在线录井仪器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种在线录井仪器，属于随钻录井技术领域，解决了现有的录井仪器存在适应性较差的技术问题。该在线录井仪器，包括增压模块、增压防爆主机箱和减震底座，所述增压模块设置在所述增压防爆主机箱上方，所述减震底座设置在所述增压防爆主机箱下方；所述增压防爆主机箱中设置有电路控制系统、传感器信号采集系统、数据交换传输系统和气体检测系统。
【专利说明】
在线录井仪器
技术领域
[0001]本实用新型涉及随钻录井技术领域，具体的说，涉及一种在线录井仪器。用于安装在钻井现场检测气体参数和钻井工程参数。
【背景技术】
[0002]目前使用的录井仪是油气等资源钻探过程中随钻进行油气、地质、工程等多种资料录取的一种仪器，主要应用于油气勘探钻井现场，要求的安装场地标准较高。
[0003]现有综合录井仪都采用了标准集装箱式的封装结构，录井的检测系统都集中在仪器房内，录井人员在仪器房内进行仪器操作，录井仪器的运输通常采用大型卡车，并需配备20t以上的吊车进行吊装。仪器需要安装在钻井液出口的一侧方向，离钻井振动筛的距离要求在30m以上。现有的录井仪器的搬运、安装过程较为繁杂，需要有平整、足够宽阔的场地和安装环境，在开发钻井、矿场钻井等投资较少或小型井场上使用方面，现有的综合录井仪器存在使用和安装等适应性较差，只能使用简便的录井仪器，不能取全所有的钻井气体和工程资料的技术问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种在线录井仪器，以解决现有的录井仪器存在适应性较差的技术问题。
[0005]本实用新型提供一种在线录井仪器，包括增压模块、增压防爆主机箱和减震底座，所述增压模块设置在所述增压防爆主机箱上方，所述减震底座设置在所述增压防爆主机箱下方；
[0006]所述增压防爆主机箱中设置有电路控制系统、传感器信号采集系统、数据交换传输系统和气体检测系统。
[0007]进一步的是，所述电路控制系统由仪器电源控制模块和仪器电路控制模块组成；
[0008]所述增压防爆主机箱一侧设置有防爆电源接口，所述防爆电源接口与所述仪器电源控制模块相连。
[0009]优选的是，所述仪器电路控制模块包括漏电开关、继电器组、大功率开关电源和系统控制转接卡。
[0010]进一步的是，所述传感器信号采集系统包括传感器信号总线接口及数据采集模块；
[0011]所述增压防爆主机箱一侧设置有所述传感器信号总线接口，所述传感器信号总线接口由多芯防爆插座组成，一端连接传感器信号，另一端与所述数据采集模块相连。
[0012]进一步的是，该在线录井仪器还包括录井仪上位机工作站。
[0013]优选的是，所述数据交换传输系统通过数据交换接口与所述录井仪上位机工作站连接。
[0014]进一步的是，所述气体检测系统包括样品气路模块、快速色谱分析仪、总烃和非烃检测模块、载气模块、检测样品气放空接口和样品气入口。
[0015]优选的是，所述检测样品气放空接口设置在所述增压防爆主机箱底端，所述样品气入口设置在所述增压防爆主机箱的一侧。
[0016]进一步的是，所述增压防爆主机箱两侧设置有把手。
[0017]本实用新型带来了以下有益效果:本实用新型提供的在线录井仪器中，在增压防爆主机箱上方设置有增压模块，在增压防爆主机箱下方设置有减震底座，在增压防爆主机箱内设置有电路控制系统、传感器信号采集系统、数据交换传输系统和气体检测系统。因此，该在线录井仪器的体积小、集成度高，两人便可以搬动仪器，并且具有防爆功能，适应性强，能够满足钻井现场防爆II区的使用条件，适用于油气钻井、地热、煤层气、修井、测试等多种不同类型油气勘探钻井现场或井场受限的钻探作业环境，从而解决了现有的录井仪器存在适应性较差的技术问题。
[0018]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0019]为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍:
[0020]图1是本实用新型实施例提供的在线录井仪器的示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
[0022]本实用新型实施例提供一种在线录井仪器，适用于各种资源钻井过程中的录井作业。
[0023]如图1所示，该在线录井仪器包括增压模块1、增压防爆主机箱2和减震底座17，增压模块I设置在增压防爆主机箱2上方，减震底座17设置在增压防爆主机箱2下方。增压模块I和增压防爆主机箱2组成在线录井仪器的增压防爆系统。
[0024]增压模块I外接增压气源，通过压力控制、流量控制、过压保护等处理和手段，向增压防爆主机箱2提供增压气体，在增压防爆主机箱2内形成正压，达到增压防爆目的。增压防爆主机箱2是在线录井仪器的主机箱，主要材料为304不锈钢。结构满足防爆标准。减振底座17的主要作用是在在线录井仪器安装在钻井现场时，对其进行减振，使在线录井仪器具有更加稳定运行状态。
[0025]本实施例中，在增压防爆主机箱2中设置有电路控制系统4、传感器信号采集系统
8、数据交换传输系统10和气体检测系统。
[0026]电路控制系统4由仪器电源控制模块和仪器电路控制模块组成，增压防爆主机箱2的一侧还设置有防爆电源接口 3。防爆电源接口 3与仪器电源控制模块相连，防爆电源接口 3为系统总的电源接入口，在增压防爆主机箱2内形成正压并循环达到条件后，接通主供电电源。
[0027]作为一个优选方案，仪器电路控制模块中包括电源控制模块、漏电开关、继电器组、大功率开关电源和系统控制转接卡。漏电开关为系统漏电时提供断电保护，继电器组控制系统内的需要控制的各个电器的电源，大功率开关电源为系统采集电路、网络等提供低压电源，也为外部传感器提供供电电源。系统控制转接卡整理控制信号并提供给继电器组，用以控制系统电路。在本实施例中，仪器电路控制系统4采用20A漏电保护开关，两个8组继电器组、独立研制的系统控制转接卡、具有24VDC和土 5VDC的大功率开关电源，构成了系统的电路控制系统和传感器供电系统。
[0028]本实施例中，传感器信号采集系统8包括数据采集模块、传感器信号总线接口6、7。传感器信号总线接口 6、7设置在增压防爆主机箱2—侧，并且与数据采集模块相连，共同组成传感器信号系统。传感器信号总线接口 6、7由多芯防爆插座组成，一端连接传感器信号，另一端与数据采集模块相连。钻井工程参数传感器信号通过总线汇总后，通过传感器信号总线接口 6、7进入在线录井仪器。
[0029]传感器信号采集系统8还包括数据接口卡、数字信号处理模块、模拟和数字采集卡，数据接口卡是将传感器信号总线接口 6、7输入的传感器模拟量信号和部分气体参数统一转换为数据采集卡所能采集的数据信号。
[0030]数字信号处理模块负责处理绞车传感器、栗冲传感器、转盘转速传感器等数据信号。模拟和数字采集卡具有模拟和数字通道采集功能，用于采集数据接口卡提供的传感器模拟量数据信号和数字信号处理模块提供的数字量信号，数据采集卡具有网络接口，采集的通道数据由网络进行传输。
[0031]本实施例中，传感器信号采集系统8中的模拟和数字采集卡采用多个具有16路模拟数据通道、8路数字采集通道、8路数据输出通道和网络输出端子的模拟和数字采集卡、独立研制的数据接口卡、数字信号处理模块和组成，数据接口卡将模拟传感器信号转换为采集卡所能采集的0-10V的电压信号，数字信号处理模块用以绞车传感器数字信号的整形、鉴相和计数处理，以及栗冲、转盘转速等数字传感器的整形和计数处理。
[0032]进一步的是，该在线录井仪器还包括录井仪上位机工作站9。录井仪上位机工作站9是系统录井软件运行的计算机，录井软件具有控制系统、数据信号的采集、数据标定、显示、计算、存储、回放、数据应用等功能以及色谱数据的显示、积分、标定等功能，共同构成功能完善的录井软件.
[0033]数据交换传输系统10由网络路由器构成，将采集的数据以TCP/IP的形式进行传输，通过数据交换接口 11与录井仪上位机工作站9进行连接。传感器信号采集系统8、数据交换传输系统10和录井仪上位机工作站9组成一个局域网络，进行仪器控制和数据交换。数据交换接口 11是网线或无线天线与仪器系统连接的接口通道，数据交换传输系统10可以使用网线与录井仪上位机工作站9相连，也可以应用WIFI无线网络与录井仪上位机工作站9相连，从而使录井仪使用方便、快捷和简单。
[0034]本实施例中，气体检测系统包括检测气路模块12、快速色谱分析仪13、总烃和非烃检测模块14、载气模块15、检测样品气放空接口 16和样品气入口 18。检测样品气放空接口 16设置在增压防爆主机箱2底端，样品气入口 18设置在增压防爆主机箱2的一侧。检测样品气放空接口 16主要将多余的样品气及分析后的样口气进行排放，保证仪器内不受样品气污染，也保证样品气连续流动。样品气入口 18与脱气器相连，是分析的样品气进入检测气路模块12的通道。
[0035]样品气通过样品气入口18进入气体检测系统，检测气路模块12将样品气进行干燥、恒定流量、恒定压力和分配，将样品气送入快速色谱分析仪13以及总烃和非烃检测模块14进行检测，并将检测结果发送到传感器信号采集系统8进行采集，最后检测后的样品气和多余的样品气通过检测样品气放空接口 16排到仪器外。
[0036]本实施例中，快速色谱分析仪13采用TCD微气相色谱仪，用以分析Cl?C10、⑶2气体组分，T⑶微气相快速色谱数据经网络输出，并通过TCP/IP协议与前端工作站建立数据交换网络。
[0037]总烃和非烃检测模块14由光谱传感器检测总烃，由化学传感器检测H2S等非烃气体。本实施例中的总烃和非烃检测模块14采用红外光谱检测总烃，由化学传感器检测H2S气体，化学传感器及电路封闭在自主设计的容器内，探头罩采用三通设计，一端接传感器探头，另外两端为样品气入和样品气出。检测后光谱传感器及化学传感器向传感器信号采集系统8的数据接口卡提供4?20mA的标准输出信号，经处理后再由模拟采集卡进行信号采集。
[0038]载气模块15主要由供气钢瓶、减压阀、电磁阀、过压保护阀构成，向快速色谱分析仪13提供稳定、恒压的工作载气，并提供过压保护。本实施例中的载气模块15采用2L的氦气钢瓶做为色谱的载气源，采用减压阀进行载气的减压处理，减压后的压力低于0.4MPa，采用电磁阀控制载气的通断，采用泄压阀提供载气的过压保护，载气压力大于0.SMPa时自动泄压。泄压阀、电磁阀出口和色谱的载气进口通过气路三通进行连接。
[0039]样品气检测的气路流程为:样口气由样品气入口 18进入仪器，由微型气动栗抽送至红外光谱检测总烃，然后输出到快速色谱分析仪13的样品气入口处三通气路接头，三通气路接头一端为样品气入，一端接在快速色谱样品气入口，另一端为多余样品气出口，再接至IJH2S传感器三通接口，检测的样口气接到16检测样品气放空接口排出到仪器外，整个气路流程为封闭的气路流程，即自样品气进入仪器至样口气放空，在仪器内属密闭流动。
[0040]进一步的是，增压防爆主机箱2两侧设置有把手5可以方便人工抬运。
[0041]本实用新型实施例提供的在线录井仪器中，在增压防爆主机箱上方设置有增压模块，在增压防爆主机箱下方设置有减震底座，在增压防爆主机箱内设置有电路控制系统、传感器信号采集系统、数据交换传输系统和气体检测系统。因此，该在线录井仪器的体积小、集成度高，并且具有防爆功能，适应性强，能够适用于油气钻井、地热、煤层气、修井、测试等多种不同类型油气勘探或井场受限的钻探作业环境，从而解决了现有的录井仪器存在适应性较差的技术问题。
[0042]除了油气勘探以外，其它形式的能源和矿产也需要进行钻探，勘探和钻探的目标和程度不同决定了钻探环境的不同，同时用于勘探开发的投资也有很大的变化，比如成熟油田的开发井钻探、煤层气的钻探、地热井的钻探、矿产资源的探查、某些特殊修井作业、气井测试等等现场等，这些钻探和开发对仪器性能要求较高，但由于周期短、钻探目标具体，使得钻井投资却远远低于油气探井的投资。这时如果使用现有的录井仪来录井，就会造成录井仪的功能资源浪费，成本与收益不对称，也使录井效益显著降底。并且，钻探的环境是多变的，如在山区钻井、矿场钻井、地热钻井等在场地上与平原钻井、油气探井相比较，井场大小明显受到限制，这时现有的录井仪的安装和使用上就比较困难，很难满足录井仪的使用标准。而本实用新型实施例提供的在线录井仪器具有体积小、集成度高、适应性强等优点，能够适用于各种不同类型油气勘探或井场受限的钻探作业环境。
[0043]另外，现有的录井仪的安装与钻井出口区域具有30m?60m的距离，使得钻井液油气要经过很长的运输距离才能进行分析，具有很大的延迟，检测实时性受到很大限制。同时流体中的气体等信息有较大的散失，因此其检测的真实性受到很大的影响。而本实用新型实施例提供的在线录井仪器采用简单的TCP/IP或无线数据传输、控制功能，安装使用简便、安全，安装在钻井现场，无需大型仪器房的安装，能够安装在井场，解决了检测流体实时性、真实性不高的问题，并且能及时检测有害气体，增加钻井安全保障。
[0044]虽然本实用新型所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1.一种在线录井仪器，其特征在于，包括增压模块、增压防爆主机箱和减震底座，所述增压模块设置在所述增压防爆主机箱上方，所述减震底座设置在所述增压防爆主机箱下方； 所述增压防爆主机箱中设置有电路控制系统、传感器信号采集系统、数据交换传输系统和气体检测系统。2.根据权利要求1所述的在线录井仪器，其特征在于，所述电路控制系统由仪器电源控制模块和仪器电路控制模块组成； 所述增压防爆主机箱一侧设置有防爆电源接口，所述防爆电源接口与所述仪器电源控制模块相连。3.根据权利要求2所述的在线录井仪器，其特征在于，所述仪器电路控制模块包括漏电开关、继电器组、大功率开关电源和系统控制转接卡。4.根据权利要求1所述的在线录井仪器，其特征在于，所述传感器信号采集系统包括传感器信号总线接口及数据采集模块； 所述增压防爆主机箱一侧设置有所述传感器信号总线接口，所述传感器信号总线接口由多芯防爆插座组成，一端连接传感器信号，另一端与所述数据采集模块相连。5.根据权利要求1所述的在线录井仪器，其特征在于，还包括录井仪上位机工作站。6.根据权利要求5所述的在线录井仪器，其特征在于，所述数据交换传输系统通过数据交换接口与所述录井仪上位机工作站连接。7.根据权利要求1所述的在线录井仪器，其特征在于，所述气体检测系统包括样品气路模块、快速色谱分析仪、总烃和非烃检测模块、载气模块、检测样品气放空接口和样品气入□ O8.根据权利要求7所述的在线录井仪器，其特征在于，所述检测样品气放空接口设置在所述增压防爆主机箱底端，所述样品气入口设置在所述增压防爆主机箱的一侧。9.根据权利要求1所述的在线录井仪器，其特征在于，所述增压防爆主机箱两侧设置有把手。
【文档编号】E21B47/12GK205477602SQ201620059013
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】李三国, 张卫, 郑奕挺, 邓大伟, 倪卫宁, 刘双莲, 李继博
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院