專利名稱：一種用于在鉆井流體中檢測輕烴組分含量的錄井檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用于在鉆井流體中檢測輕烴組分含量的錄井檢測系統(tǒng)，尤其涉 及到一種石油鉆井錄井領(lǐng)域中鉆井液輕烴含量在線分離集成式檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
油氣勘探鉆井過程中，鉆頭運(yùn)行軌跡應(yīng)向油氣儲藏豐富的地層鉆進(jìn)，為此，應(yīng)及時 對鉆頭預(yù)期路徑進(jìn)行評判。鉆遇地層的實(shí)際輕烴組分(通常為C1-C5氣體)含量是代表 油氣儲藏的直接指標(biāo)，在鉆井過程中地層輕烴含量直接同地層油氣儲量緊密相關(guān)，如果在 鉆井過程中能夠及時掌握鉆遇地層的輕烴含量，一方面可及時為鉆井施工決策提供幫助， 提高鉆井效率，另一方面還有助于及早發(fā)現(xiàn)井涌、井噴等異常情況，實(shí)現(xiàn)安全鉆井。目前鉆 井流體中輕烴含量常用的分離測定方法有井壁取芯、電測技術(shù)、綜合錄井三種。其中綜合 錄井是現(xiàn)在較多采用的方法，它首先對井底循環(huán)至井上的鉆井液脫出輕烴氣體，然后將輕 烴氣體送至相應(yīng)的氣相色譜等檢測儀器分析檢測輕烴氣體含量。目前鉆井液脫氣方式主要 是在井上通過脫氣器實(shí)現(xiàn)，通過葉片或攪拌棒的攪拌脫出氣體，從鉆井液里脫出的氣體，同 空氣一起，經(jīng)樣氣管線泵入一臺遠(yuǎn)程氣體分析儀，相關(guān)專利有自動電動脫氣器(申請?zhí)?03238997)，一種脫氣器(申請?zhí)?00520046902)等。此種脫氣分析方法雖然簡單，但存在 許多內(nèi)在缺點(diǎn)，例如裝置龐大，輕烴氣體真實(shí)含量與測量結(jié)果的不一致性、非線性，以及不 能準(zhǔn)確定量和信息的滯后性等，這些局限性不利于進(jìn)行類似井或油田間數(shù)據(jù)的定量對比。 目前，脫氣方式一直是困擾實(shí)時準(zhǔn)確分析鉆井液中輕烴氣體含量的瓶頸，同時脫出的輕烴 氣體經(jīng)樣氣管線泵入一臺遠(yuǎn)程氣體分析儀，增加了分析時間，不能實(shí)現(xiàn)氣體的實(shí)時檢測。使用膜作為分離輕烴氣體手段，進(jìn)行直接測量的方法，排除了使用傳統(tǒng)的攪拌式 脫氣方式進(jìn)行氣體測量時產(chǎn)生的矛盾與誤差，并可將氣體檢測部分置于氣體分離部分旁邊 增強(qiáng)氣體組分變化對檢測結(jié)果的時效性，檢測數(shù)據(jù)的無線或有線傳輸可提高此技術(shù)的實(shí)時 及現(xiàn)場應(yīng)用范圍。本項(xiàng)發(fā)明的氣體膜分離檢測技術(shù)在油氣勘探錄井中，可有效提高可信度， 可大幅度地提高油氣勘探與開發(fā)的成功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及到一種用于在鉆井流體中檢測輕烴組分含量的錄井檢測系統(tǒng)，尤其涉 及到一種油氣勘探錄井中鉆井液所含輕烴含量集成式在線分離檢測系統(tǒng)，本發(fā)明的目的在 于提供一種能實(shí)時檢測鉆井液所含輕烴組分含量的分離及定量檢測技術(shù)，解決傳統(tǒng)油氣勘 探錄井中輕烴氣體檢測方法的滯后性、信號誤差大以及不能準(zhǔn)確定量等問題。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種用于檢測輕烴組分含量的輕烴組分分離檢測系統(tǒng)由氣體膜分離、氣 體檢測和數(shù)據(jù)傳輸三個單元部分組成。所述的氣體膜分離單元包括氣體膜分離探頭及保護(hù) 裝置，氣體檢測單元為氣相色譜或紅外檢測裝置，數(shù)據(jù)傳輸單元采用的是無線或有線傳輸 方式，將檢測的輕烴含量，即錄井信息，送至本地或遠(yuǎn)程監(jiān)控。其中，氣體膜分離單元的氣體膜分離探頭，通過氣體管線與氣體檢測和數(shù)據(jù)傳輸單元連接，經(jīng)膜分離裝置脫出的樣氣沿 著氣體管線經(jīng)泵輸送進(jìn)入氣體檢測單元檢測，檢測獲取的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸單元送至本地 或遠(yuǎn)程監(jiān)控，氣體檢測和數(shù)據(jù)傳輸部分封裝在防爆盒內(nèi)。本發(fā)明的錄井檢測系統(tǒng)，其原理如下當(dāng)氣體膜分離探頭直接浸入鉆井液時，輕烴 溶解氣和游離氣由于分壓的差異和膜片的可滲透性而滲過膜片，本發(fā)明采用的膜材料為高 分子材料膜，能夠選擇性透過輕烴組分。分離出的輕烴氣體透過膜后進(jìn)入載氣，依靠微型泵 輸送，可將攜帶有輕烴氣體的載氣輸送至氣體檢測儀分析，采用的氣體分析儀可以是氣相 色譜或者紅外檢測儀以及其它氣體檢測儀器，載氣可以是空氣或者氮?dú)獾榷栊詺怏w。載氣 經(jīng)檢測后，回收或排放至大氣。按照檢測所需的輕烴含量信息可將氣體檢測分為全烴和輕 烴單組份檢測分析，檢測獲取的檢測信號或數(shù)據(jù)，再經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸部分將數(shù)據(jù)以無線或有線 方式傳輸至本地或遠(yuǎn)程，實(shí)施監(jiān)控，獲取信息。本發(fā)明所述的氣體膜分離、氣體檢測和數(shù)據(jù)處理及傳輸三個單元均可實(shí)現(xiàn)小型 化、集成化，氣體檢測及數(shù)據(jù)處理單元部分可就近安裝在氣體分離單元旁邊，提高檢測值的 時效性。本發(fā)明的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明使用氣體分離膜對鉆井流體中輕烴氣體進(jìn)行分離，提升了分離效率，減小 了分離所需的能耗；本發(fā)明將氣體檢測及數(shù)據(jù)處理及傳輸部分置于氣體分離部分旁邊，不需要使用井 上機(jī)械脫氣時脫氣器長樣氣管線，縮短了分析周期，并且能夠?qū)⒃O(shè)備小型化、集成化、定量 化；本發(fā)明使用無線或有線傳輸方式可將數(shù)據(jù)信號反饋至本地或遠(yuǎn)程監(jiān)控，減小了信 號分析的時間，可快速獲取鉆井流體中輕烴組分含量信息。綜上所述本發(fā)明與常規(guī)鉆井流體輕烴組分檢測方法相比具有分析時間快、準(zhǔn)確、 靈敏度高、可連續(xù)取樣、在線分析，利用紅外或氣相檢測能進(jìn)行定性定量分析，工作環(huán)境適 應(yīng)能力強(qiáng)，操作簡單，適用于油氣勘探等領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的錄井檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2A是本發(fā)明氣體膜分離單元中空膜管分離探頭簡圖。圖2B是本發(fā)明氣體膜分離單元平板膜分離探頭簡圖。圖3是本發(fā)明與常規(guī)鉆井液氣體檢測全烴含量隨時間的變化圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不限于此。由圖1所示本發(fā)明的一種用于檢測輕烴氣體含量的氣體分離檢測系統(tǒng)由氣體膜 分離單元1、氣體檢測單元2和數(shù)據(jù)傳輸單元3三個部分組成。微型恒流泵4通過載氣輸送 管線9輸送從入口 7進(jìn)入的載氣，依次經(jīng)過進(jìn)入氣體膜分離單元1和氣體檢測單元2，然后 經(jīng)出口 8排出系統(tǒng)，用于輸送氣體膜分離單元1分離出的輕烴氣體。氣體膜分離單元1為 裝配有中空膜管或平板膜的膜分離探頭，當(dāng)氣體膜分離探頭直接浸入鉆井液時，溶解輕烴氣和游離輕烴氣由于分壓的差異和膜片的可滲透性而滲過膜片，氣體分離膜將鉆井液中輕 烴氣體分離出來，分離出的輕烴組分經(jīng)載氣攜帶進(jìn)入氣體檢測單元2，氣體檢測單元2為一 臺氣相色譜檢測儀或紅外檢測儀，可定性定量檢測輕烴組分或全烴含量，檢測信號10進(jìn)入 數(shù)據(jù)傳輸單元3，數(shù)據(jù)傳輸單元3包括微處理器以及一套可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信號的數(shù)據(jù)處理 模塊，檢測的輕烴組分或全烴含量信號可通過無線傳輸天線5或有線傳輸線纜6，傳輸至本 地或遠(yuǎn)程監(jiān)測。獲取的鉆井液中輕烴組分含量信息，可進(jìn)一步判讀地層輕烴含量及油氣儲 藏信息。其中，微型恒流泵4、氣體檢測單元2及數(shù)據(jù)傳輸單元3安裝在同一防爆盒內(nèi)，實(shí)現(xiàn) 小型化安全集成。其中，所述氣體膜分離單元1有兩種形式，一種包括裝配中空膜管11的膜分離探 頭，如圖2A所示，另一種包括裝配平板膜12的膜分離探頭，如圖2B所示。圖2A所示，本發(fā)明所述中空膜管分離探頭包括膜探頭組件及保護(hù)套管，膜探頭組 件包括上下兩個柱體，上部柱體有兩個孔道，分別是載氣進(jìn)口 15和出口 16，下部柱體表面 為雙螺旋螺芽，氣體分離中空膜管按照雙螺旋的形式裝配到探頭上去，兩端分別連接載氣 進(jìn)口和出口，用載氣輸送經(jīng)膜分離出的輕烴氣體。保護(hù)套管13為側(cè)壁開槽或多孔套管，依 靠螺孔或螺紋將膜探頭與保護(hù)裝置套管固定連接，保護(hù)中空膜管不被流體中固體顆粒損 傷。如圖2B所示，本發(fā)明所述的平板膜分離探頭為長方體狀，包括膜探頭組件及平板 膜兩部分，平板膜與組件之間依賴機(jī)械連接，包括上下兩個部分，上部有兩個孔道，分別是 載氣進(jìn)口 15和出口 16，下部表面覆蓋有平板膜，兩層平板膜之間空間連接載氣進(jìn)口和出 口，用載氣輸送經(jīng)膜分離出的輕烴氣體。所述的膜保護(hù)裝置為金屬絲網(wǎng)14，覆蓋于平板膜表 面，絲網(wǎng)多孔結(jié)構(gòu)可保證鉆井流體能夠流經(jīng)平板膜表面，并且保護(hù)平板膜表面不被流體中 固體顆粒損傷，保護(hù)裝置依靠機(jī)械密封方式與膜分離探頭固定。如圖1所示，本發(fā)明所述的微型恒流泵4、氣體檢測單元2以及數(shù)據(jù)傳輸單元3均 實(shí)現(xiàn)小型化集成設(shè)計(jì)，置于同一小型安全防爆盒內(nèi)。本發(fā)明所述的膜分離探頭通過不銹鋼 或高分子聚合物管線與微型恒流泵4連接，利用輸送載氣，將膜分離探頭分離出的輕烴氣 體輸送至氣體檢測單元2。實(shí)施實(shí)例1為了體現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施效果，在相同條件下，在勝利油田東營某鉆井區(qū)塊，本發(fā)明 的裝置與方法與常規(guī)鉆井液機(jī)械脫氣器脫氣氣體檢測方法進(jìn)行了比較，獲取的實(shí)時數(shù)據(jù)如 圖3所示，通過與傳統(tǒng)脫氣錄井相比，運(yùn)用氣體膜分離脫氣送入檢測具有如下優(yōu)點(diǎn)1)氣體膜分離單元與氣體檢測單元集成在一起，可最小限度的減少檢測的延時時 間，提高了檢測的實(shí)效性；2)能夠很好的定量出輕烴氣體在泥漿中的含量，增加錄井信息的準(zhǔn)確性；3)運(yùn)用膜分離脫氣靈敏性較之傳統(tǒng)脫氣方式將會大大提高，將會提高對薄氣層的 勘探成功率；4)采用本發(fā)明的方式錄井，不需機(jī)械攪拌部件，與傳統(tǒng)機(jī)械脫氣錄井方式相比，能 耗降低，維護(hù)費(fèi)用降低。本發(fā)明提出的用于檢測鉆井流體中輕烴組分含量的氣體分離檢測系統(tǒng)，已通過實(shí) 施實(shí)例進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明的內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所
5述的系統(tǒng)和方法進(jìn)行改動或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)。特別需要指出的是，所 有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明 的精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
一種用于在鉆井流體中檢測輕烴組分含量的錄井檢測系統(tǒng)，其包括氣體膜分離單元、氣體檢測單元和數(shù)據(jù)傳輸單元三個部分。
2.如權(quán)利要求1所述的錄井檢測系統(tǒng)，其中所述氣體膜分離單元采用膜作為氣體分離 手段，包括了氣體膜分離探頭及其保護(hù)裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的錄井檢測系統(tǒng)，其中所述氣體膜分離探頭是裝配平板膜的膜分 離探頭，或裝配中空膜管的膜分離探頭。
4.如權(quán)利要求3所述的錄井檢測系統(tǒng)，其中所述裝配中空膜管的膜分離探頭為圓柱體 結(jié)構(gòu)，柱體表面為雙螺旋螺芽，膜管按照雙螺旋的形式裝配到探頭上去。
5.如權(quán)利要求3所述的錄井檢測系統(tǒng)，其中所述裝配平板膜的膜分離探頭為長方體結(jié) 構(gòu)，包括膜裝配組件及平板膜兩部分，平板膜與組件之間機(jī)械連接密封。
6.如權(quán)利要求2所述的錄井檢測系統(tǒng)，其中所述氣體膜分離探頭的保護(hù)裝置是保護(hù)氣 體分離膜的開孔套管或絲網(wǎng)，所述保護(hù)裝置是與膜分離探頭機(jī)械連接，表面為開槽或多孔 結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錄井檢測系統(tǒng)，其中所述氣體膜分離探頭及其保護(hù)裝置由不 銹鋼制成。
8.如權(quán)利要求1所述的錄井檢測系統(tǒng)，其中所述氣體檢測單元為氣相色譜檢測單元或 紅外氣體檢測單元。
9.如權(quán)利要求1所述的錄井檢測系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)傳輸單元可將氣體檢測單元獲取 的數(shù)據(jù)通過無線或有線方式，將數(shù)據(jù)傳輸至本地或遠(yuǎn)程監(jiān)控。
全文摘要
一種用于在鉆井流體中檢測輕烴氣體含量的錄井檢測系統(tǒng)，包括氣體膜分離單元、氣體檢測單元和數(shù)據(jù)傳輸單元。氣體膜分離單元為膜分離探頭，通過具有多孔套管或絲網(wǎng)保護(hù)的中空膜管或平板膜將鉆井流體中的輕烴分離，利用微型恒流泵通過載氣輸送，將分離出的輕烴組分送至采用氣相色譜檢測或氣體紅外檢測的氣體檢測單元，進(jìn)行定性定量檢測，得出的輕烴組分含量信息，通過數(shù)據(jù)傳輸單元送至本地或遠(yuǎn)程監(jiān)控。此系統(tǒng)具有分析時間快、準(zhǔn)確、靈敏度高的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)在線定性定量定性分析，工作環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，操作簡單，適用于石油鉆井、錄井、勘探和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。
文檔編號E21B47/12GK101906964SQ20101024073
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者劉英軍, 周風(fēng)華, 沙勇 申請人:沙勇;劉英軍;周風(fēng)華