新型脫氣器研發理論探討

趙東濤

（黑龍江大慶鉆探錄井一公司工藝研究中心，黑龍江大慶163411）

新型脫氣器研發理論探討

趙東濤*

（黑龍江大慶鉆探錄井一公司工藝研究中心，黑龍江大慶163411）

脫氣器是綜合錄井儀和氣測錄井儀的重要設備，脫氣器的脫氣效率和穩定性直接影響錄井氣測分析結果，進而影響對油氣層的識別和解釋。通過對現用電動脫氣器優缺點的分析，提出一種全新理念的脫氣器，并詳細分析了這種脫氣器的結構，原理及優勢：（1）脫氣效率高，利于發現薄層氣；（2）脫氣量充足，穩定、無管線堵塞；（3）安裝位置合理，無逸散氣流失；（4）無電機，結構簡單，節約成本，易于維修；（5）安全性能更高。基于以上特點使其有著很高的推廣應用價值。

脫氣器；脫氣效率；無電機；安全性能

自從氣相色譜技術應用于石油勘探領域以來，脫氣器作為應用于將鉆井液中地層逸散氣脫出的特殊裝備就一直處于不斷改進和完善中。脫氣器的脫氣效率和穩定性直接影響錄井氣測分析結果，進而影響對油氣層的識別和解釋，在綜合錄井中起著非常關鍵的作用。提高脫氣器的脫氣效率和穩定性成為人們不斷完善和改進的核心。本文介紹一種全新理念的脫氣器，其脫氣效率、穩定性、經濟性等都全面超越了現用電動脫氣器。

1 脫氣器的發展現狀

在脫氣器的不斷發展和改進過程中大概有以下幾種類型：

1.1 浮子式脫氣器

該脫氣器如圖1所示，由不銹鋼薄板制成，脫氣器外殼上安裝了2個圓柱形的浮子，該浮子的作用是調節脫氣器沒入鉆井液的深度。脫氣器的結構特點，決定了它在不同密度的鉆井液中都可以浮起來。為了從鉆井液中脫出更多的氣體，在脫氣器殼體內部，垂直于鉆井液流動的方向，安裝了許多片狀的、像梳子一樣的金屬條。

圖1 浮子式脫氣器

浮子式脫氣器由鉆井液破碎葉片、集氣室、輸氣孔等組成，是一種結構簡單、價格低廉的脫氣器，因其只能破碎鉆井液表層，故脫氣效率低，僅5%左右。

1.2 電動脫氣器

電動脫氣器是目前應用最廣泛的脫氣器，其有多種型號。雖然形狀各異，但其結構基本相同，由固定件、支架、電機、脫氣筒、攪拌桿、高度調節裝置等組成如圖2所示。工作原理是利用電機的高速旋轉，帶動攪拌棒高速攪拌破碎鉆井液，使其中的氣體逸出的原理制成。接通電源時，電動機帶著攪拌棒高速旋轉，攪拌棒帶動鉆井液旋轉，由于離心作用及筒壁的限制，使鉆丼液呈旋渦狀沿筒壁快速上升，遇到擋圏時鉆丼液被碰撞破碎成細滴狀淋出，使鉆井液表面積急劇增大，鉆井液中的氣體大量逸出，通過樣氣出口進入氣水分離器及干燥筒凈化，再通過樣氣管線進入分析儀器分析。應用該脫氣器可采集鉆井液中的游離氣脫氣效率約20%。

1.3 定量脫氣器

圖2 電動脫氣器

目前市場上存在的定量脫氣器其定量方式主要有2種，一種是離心泵式，另一種是蠕動泵式，二者都通過管線將鉆井液泵入到脫氣室內進行攪拌脫氣，離心泵式成本相對較低，但會受到泵頭浸入泥漿液面的深度影響，定量效果稍差些，但可以防止管線抽泥漿，對于定量要求不太高的場所完全可以使用。蠕動泵式定量效果好，成本很高，其內部采用軟管受擠壓蠕動的方式泵入鉆井液，泵入量小，軟管屬于易耗品，需經常更換，進口管成本較高，維護比較困難。對于北方寒冷天氣，這兩種定量方式都不太適合，主要是泥漿輸送管線易凍，維護起來相當麻煩如圖3所示：

圖3 定量脫氣器

2 目前在用脫氣器脫氣器脫存在弊端

雖然目前在用電動脫氣器已經使用很多年，但存在很多弊端，大概如下：

（1）脫氣效率低下：由于結構原理限制，使現用電動脫氣器攪拌桿破碎鉆井液面積很小，只局限脫氣筒下部鉆井液，產生逸散氣量小，脫氣效率低下，影響色譜分析結果。

（2）脫氣量不穩定并有管線堵塞現象：由于脫氣器必須安裝在鉆井液導流管出口敞開槽池面上，出口鉆井液液面很不穩定，時高時低，脫氣器破碎液面也隨之變化，使脫氣量很不穩定，并經常有鉆井液淹沒脫氣器的現象發生，致使鉆井液被吸入氣管線，發生氣管線堵塞。脫氣器的脫氣筒要經常清洗，脫氣筒內部由脫氣室和平衡室組成，2個室的容積大小及其比例都要適中，如隨意改變將影響脫氣器的脫氣效率和脫氣量。脫氣器經過一段時間的使用后，脫氣筒內壁上會產生大量的固結物，不但易堵塞出氣孔，還使脫氣筒的有效容積減小，進而降低脫氣效率。導致供給綜合錄井儀氣量不穩定，從而影響色譜儀器分析結果。

（3）逸散氣散失，稀釋：由于現用電動脫氣器安裝距離較井口遠，井底泥漿經過一段距離運動才能到達脫氣器，而脫氣器又安裝在一敞開槽面上，必然會造成由井底出來進入鉆井液中的天然氣（溶解氣和游離氣）部分逸散，近而降低氣體收集效率。現用電動脫氣器進氣口和空氣入口距離很近，工作時一邊吸氣一邊進氣，很容易造成收集到的有限量的逸散氣被空氣稀釋，因而影響吸入儀器逸散氣濃度，降低色譜分析效果。

（4）影響鉆井進度，人員工作量大，勞動強度高，成本高：由于現用電動脫氣器長時間在惡劣環境下工作，電機需要經常更換，增加了生產成本。而脫氣器安裝位置空間狹小、濕滑、泥濘、體積碩大、笨重，安裝及更換很不容易，又要布設電纜線，需要幾個人操作，影響鉆井時間長，勞動強度大。

（5）存在安全隱患：由于現有電動脫氣器必須使用電機作為動力，而電機在工作過程中容易產生電火花，對含氣量高的場所容易發生爆炸火災等事故。且電機工作在震動、濕滑、腐蝕性強的環境中容易有漏電的安全隱患。

3 新型脫氣器結構原理及優點

3.1 新型脫氣器結構及工作原理

新型脫氣器工作原理科學，結構簡單，如圖4所示，由以下幾部分組成：（1）鉆井液破碎室；（2）逸散氣采集室；（3）鉆井液破碎板；（4）擋泥圈；（5）空氣出、入口；（6）氣體干燥凈化裝置。

圖4 新型脫氣器

首先新型脫氣器安裝在套管和出口鉆井液導流管連接處，最大限度接近井口。鉆井液在泵壓的作用下高速噴射出來，擊打鉆井液破碎室里面的鋸齒狀鉆井液破碎擋板。鉆井液表面積會立即擴大、分散，容在鉆井液中的天然氣（溶解氣和游離氣）就會立即分散脫出。這些逸散氣向上運行，聚集于上部集器室，通過空氣出口氣體干燥凈化裝置，再通過樣氣管線供給儀器采集。多余氣體由集氣室上部開口溢出。鉆井液由下部出口快速排除。由于鋸齒狀鉆井液破碎擋板在鉆井液的沖刷過程中可能會有雜質懸掛于其上，為方便清理，集氣室和鉆井液破碎室分成2部分制作，這2部分由帶密封圈快鎖裝置連接。清理鉆井液破碎擋板上雜質時可打開快鎖裝置，完全將集氣室和鉆井液破碎室分離，十分方便清理工作。

3.2 新型脫氣器優點

（1）脫氣效率高，利于發現薄層氣：由于巧妙的結構和合理的安裝位置，鉆井液在泵壓的作用下高速噴射出來，擊打在鋸齒狀鉆井液破碎擋板上，對全部鉆井液進行高效破碎，使鉆井液中氣體充分逸散。產生逸散氣量大，極大地提高了脫氣效率。特別對于油田開發后期薄層氣的發現具有重要意義。

（2）脫氣量充足，穩定、無管線堵塞：由于巧妙的設計使供給儀器采氣量充足、穩定，絕不會發生鉆井液被吸入氣管線而造成堵塞現象。排除了由于鉆井液面不穩定對綜合錄井儀色譜曲線造成的影響。

（3）安裝位置合理，無逸散氣流失：新型脫氣器安裝在井口附近，相當于在鉆井液剛出井口就對其逸散氣進行收集，減少了鉆井液在地面流動而產生的氣體散失。

（4）無電機，結構簡單，節約成本，易于維修：由于取消了電動機及其輔助部件，結構簡單，不需要維修，只需要定期簡單維護，沒有了以前不斷調試脫氣器液面或更換電動脫氣器，不設電纜的煩惱，極大的節省了生產時間，減少了工作量，節約了電機，電纜等生產成本。而且安裝簡單，一次就成功。

（5）安全性能更高：在一些氣體含量較高的探井作業，由于沒有電機及其輔助部件，完全消除了由于用電設備工作產生的電火花造成的危險情況，保證了安全生產。

4 結束語

在長期的錄井過程中人們已經習慣了現用電動脫氣器的應用，但其很多致命的弱點一直克服不了。人們也一直在不斷的探索和再開發中摸索。從結構及工作原理分析，本新型脫氣器有很多優點是現用脫氣器所不具有的，如能在現場推廣應用，將是錄井脫氣器革命性改變，能極大的提高氣測錄井精度和質量。

[1]嚴國平，武慶河.脫氣器的限制及發展趨勢探討[J].錄井工程，1999,10（3）:10-14.

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[3]辛自立，王志麗.氣動脫氣器優勢分析及應用效果對比[J].錄井工程，2012,23（2）:74-77.

TE26

A

1004-5716(2015)12-0090-03

2014-12-04

2014-12-19

趙東濤（1972-），男（漢族），黑龍江大慶人，工程師，現從事綜合錄井儀的開發與研制工作。