設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錄井公司，山東 東營 257000)

現代油氣勘探技術發展迅猛，綜合錄井技術也取得很大的進展，錄井參數的定量化已是大勢所趨。考慮到錄井儀器現場的工作環境、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，提出研發制造工藝簡單，便于現場安裝，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，才能發生質的變化；才能提高氣測資料的真實性；實現氣測錄井由定性向定量發展；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的成功率。設計泥漿氣動定量脫氣器配套在綜合錄井及開發井等錄井儀器上，為在鉆井實時監測過程中高效地實現氣測錄井提供條件。

（一）泥漿氣動定量脫氣器的結構組成

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（恒流量進樣裝置）的出口，為給脫氣裝置提供連續的定量泥漿，上端封閉并裝有氣動馬達，可以驅動啟動脫氣器內的泥漿攪拌器，氣動馬達旁有一接口可供連接氣體管線至錄井儀器房內供氣測裝置，另有一通氣孔使氣體脫氣筒內與大氣相通。

圖1

（二）泥漿氣動定量脫氣器的工作原理

正常使用條件下, 通過錄井房內樣氣泵的抽吸作用, 氣體脫氣筒內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內的壓力低于大氣壓大約7psi。然而經由通氣孔的外部空氣的進入定量補充使脫氣筒內壓力保持在大約低于大氣壓1psi的壓力。這樣, 進入脫氣筒內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, 以防止對氣馬達和氣動隔膜泵和的損壞。此外, 進入氣動馬達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, 它必須首先進入一個過濾器, 將壓縮空氣中的水分和雜質濾掉,以保證其純凈和盡可能干燥, 然后再進入減壓閥進行減壓。氣動定量脫氣器的工作原理要求泥漿在氣體脫氣筒內被攪起并由溢出口噴出, 空氣源壓力越大, 攪拌器的轉速越高, 但攪拌器如果轉速過快, 將會導致泥漿被攪起至脫氣筒內的頂部, 進而進入樣氣管線。為了防止這種現象的發生, 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，供給氣動馬達的壓縮空氣最大壓力不能超過0.4MPa以保持攪拌器的轉速大約在800轉/分。這樣純凈的、不含水分的壓縮空氣一部分驅動氣動隔膜泵提取泥漿到脫氣筒，但驅動氣由氣動隔膜泵的排出口排出，另一部分驅動氣動馬達高速旋轉泥漿脫出樣品氣，但驅動氣由氣動馬達的排出口排出。一方面為防止泥漿堵塞空氣入孔而使氣體脫氣筒內產生負壓， 進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。應該經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

作為安裝于惡劣環境區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, 而該場所是井內油氣逸出和易于聚集的高易燃、易爆區域, 使用高電壓電源（三相AC380V、AC220V或單相AC110V）作動力驅動的電動脫氣器, 無論預防措施做得多嚴密, 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是防爆型的，不具有產生電火花的危險。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場實驗情況

開發的氣動定量脫氣器先后在史128-xx井和牛25-斜xx井實驗，脫氣器先后工作了30天，氣動隔膜泵和氣動馬達沒有出現故障，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。經過現場使用泥漿氣動定量脫氣器具有穩定可靠，結構簡單，重量輕， 體積小，不易損壞，較之電動脫氣器更易于攜帶、安裝、調節和維護保養。

三、總結

目前設計的泥漿氣動定量脫氣器僅限于定量泥漿脫氣，在今后的實驗過程中發現問題必須立即整改并不斷總結經驗，來改造氣動定量脫氣器，達到通過定泥漿量來實現定量脫氣的目的。為色譜儀分析提供定量的樣品氣，為氣測錄井發現和準確評價油氣層提供依據，才能提高氣測錄井在油氣勘探錄井中可信度。