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的制作方法
技術領域：
本發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，尤其涉 及到一種石油鉆井錄井領域中鉆井液輕烴含量在線分離集成式檢測系統。
背景技術：
油氣勘探鉆井過程中，鉆頭運行軌跡應向油氣儲藏豐富的地層鉆進，為此，應及時 對鉆頭預期路徑進行評判。鉆遇地層的實際輕烴組分(通常為C1-C5氣體)含量是代表 油氣儲藏的直接指標，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，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現井涌、井噴等異常情況，實現安全鉆井。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、綜合錄井三種。其中綜合 錄井是現在較多采用的方法，它首先對井底循環至井上的鉆井液脫出輕烴氣體，然后將輕 烴氣體送至相應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現，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，經樣氣管線泵入一臺遠程氣體分析儀，相關專利有自動電動脫氣器(申請號 03238997)，一種脫氣器(申請號200520046902)等。此種脫氣分析方法雖然簡單，但存在 許多內在缺點，例如裝置龐大，輕烴氣體真實含量與測量結果的不一致性、非線性，以及不 能準確定量和信息的滯后性等，這些局限性不利于進行類似井或油田間數據的定量對比。 目前，脫氣方式一直是困擾實時準確分析鉆井液中輕烴氣體含量的瓶頸，同時脫出的輕烴 氣體經樣氣管線泵入一臺遠程氣體分析儀，增加了分析時間，不能實現氣體的實時檢測。使用膜作為分離輕烴氣體手段，進行直接測量的方法，排除了使用傳統的攪拌式 脫氣方式進行氣體測量時產生的矛盾與誤差，并可將氣體檢測部分置于氣體分離部分旁邊 增強氣體組分變化對檢測結果的時效性，檢測數據的無線或有線傳輸可提高此技術的實時 及現場應用范圍。本項發明的氣體膜分離檢測技術在油氣勘探錄井中，可有效提高可信度， 可大幅度地提高油氣勘探與開發的成功率。
發明內容
本發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，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，本發明的目的在 于提供一種能實時檢測鉆井液所含輕烴組分含量的分離及定量檢測技術，解決傳統油氣勘 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確定量等問題。本發明是通過以下技術方案加以實現的本發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由氣體膜分離、氣 體檢測和數據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 裝置，氣體檢測單元為氣相色譜或紅外檢測裝置，數據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，送至本地或遠程監控。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據傳輸單元連接，經膜分離裝置脫出的樣氣沿 著氣體管線經泵輸送進入氣體檢測單元檢測，檢測獲取的數據通過數據傳輸單元送至本地 或遠程監控，氣體檢測和數據傳輸部分封裝在防爆盒內。本發明的錄井檢測系統，其原理如下當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氣等惰性氣體。載氣 經檢測后，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據，再經數據傳輸部分將數據以無線或有線 方式傳輸至本地或遠程，實施監控，獲取信息。本發明所述的氣體膜分離、氣體檢測和數據處理及傳輸三個單元均可實現小型 化、集成化，氣體檢測及數據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。本發明的上述技術方案與現有技術相比具有以下優點本發明使用氣體分離膜對鉆井流體中輕烴氣體進行分離，提升了分離效率，減小 了分離所需的能耗；本發明將氣體檢測及數據處理及傳輸部分置于氣體分離部分旁邊，不需要使用井 上機械脫氣時脫氣器長樣氣管線，縮短了分析周期，并且能夠將設備小型化、集成化、定量 化；本發明使用無線或有線傳輸方式可將數據信號反饋至本地或遠程監控，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。綜上所述本發明與常規鉆井流體輕烴組分檢測方法相比具有分析時間快、準確、 靈敏度高、可連續取樣、在線分析，利用紅外或氣相檢測能進行定性定量分析，工作環境適 應能力強，操作簡單，適用于油氣勘探等領域。
圖1是本發明的錄井檢測系統的結構示意圖。圖2A是本發明氣體膜分離單元中空膜管分離探頭簡圖。圖2B是本發明氣體膜分離單元平板膜分離探頭簡圖。圖3是本發明與常規鉆井液氣體檢測全烴含量隨時間的變化圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明所提供的技術進行進一步的說明，但本發明并不限于此。由圖1所示本發明的一種用于檢測輕烴氣體含量的氣體分離檢測系統由氣體膜 分離單元1、氣體檢測單元2和數據傳輸單元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進入的載氣，依次經過進入氣體膜分離單元1和氣體檢測單元2，然后 經出口 8排出系統，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載氣攜帶進入氣體檢測單元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進入 數據傳輸單元3，數據傳輸單元3包括微處理器以及一套可將數據轉化為信號的數據處理 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 地或遠程監測。獲取的鉆井液中輕烴組分含量信息，可進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及數據傳輸單元3安裝在同一防爆盒內，實現 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，本發明所述中空膜管分離探頭包括膜探頭組件及保護套管，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 進口和出口，用載氣輸送經膜分離出的輕烴氣體。保護套管13為側壁開槽或多孔套管，依 靠螺孔或螺紋將膜探頭與保護裝置套管固定連接，保護中空膜管不被流體中固體顆粒損 傷。如圖2B所示，本發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械連接，包括上下兩個部分，上部有兩個孔道，分別是 載氣進口 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口和出 口，用載氣輸送經膜分離出的輕烴氣體。所述的膜保護裝置為金屬絲網14，覆蓋于平板膜表 面，絲網多孔結構可保證鉆井流體能夠流經平板膜表面，并且保護平板膜表面不被流體中 固體顆粒損傷，保護裝置依靠機械密封方式與膜分離探頭固定。如圖1所示，本發明所述的微型恒流泵4、氣體檢測單元2以及數據傳輸單元3均 實現小型化集成設計，置于同一小型安全防爆盒內。本發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。實施實例1為了體現本發明的實施效果，在相同條件下，在勝利油田東營某鉆井區塊，本發明 的裝置與方法與常規鉆井液機械脫氣器脫氣氣體檢測方法進行了比較，獲取的實時數據如 圖3所示，通過與傳統脫氣錄井相比，運用氣體膜分離脫氣送入檢測具有如下優點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，增加錄井信息的準確性；3)運用膜分離脫氣靈敏性較之傳統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)采用本發明的方式錄井，不需機械攪拌部件，與傳統機械脫氣錄井方式相比，能 耗降低，維護費用降低。本發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，已通過實 施實例進行了描述，相關技術人員明顯能在不脫離本發明的內容、精神和范圍內對本文所
5述的系統和方法進行改動或適當變更與組合，來實現本發明的技術。特別需要指出的是，所 有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發明 的精神、范圍和內容中。
權利要求
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，其包括氣體膜分離單元、氣體檢測單元和數據傳輸單元三個部分。
2.如權利要求1所述的錄井檢測系統，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裝置。
3.如權利要求2所述的錄井檢測系統，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.如權利要求3所述的錄井檢測系統，其中所述裝配中空膜管的膜分離探頭為圓柱體 結構，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.如權利要求3所述的錄井檢測系統，其中所述裝配平板膜的膜分離探頭為長方體結 構，包括膜裝配組件及平板膜兩部分，平板膜與組件之間機械連接密封。
6.如權利要求2所述的錄井檢測系統，其中所述氣體膜分離探頭的保護裝置是保護氣 體分離膜的開孔套管或絲網，所述保護裝置是與膜分離探頭機械連接，表面為開槽或多孔 結構。
7.根據權利要求2所述的錄井檢測系統，其中所述氣體膜分離探頭及其保護裝置由不 銹鋼制成。
8.如權利要求1所述的錄井檢測系統，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.如權利要求1所述的錄井檢測系統，其中所述數據傳輸單元可將氣體檢測單元獲取 的數據通過無線或有線方式，將數據傳輸至本地或遠程監控。
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，包括氣體膜分離單元、氣體檢測單元和數據傳輸單元。氣體膜分離單元為膜分離探頭，通過具有多孔套管或絲網保護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，進行定性定量檢測，得出的輕烴組分含量信息，通過數據傳輸單元送至本地或遠程監控。此系統具有分析時間快、準確、靈敏度高的特點，可實現在線定性定量定性分析，工作環境適應能力強，操作簡單，適用于石油鉆井、錄井、勘探和環境監測等領域。
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 優先權日2010年7月30日
發明者劉英軍, 周風華, 沙勇 申請人:沙勇;劉英軍;周風華