一种气动自升降脱气装置的制作方法

1.本发明涉及石油钻井现场地质录井工程的技术领域，特别涉及一种脱气装置，具体是指一种能够根据钻井液液位波动而自动调节升降以维持脱气量恒定的气动自升降脱气装置。


背景技术：

2.气测录井是油气勘探录井的核心之一，对钻井液脱气处理采样则是气测录井必不可少的前处理过程。提高钻井液脱气采样的定量化水平可以提高油气评价的准确度和可靠性。
3.常规的钻井液脱气装置直接固定设置在钻井液中，极易受钻井液液面波动的影响，导致单位时间内的钻井液处理量不能恒定，影响后续气测评判。
4.另外，通常采用的软管泵定量脱气器成本高，而且钻井液处理量小；浮子升降和被动式的压力检测脱气装置，则容易受泥浆附着沉积的影响，需要频繁清理。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种主动式的气动自升降脱气装置，可以实现脱气器随钻井液液位高低波动的动态调整，达到定量脱气的目的，结构简单轻便，可靠性高。
6.为实现上述目的，本发明提供一种气动自升降脱气装置，包含：
7.脱气器，至少有一部分浸入在钻井液中；
8.液位检测装置，所述液位检测装置安装在脱气器上，所述液位检测装置底部呈开口状并贴近钻井液液面；
9.升降装置，与脱气器相连设置，用以驱动所述脱气器升降；
10.气源；
11.气动先导阀，所述气动先导阀分别与升降装置、液位检测装置、气源以及外部大气通过不同的管线连接；气源经气阻稳流后进入液位检测装置内；
12.当钻井液液面高于所述液位检测装置底部时，所述液位检测装置的底部被钻井液密封，使得所述液位检测装置内部形成一封闭容器，从气源进入所述密封容器内的气体积累，使得所述液位检测装置中的封闭容器内的压力增加，并经管线推动气动先导阀，使气动先导阀打开，驱动升降装置带动脱气器上升，使脱气器浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定；
13.当钻井液液面低于液位检测装置的底部时，从气源进入的气体直接从所述液位检测装置的底部放空，使得所述液位检测装置内的压力下降，所述气动先导阀关闭，驱动升降装置带动脱气器下降，使脱气器浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。
14.在本发明的一个优选实施例中，所述液位检测装置采用可上下调节方式安装在所述脱气器上。
15.在本发明的一个优选实施例中，所述的气动自升降脱气装置还包含安装支架，所
述安装支架固定在井口上，所述的升降装置以及气动先导阀固定安装在该安装支架上。
16.在本发明的一个优选实施例中，所述的液位检测装置为形状规则的罩筒。
17.在本发明的一个优选实施例中，所述的气动先导阀具有压力源端、负载输出端、放空端和先导端，所述压力源端通过管线与气源连通，所述负载输出端通过管线与升降装置连通，所述放空端通过气阻与外部大气连通，所述先导端通过管线与液位检测装置连通；所述液位检测装置还通过管线和气阻与气源连通；
18.当所述气动先导阀的先导端压力大于所述气动先导阀的启动压力，所述气动先导阀打开，使得所述气源与升降装置连通，由气源提供的动力驱动升降装置，带动脱气器向上移动，使脱气器的高度随钻井液的液位升高而上升，确保其浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。
19.当所述气动先导阀的先导端压力小于所述气动先导阀的启动压力，所述气动先导阀关闭，使得所述升降装置与放空端连通，升降装置内压力释放，带动脱气器向下移动，使脱气器的高度随钻井液的液位降低而下降，确保其浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。
20.在本发明的一个优选实施例中，所述气动先导阀的启动压力小于等于1bar。
21.在本发明的一个优选实施例中，所述的气源采用压缩钢瓶或空气压缩机，且该气源上设置有气体减压部件和/或气体过滤部件。
22.本发明所述的气动自升降脱气装置，结构简单轻便，可靠性高，通过自动调节脱气器的高低位置，使之始终与钻井液液位保持一致，从而保证钻井液的处理量始终恒定，达到定量脱气的目的。本发明有效提升钻井液气体预处理的定量化水平，为后续的气测录井、以及油气解释评价提供有力的前级技术保障支撑。
23.本发明无需任何电控设备，在需要防爆的现场工况下，不需要额外设置电控防爆措施，极大地节省了空间和重量，方便现场的安装和维护。
24.本发明提供了一种主动式的气动自升降脱气装置，可根据钻井液液位波动，自行调节脱气装置的升降，并能有效解决现有技术中存在的缺点和限制。
附图说明
25.图1为本发明中的气动自升降脱气装置在钻井液液位升高时的动作示意图；
26.图2为本发明中的气动自升降脱气装置在钻井液液位下降时的动作示意图。
具体实施方式
27.以下结合图1和图2，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
28.如图1和图2所示，为本发明提供的气动自升降脱气装置，包含：脱气器1、液位检测装置2、升降装置3、气源4、气动先导阀5和安装支架6。
29.脱气器1的下部至少有一部分浸入在钻井液7中；液位检测装置2可上下调节方式采用脱气器1上。至于采用什么样的可上下调节方式，对于本领域技术人员而言，无需创造性的劳动就能够实现的。
30.液位检测装置2液位检测装置2为形状规则的罩筒，其底部呈开口状并贴近钻井液
7的液面7a。液位检测装置2的材质不限，通常采用不锈钢、或铁等坚固耐腐蚀的材质制成。液位检测装置2优选为一个由不锈钢制成的圆柱形罩筒。
31.安装支架6采用卡子6b固定在井口8上，升降装置3和气动先导阀5安装在安装支架6上，为自升降脱气装置提供牢固的现场安装环境。
32.升降装置3采用气驱动元件例如气动肌腱配合机械结构联动构成，压力气体驱动后收缩提升。在安装支架6上配置相应的滑轮6a，脱气器1通过绕过这些滑轮6a的牵引绳9连接在升降装置3上，升降装置3通过牵引绳9带动脱气器1上下移动。
33.脱气器1为现有技术中气测录井现场常规使用的气体脱气处理装置，由防爆电机、或防爆气动马达提供动力。
34.气源4为整体的自升降脱气装置提供空气动力，优选的可采用压缩钢瓶、或采用空气压缩机等实现。并且该气源4上设置有气体减压部件和/或气体过滤部件，对于输入自升降脱气装置的气体预先进行减压和过滤。
35.气动先导阀5具有压力源端5a、负载输出端5b、放空端5c和先导端5d，压力源端5a通过管线10与气源4连通，负载输出端5b通过管线11与升降装置3连通，放空端5c通过气阻(图中未示出)与外部大气连通，先导端5d通过管线12与液位检测装置2连通；液位检测装置2上部的进气口21还通过管线13和气阻(图中未示出)与气源4连通，以控制气源4输出流量并使得气源4经气阻稳流后进入液位检测装置2内。
36.本发明的工作原理是：当液位检测装置2提供压力气体时使脱气器1上升，当液位检测装置2压力气体释放(放气)时使脱气器1下降，具体是：
37.如图1所示，当钻井液7的液面7a高于液位检测装置2的底部时，液位检测装置2的底部被钻井液7密封，使得液位检测装置2内部形成一封闭容器，从气源4进入到封闭容器内的气体积累提高封闭容器内的压力，并经管线12推动气动先导阀5，使气动先导阀5打开，驱动升降装置3通过牵引绳9带动脱气器1上升，使脱气器1浸入钻井液7内的深度不变，维持脱气量恒定；
38.如图2所示，当钻井液7的液面7a低于液位检测装置2时，从气源4进入到液位检测装置2的气体直接从液位检测装置2的底部放空，气动先导阀5关闭，驱动升降装置3通过牵引绳9带动脱气器1下降，使脱气器1浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。
39.在本发明的优选实施例中，当钻井液7的液面7a上升，浸没液位检测装置2的底部时，如图1所示，气源4提供的气体经气阻进入到液位检测装置2并积累在液位检测装置2中，提高液位检测装置2的内部压力。当液位检测装置2内部压力大于气动先导阀5的先导气动压力，一般大于等于1bar，气动先导阀5打开，气源4通过管线10、气动先导阀5、管线11与升降装置3连通，升降装置3通过牵引绳9带动脱气器1向上移动，使脱气器1的高度随钻井液的液位升高而上升，确保其浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。
40.进一步，在液位检测装置2和气源4之间设置有气阻，可以调节控制流量，通过调整气阻大小，可以调整液位检测装置2的响应速度，并确保气动先导阀5的先导流量供应。
41.如图2所示，当钻井液7的液面7a下降，液位检测装置2的底部全部露出液面7a时，气源4的气体经管线13和气阻进入液位检测装置2，并从液位检测装置2底部向大气放空。此时气动先导阀5的先导端5d的压力小于气动压力，一般小于1bar，气动先导阀5关闭，升降装置3通过管线11与气动先导阀5的放空端5c连通，升降装置3内的压力气体由此释放，通过牵
引绳9带动脱气器1向下移动，使脱气器1的高度随钻井液7的液位降低而下降，确保其浸入钻井液内的深度不变，维持脱气量恒定。
42.随后，当脱气器1下降并带动液位检测装置2底部再次浸没于钻井液7中，将重复上述过程。因此，气动自升降脱气器始终处在图1和图2的动态平衡过程中。通过调节气源4进入液位检测装置2的气阻大小，可以主动调节自升降的响应速度。
43.并且，本发明所述的气动自升降脱气装置，是一种主动式的压力检测执行的闭环设计，通过气源4直接向液位检测装置2供气，一旦液位检测装置2底部浸没在钻井液7中，气动先导阀5的执行主要受气源4的供气速率影响，即使液位检测装置2内淤积泥浆引起内部体积变化，也不会影响整套系统的运行。
44.根据现场实际工况需要，可以通过调节液位检测装置2相对脱气器1的高度，进而改变脱气器1在单位时间内处理的钻井液的流量。
45.综上所述，本发明所述的气动自升降脱气装置，结构简单轻便，可靠性高，采用了全新的定量脱气方式，通过自动调节脱气器的高低位置，使之始终与钻井液液位保持一致(即脱气器与钻井液的相对高度保持恒定)，从而保证钻井液的处理量始终恒定，达到定量脱气的目的，并可实现与常规脱气器相同的大流量钻井液的定量取样脱气。
46.本发明有效提升钻井液气体预处理的定量化水平，为后续的气测录井、以及油气解释评价提供有力的前级技术保障支撑。
47.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。