钻井液定量脱气器的制作方法

本发明涉及石油地质勘探录井技术领域，尤其涉及一种钻井液定量脱气器。

背景技术：

随钻气测录井技术通过分析钻井过程中进入钻井液中的可燃气体的组分及其含量，可及时发现油气显示、预报井涌、井喷、气侵等事故，是钻井过程监控服务中的一项关键内容。综合录井仪是开展这项工作的载体，而钻井液脱气器是其重要组成部分，其功能是将井筒内返上地面的地层气从钻井液中分离出来，为后续色谱分析仪提供连续的样品气源。在陆地和海上录井作业时，常规脱气器通常安装在振动筛前的缓冲槽中，由于钻井液流速不稳定，液面起伏变化大，使得进入脱气器室中的钻井液量也随之波动，若遇风速较大时，进入脱气器室内的空气量也会不稳定，严重时还会出现脱气器抽空气和抽钻井液的现象，导致气测分析值不准确，甚至造成色谱污染，极大影响了气测资料录取质量。

中国专利CN102151421 A公开了一种包括罐本体和搅拌体的浮子式定量脱气装置，罐本体采用浮子构造，具有泥浆入口和泥浆出口，以及排气口，而搅拌体用于伸入罐本体对泥浆进行搅拌；中国专利CN 105019841 A公开了一种钻井液定量脱气装置，从泥浆槽中泵取钻井液，并通过钻井液连接管线送入搅拌脱气器进行气液分离，以实现钻井液的定量泵取和定量脱气；大大提高了脱气效率，美国专利US7032444B2中公开了一种加入电加热器及温控系统的脱气器，中国专利CN 106194085 A也公开了一种含有加热器浮动式定量脱气机，不但可以使泥浆中更多的油气气体物质得以脱离出来，还可得到辛烷等液态烃和苯、甲苯、乙苯等化合物成分，进一步提高了脱气效率和应用范围。

从目前的发展来看，钻井液脱气器发展已经走向微小型定量脱气和全烃(C1～C8)成分脱气，但在自动化、远程监控和小型化方面还存在较大的发展空间。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题，提出一种自动化的钻井液定量脱气器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钻井液定量脱气器，用于钻井液脱气，包括液体输入组件、脱气组件、气体输出组件，用于检测液体输入组件、脱气组件、气体输出组件状态并发送信号的检测单元，以及用于控制所述液体输入组件、脱气组件、气体输出组件的控制单元，所述控制单元包括：

采集模块：与所述检测单元电性连接，用于采集所述检测单元发送的信号，并发送给所述控制单元；

判断模块：与所述采集模块电性连接，用于接收所述采集模块发送的信号，判断各组件所需操作步骤，将信号发送给所述控制单元；

控制模块：与所述判断模块电性连接，用于接收所述判断模块发出的信号，根据信号控制液体输入组件将设定流量的钻井液输入至所述脱气组件，控制脱气组件将液体脱气并将脱气后的液体由排出，控制气体输出组件按照设定流量将所得气体由排出。

优选的是，所述液体输入组件包括第一定量泵，加热套件，所述加热套件包括加热室，所述第一定量泵与加热室之间设有的第一连接管，所述加热室与所述脱气组件设有第二连接管，所述检测单元包括检测所述第一定量泵转速的第一转速传感器，用于检测所述加热室内液体的第一温度传感器，以及用于检测加热室内液面高度的第一液位计，

所述采集模块：分别与所述第一转速传感器、第一温度传感器、第一液位计电性连接，采集所述第一转速传感器、第一温度传感器、第一液位计发送的信号，并发送给所述判断模块；

所述判断模块：将接收的第一定量泵的转速值与设定的转速值比较判断，将采集的温度值与设定的温度值比较判断，将采集的加热器内液面高度值与设定的高度值比较判断，将信号发送给所述控制模块；

所述控制模块：根据判断模块的信号，控制所述第一定量泵的转速升高或降低直至所述第一定量泵转速满足设定条件，根据液面高度控制加热器开始加热或关闭加热，控制所述加热器的温度提高或降低直至所述钻井液温度满足设定条件。

优选的是，所述脱气组件包括第二壳体和搅拌套件，所述搅拌套件包括脱气室、电机和搅拌件，所述搅拌件与电机连接，所述检测单元包括检测所述脱气室内钻井液液位的第二液位计，

所述采集模块：与所述第二液位计电性连接，用于采集所述第二液位计检测的脱气室内的钻井液液面高度值，将信号发送给所述判断模块；

所述判断模块：将接收的脱气室内钻井液液面高度值与设定的液面高度值比较判断，将信号发送给所述控制模块；

控制模块：根据判断模块的信号，用于控制所述电机启动或关闭，从而控制搅拌件搅拌或者停止搅拌钻井液。

优选的是，所述检测单元还包括用于检测所述电机转速的第二转速传感器，

所述采集模块：与所述第二转速传感器电性连接，用于采集所述第二转速传感器检测的电机的转速值，将信号发送给所述判断模块；

所述判断模块：用于将接收的电机的转速值与设定的转速值比较判断，将信号发送给所述控制模块；

所述控制模块：用于控制所述电机的转速达到设定的要求。

优选的是，所述气体输出组件包括第二定量泵，用于连接所述第二定量泵和脱气组件的第三连接管，所述检测单元包括用于检测第二定量泵转速的第二转速传感器，用于检测第三连接管内压力的第一压力传感器，以及用于检测所述第三连接管内温度的第二温度传感器，所述控制单元包括：

所述采集模块：分别与所述第二转速传感器、第一压力传感器、第二温度传感器电性连接，用于采集所述第二转速传感器检测到的第二定量泵的转速值、所述第一压力传感器检测的第三连接管内的压力值、所述第二温度传感器检测到的第三连接管内的温度值，将采集的信号发送给所述判断模块；

所述判断模块：用于将接收到的第二定量泵的转速值与设定的转速值比较判断，将信号发送给所述控制模块；

所述控制模块：用于控制所述第二定量泵的转速值达到设定的要求。

优选的是，所述脱气组件包括脱气室，所述钻井液定量脱气器还包括用于补偿所述脱气室内气压的气体补偿组件，所述气体补偿组件包括用于连通所述脱气室和大气的第四连接管，所述第四连接管上设有用于使所述大气和脱气室连通或断开的第一电磁阀，所述检测单元包括用于检测第四连接管内空气流量的流量计；

所述采集模块：与所述流量计电性连接，用于采集所述流量计检测的第四连接管内的空气流量；

所述控制模块：与所述第一电磁阀电性连接，用于控制第一电磁阀打开或关闭，以使所述脱气室与大气连通或断开。

优选的是，在所述第四连接管上设有与大气连通的U型管，所述U型管设于所述流量计与所述脱气室之间，以使异常情况钻井液从所述U型管排出，从而保护所述流量计。

优选的是，所述脱气组件包括脱气室，用于检测所述脱气室内液面高度的第二液位计，以及用于搅拌脱气室内液体的搅拌套件，所述液体输入组件包括加热室、加热件，用于检测所述加热室内液面高度的第一液位计，以及用于连通加热室和脱气室的第二连接管，所述钻井液定量脱气器还包括清洗组件，所述清洗组件包括用于连接水源和脱气室的第五连接管，

所述采集模块：与所述第一液位计、第二液位计电性连接，用于采集所述第一液位计、第二液位计检测的加热室和脱气室内的液面高度，发给所述判断模块；

所述判断模块：用于判断当前为清洗状态，将加热室内的液面高度值与清洗状态设定的加热室液面高度值比较判断，将脱气室内的液面高度值与清洗状态设定的脱气室液面高度值比较判断，发送信号给所述控制模块；

所述控制模块：与加热件、搅拌套件电性相连，用于根据设定开启或关闭加热件，开启或关闭搅拌套件。

优选的是，所述第五连接管与所述脱气室通过第六连接管连通，所述第六连接管包括虹吸部，所述虹吸部的一端与大气连通，所述虹吸部与大气连通的一端上设有用于控制虹吸部与大气连通或断开的第二电磁阀，所述控制模块与所述第二电磁阀电性连接，以使第二电磁阀打开或关闭，从而排出虹吸部内的液体。

优选的是，所述液体输入组件包括加热室，所述脱气组件包括脱气室，所述加热室底部设有第七连接管，所述脱气室设有第八连接管，所述第七连接管上设有用于控制所述第七连接管连通或关闭的第三电磁阀，所述第八连接管上设有控制所述第八连接管连通或关闭的第四电磁阀，所述控制模块与所述第三、第四电磁阀电性连接，根据设定打开或关闭第三、第四电磁阀从而控制液体的排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

由控制单元和液体输入组件、脱气组件、气体输出组件、检测单元相配合，实现自动定量脱气，由于气体补偿组件的设置，可以有效的保证气体输出组件的有效工作，同时，清洗组件、控制单元以及其他组件的配合，实现了自动脱气后的自动清洗，实现了自动化的定量脱气、清洗。

附图说明

图1为本发明一种钻井液定量脱气器结构示意图1；

图2为本发明所述钻井液定量脱气器的原理图；

图3为本发明所述钻井液定量脱气器的结构示意图2；

图4为本发明所述钻井液定量脱气器的部分结构示意图；

图5为本发明所述钻井液定量脱气器的搅拌套件的结构示意图；

图中1、液体输入组件；11、第一定量泵；111、第三电磁阀；112、第一过滤器；12、加热套件；121、第一壳体；122、加热件；13、第一连接管；131、第一单向阀；14、第二连接管；15、第七连接管；151、第四电磁阀；152、第二过滤器；2、脱气组件；21、第二壳体；22、搅拌套件；221、电机固定架；222、电机；223、电机保护套；224、搅拌件；23、第八连接管；231、第三过滤器；232、第五电磁阀；3、气体输出组件；31、第二定量泵；32、第三连接管；321、第四过滤器；322、第六电磁阀；4、气体补偿组件；41、第四连接管；411、干燥部；412、U型管；42、第一电磁阀；5、清洗组件；51、第五连接管；511、第八电磁阀；512、第五过滤器；513、第二单向阀；52、第六连接管；521、虹吸部；522、第二电磁阀；523、第七电磁阀；524、第六过滤器；525、第七过滤器；6、检测单元；611、第一液位计；612、第二液位计；621、第一转速传感器；622、第二转速传感器；631、第一温度传感器；632、第二温度传感器；64、压力传感器；65、流量计；7控制单元；71、采集模块；72、判断模块；73、控制模块。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参考图1-5，一种钻井液定量脱气器，用于钻井液脱气，包括液体输入组件1、脱气组件2、气体输出组件3，用于检测液体输入组件1、脱气组件2、气体输出组件3状态并发送信号的检测单元6，以及用于控制所述液体输入组件1、脱气组件2、气体输出组件3的控制单元7。

所述液体输入组件1包括定量泵11、加热套件12，用于连接所述定量泵1和加热套件 12的第一连接管13，用于连接加热室和下一组件的第二连接管14，以及用于将废液排出的第七连接管15，所述定量泵11上设有用于控制所述定量泵11与钻井液连通的第三电磁阀 111，以及用于过滤的第一过滤器112，所述定量泵11将钻井液输送至所述加热套件12，所述加热套件12包括第一壳体121和加热件122，所述第一壳体121和加热件122构成密闭腔室，即加热室，加热件包括内胆和外壳(图中未标注)，内胆中装入导热油，钻井液从加热件外壳和加热件内胆间流动并带走导热油热量，以升高钻井液温度；所述第一连接管13 连通所述定量泵11和加热室，所述第一连接管上设有第一单向阀131防止钻井液回流，保证定量脱气；所述第七连接管15与所述加热室底部连通，用于将加热室内废液排出，所述第七连接管15上设有第四电磁阀151和第二过滤152。脱气时，钻井液在所述第一定量泵 11的作用下，经过第一过滤器112、第三电磁阀111、第一定量泵11内部，经第一连接管流至所述加热室，在加热室内加热，经过第二连接管流至下一组件，在排除废液时，所述第四电磁阀151打开，使所述第七连接管15连通，排出废液。

所述脱气组件2与所述液体输入组件1连接，所述脱气组件2包括第二壳体21、搅拌组件22，以及用于排出废液的第八连接管23，所述搅拌组件22和第二壳体21构成密闭腔室，即脱气室，所述搅拌组件22包括电机固定架221，设于电机固定架221上的电机222，用于保护电机222的电机保护套223，以及与电机222相连的搅拌件224，所述搅拌件224 位于所述脱气室内，通过联轴器与所述搅拌件224连接，所述第八连接管23上设有第三过滤器231和第五电磁阀232，所述第五电磁阀232用于控制第八连接管23的连通与关闭，所述第八连接管23优选的与脱气室底部连通，所述脱气室与所述第二连接管14连接，加热室内的钻井液经第二连接管14流入脱气室，所述电机222启动，带动所述搅拌件224搅拌，实现钻井液脱气，在需要排出废液时，第五电磁阀232打开，使脱气室内的废液经第八连接管23排出。

所述气体输出组件3与所述脱气组件2连接，所述气体输出组件3包括第二定量泵31 和第三连接管32，所述第三连接管32上设有第四过滤器321和第六电磁阀322，所述第三连接管32与所述脱气室连通，钻井液在所述脱气室内经脱气的气体通过在第二定量泵31 的作用下通过第三连接管32排出，此处所述第二定量泵31优选为蠕动抽气泵。

所述钻井液定量脱气器还包括与脱气室连通的气体补偿组件4，所述气体补偿组件4包括连通脱气室与大气的第四连接管41，以及控制第四连接管41连通或关闭的第一电磁阀42，所述第四连接管41上设有用于除湿的干燥部411以便对吸入空气进行干燥，U型管412，所述U型管可以在钻井液定量脱气器出现异常情况时，使进入第四连接管41的液体排出，当脱气时，所述第一电磁阀42打开，使所述脱气室与大气连通，以便补偿空气进入所述脱气室。。

所述钻井液定量脱气器还包括用于清洗各组件的清洗组件5，所述清洗组件5包括用于连接水源的第五连接管51，用于连接所述第五连接管51和脱气室的第六连接管52，所述第五连接管51上设有第八电磁阀511，第五过滤器512，以及第二单向阀513，所述第六连接管52上设有虹吸部521，所述虹吸部521一端与大气连通，用于排出废液，所述虹吸部521 端部设有用于控制所述虹吸部521的一端开启或关闭的第二电磁阀522以及第六过滤器 524，所述第六连接管52上、位于所述虹吸部521与所述脱气室之间还包括U型部，所述 U型部底部设有与大气连通的排液管(图中未标注)，所述排液管上设有用于控制排液管连通或关闭的第七电磁阀523，以及第七过滤器525；在需要清洗清洗时，将第五连接管51 与水源连接，清水经第五连接管51、第六连接管52进入脱气室，经第二连接管14进入加热室，在清洗完后，将第二电磁阀522、第七电磁阀523、第四电磁阀151、第五电磁阀232 等电磁阀打开，将清洗完的废液排出。

所述检测单元6用于检测各组件的状态，所述检测单元6包括用于检测加热室内液面的第一液位计611，用于检测脱气室内液面的第二液位计612、用于检测第一定量泵11转速的第一转速传感器621，用于检测第二定量泵31转速的第二转速传感器622，用于检测加热室内流体温度的第一温度传感器631，用于检测第三连接管32内的气体温度和压力的第二温度传感器632和压力传感器64，用于检测第四连接管41内空气流量的流量计65，此处所述流量计65优选为质量流量计。

所述控制单元7与液体输入组件1、脱气组件2、气体输出组件3、气体补偿组件4、清洗组件5、检测单元6电性连接，所述控制单元7包括采集模块71、判断模块72、控制模块73，所述采集模块71与检测单元6各个传感器连接的采集模块71，所述采集模块71采集多个传感器检测的数据，所述判断模块72与所述采集模块71电性连接，

采集模块71：与所述检测单元6电性连接，采集所述检测单元6发送的信号，并发送给所述控制单元7；

判断模块72：与所述采集模块71电性连接，接收所述采集模块71发送的信号，判断各组件所需操作步骤，将信号发送给所述控制单元7；

控制模块73：与所述判断模块72电性连接，接收所述判断模块72发出的信号，根据信号控制液体输入组件1将设定流量的钻井液输入至所述脱气组件2，控制脱气组件2将液体脱气并将脱气后的液体由排出，控制气体输出组件3按照设定流量将所得气体由排出。

工作过程：所述采集模块71将采集的信息发送给所述判断模块72，所述控制模块73 与所述判断模块72、第一、第二定量泵、加热件12、电机222、第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八电磁阀电性连接，所述判断模块72将接收到的第一、第二定量泵的转速值分别与设定的第一、第二定量泵的转速值比较判断，向所述控制模块73发送信号，所述控制模块73根据信号调节第一、第二定量泵的转速使其在设定范围内，所述判断模块 72将接收到的加热室或脱气室内的液面高度与设定的加热室或脱气室的液面高度值比较判断，向所述控制模块73发送信号，所述控制模块73根据信号开启或者关闭加热件12或电机222，防止干烧或者干脱，所述判断模块72将接收到的加热室内流体温度与设定的温度比较，向所述控制模块73发送信号，所述控制模块73调节加热件12使加热室内流体温度在设定范围内，所述采集模块72将接收到的电机222的转速与设定的电机222的转速值比较判断，将信号发送给所述控制模块73，所述控制模块73调节电机222使其转速在设定范围内，所述控制模块73根据设定，打开或关闭第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八电磁阀打开或关闭，实现钻井液或清水的进入，以及废液的排出。所述控制单元7 与各组件间的信号传输，可以采用有线或者无线传输的方式。

所述钻井液定量脱气器还包括远程监控组件(图中未示出)，所述采集模块71采集的信息通过有线或者无线的方式传输给所述远程监控组件，所述远程监控组件将电信号转化为数字信号显示，以便于人的监控和管理。

在脱气时，控制模块73控制第一电磁阀42、第三电磁阀111打开，钻井液在第一定量泵11的作用下进入加热室，加热件12加热，钻井液在加热后进入脱气室，控制电机222 按照设定转速旋转，带动搅拌件224搅拌钻井液，控制第六电磁阀322打开，脱出气体进入第三连接管32，在脱气时，当脱气室内压力小于大气压时，空气由第四连接管41进入脱气室，在脱气后，打开第四电磁阀151、第五电磁阀232打开，将废液排出；

在清洗时，控制模块73控制第八电磁阀511打开，清水经第五连接管51和第六连接管 52进入脱气室，所述电机222根据设定旋转，带动搅拌件224搅拌清洗，清水经第二连接管14进入加热室，清洗加热室，清洗结束后，控制模块73控制第二电磁阀522、第七电磁阀523、第四电磁阀151和第五电磁阀232打开，将废液排出。