jìn)行膜脫氣取樣時(shí)，需待鉆井液吸收樣品氣操作完成后，調(diào)節(jié)可控恒溫裝置105B至測試溫度，通過調(diào)節(jié)閥門將鉆井液泥漿循環(huán)管路切換至脫氣循環(huán)管路，鉆井液泥漿中吸收的樣品氣經(jīng)膜脫氣器109，透過分離膜110，由載氣吹掃管路的高壓載氣吹掃脫出氣體，經(jīng)背壓閥111減壓后進(jìn)入氣體檢測設(shè)備，得到分離膜110脫出的樣品氣含量c2。
[0020]將脫出的樣品氣含量值c2與真實(shí)含量值Cl進(jìn)行函數(shù)關(guān)聯(lián)擬合，通過數(shù)學(xué)方法得到該分離膜脫氣性能關(guān)聯(lián)函數(shù)。
[0021]參照圖1，鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置，該裝置需外接一樣品氣鋼瓶1lA與一氣體質(zhì)量流量計(jì)102由不銹鋼管線連接至吸收罐104頂部的氣體入口 ；一高壓氣體鋼瓶1lB與一配有壓力表的高壓氣體緩沖罐103由不銹鋼管線分別連接至吸收罐104頂部的氣體入口和載氣吹掃管路；在載氣吹掃管路中，高壓緩沖罐103與閥門之間由三通引出一條不銹鋼管線將一單向平衡閥209連接至微孔濾網(wǎng)206和放空閥203B之間，以保證載氣吹掃管路壓力與鉆井液循環(huán)管路的壓力平衡，防止分離膜110因壓差過大而損壞。
[0022]所述吸收罐頂部內(nèi)側(cè)帶有泥漿噴嘴，以實(shí)現(xiàn)鉆井液泥漿循環(huán)時(shí)高效的吸收樣品氣；頂部外側(cè)及底部外側(cè)帶有若干接口，以實(shí)現(xiàn)各種模擬實(shí)驗(yàn)條件要求，如進(jìn)樣、加壓、放空坐寸ο
[0023]所述全脫取樣罐頂部外側(cè)接一微孔濾網(wǎng)防止脫出的樣品氣中帶入微量鉆井液泥漿，側(cè)壁內(nèi)部帶有泥漿尖嘴噴頭，尖嘴噴頭正對有一拱形壁面，該壁面可使鉆井液泥漿噴出后最大面積的分散在全脫取樣te中，以完全脫出鉆井液泥衆(zhòng)中的樣品氣。
[0024]所述膜脫氣器為平板膜脫氣器或其他各類膜脫氣器。
[0025]取樣系統(tǒng)由高壓氣體鋼瓶經(jīng)高壓緩沖罐提供穩(wěn)定的高壓載氣源，高壓載氣吹掃分離膜脫出的樣品氣，經(jīng)高壓背壓閥減壓后進(jìn)入氣體檢測設(shè)備。
[0026]本實(shí)用新型中各單元組件之間由耐高溫高壓的不銹鋼管線連接。
[0027]本實(shí)用新型中泥漿循環(huán)動(dòng)力由可控泥漿循環(huán)計(jì)量泵提供。
[0028]本實(shí)用新型包括有一總防爆卸壓閥、一高壓氣體緩沖罐以保證測試系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性，還包括一總控制面板以簡化分離膜測試評價(jià)的操作。
[0029]在本實(shí)用新型空白循環(huán)管線中預(yù)留可拆接口，換接各種鉆井液性能的檢測器或傳感器，測試鉆井液如密度、酸堿度、粘度等的性能，以實(shí)現(xiàn)循環(huán)裝置的多功能化要求。
【權(quán)利要求】
1.鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置，其特征在于設(shè)有吸收取樣單元和膜脫氣取樣單元; 所述吸收取樣單元設(shè)有吸收罐，在吸收罐罐體外側(cè)設(shè)有配備溫度傳感器的恒溫裝置和壓力傳感器，吸收罐頂部設(shè)有氣體入口、放空閥接口和鉆井液泥漿接口，放空閥接口外接放空閥，鉆井液泥漿接口與設(shè)于吸收罐內(nèi)側(cè)的泥漿噴嘴連接；在吸收罐頂部外側(cè)用不銹鋼管線依次將閥門、防爆泄壓閥、壓力表和泥漿循環(huán)計(jì)量泵連接至吸收罐底部接口構(gòu)成鉆井液泥漿吸收循環(huán)管路；在泥漿循環(huán)計(jì)量泵出口處，由三通引出不銹鋼管線與全脫取樣罐內(nèi)側(cè)壁帶有的泥漿尖嘴噴頭連接，全脫取樣罐頂部設(shè)有放空兼取樣的閥門，閥門與全脫取樣罐之間設(shè)有可更換微孔濾網(wǎng)，尖嘴噴頭正對方向設(shè)有拱形壁面； 所述膜脫氣取樣單元設(shè)有與吸收取樣單元共用的吸收罐、泥漿循環(huán)計(jì)量泵和防爆泄壓閥；在吸收罐頂部外側(cè)用不銹鋼管線依次將閥門、安裝分離膜的膜脫氣器、防爆泄壓閥和泥漿循環(huán)計(jì)量泵連接至吸收罐底部接口構(gòu)成鉆井液泥漿脫氣循環(huán)管路；膜脫氣器為兩塊可拆卸非對稱結(jié)構(gòu)的不銹鋼殼體，膜脫氣器與分離膜的結(jié)合采用O型圈密封，膜脫氣器外側(cè)設(shè)有可控恒溫裝置；還包括載氣吹掃管路，載氣吹掃管路的高壓載氣由高壓氣體鋼瓶經(jīng)配有壓力表的高壓緩沖罐提供，高壓緩沖罐出口處由三通引出一條不銹鋼管線將閥門、膜脫氣器和背壓閥連接至氣體檢測設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述鉆井液油氣分離膜測試循環(huán)裝置，其特征在于所述膜脫氣器為平板膜脫氣器。
【文檔編號】B01D65/10GK203990324SQ201420477544
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】沙勇, 周道偉 申請人:廈門大學(xué)