新型钻井液气测录井系统的设计开发.pdf

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1、石油机械2011年第39卷第11期CHINAPETR0LEUMMACHINERY一33一．_新产品开发新型钻井液气测录井系统的设计开发张卫李三国(中国石化石油工程技术研究院)摘要针对目前传统的钻井液气测录井存在脱气不定量和分析成分少的问题，开发了新型钻井液油气分离及在线分析系统。该系统脱气部分利用半透膜分离原理，能针对性地脱出烃类气体，设计制造的脱气器可直接插入钻井液中提取分析成分，并通过专门建立的试验环境，试验获取了脱气器的动态衰减特性和膜两侧体积分数关联系数；系统的分析部分采用三模块设计，重

2、新规划了分析单元的流程，扩展了在线分析的组分范围，可在线分析钻井液中油气成分。新型钻井液油气分析系统可提升钻井液气测录井水平，提高油气评价准确性，有助于弱油气储层的发现。目前该系统整体运行正常，试验效果达到预期要求。关键词钻井液气测录井油气分离半透膜色谱开发了新型钻井液油气分离及在线分析系统。0引言1技术分析及设计气测录井通过对钻井过程上返钻井液夹带的烃类气体进行检测，以达到及时发现油气、解释评价1．1系统原理产层的目的。因此实时、有效地从钻井液中脱出烃新型钻井液气测录井系统的结构及功能流程如类

3、气体并及时进行定量检测，对于提高油气储层评图1所示。价准确性有着重要意义。目前从钻井液中脱出烃类气体主要借助于电动匮匿匝匿图脱气原理，使用电动脱气器实现脱气，此方式通过图1新型钻井液气测录井系统结构图机械搅拌使烃类气体脱离钻井液，进入后续检测系半透膜脱气器主要用于将循环钻井液中的烃类统检测成分。但是此方法钻井液释放的烃类气体量油气定量提取出来；气体稳压与过滤系统用于将提受钻井液液面、温度和溶解度等因素影响，定量化取的烃类油气样品进行干燥过滤后，维持样品的压程度差，对后续气体解释的准确性有较大影响

4、。此力及温度，将样品气从现场传送到检测分析单元；外，由于电动脱气方式只能脱除钻井液中C～C检测分析单元完成对样品的分离与分析，分析成分轻烃气体成分，而c后的油组分，如c、c及苯包括c一c的烷烃、苯及甲苯；采集工作站主要类物质，由于沸点较高，挥发性很弱，难以使用电完成对系统的标定配置及数据的采集；解释工作站动脱气方式脱出，所以目前气测录井通常只分析钻主要根据气体检测资料结合现场的地质信息进行油井液中c～c轻烃气体成分，不能在线分析获取气层识别。此外，新型钻井液气测录井系统保留与钻井液中的C之后油组

5、分信息，影响了油气储层综合录井仪的通讯接口，可单独工作或与综合录井评价的准确性。仪联机工作。针对目前传统的钻井液气测录井存在脱气不定对于新型钻井液气测录井系统的系统功能流程量和分析成分少的问题，笔者通过采用新颖的膜脱结构，尽管其与常规气测录井系统的分离一检测一气技术和C一c油气组分多通道检测方法，设计评价功能流程基本一致，但关键功能的实现手段有基金项目：中国石化集团公司石油工程2OlO年先导试验项目“地层流体录井实时监测技术研究”(SGIO14)的部分研究内容。石油机械2011年第39卷第11期

6、着显著区别。新型系统对脱气和气体检测2个关键考虑到钻井液的化学性质及恶劣工作环境，半环节进行了重新设计，新设计的系统脱气环节使用透膜脱气器封装采用了图3所示的设计结构。脱气插入式半透膜定量脱气替代了传统的电动脱气，而器整体为全不锈钢插头式，长度为15cm，使用的新的气体检测环节将油气分析范围由常规系统的中空纤维膜膜管外径为0．8mm，内径为0．5mITI，C，～C扩展到C～C，并包括苯和甲苯。显然，中空纤维膜覆盖部分即有效探头长度为10cm，中定量脱气和检测范围的扩展将有力提升气测录井的空纤维膜

7、置于探头表面的凹槽内，凹槽起到一定的准确性。保护和固定作用，脱气器内置温度计凹洞接口，插1．2半透膜脱气器设计入热电阻即可在执行测量任务的同时监控温度。半透膜是由高分子聚合物材料制备的薄膜，其具有选择性透过功能，可针对性地分离液体中特定口组分，在化工分离工程中应用广泛。针对随钻钻井液油气组分脱出检测，目前Schlumberger、Halli-图3钻井液半透膜分离脱气器结构示意图burton等公司正应用半透膜分离技术开展先导研1．3气体稳压与过滤单元设计究j，并取得了一定成果。适合钻井液油气脱出该

8、单元主要用于样品气的抽取、净化、过滤及的半透膜应只允许检测所需的c～c烃类及苯类压力和温度控制，其中干燥过滤器用于对样品气进分子以气体状态通过，并完全禁止钻井液通过，以行干燥、过滤；考虑到色谱分析仪的气路要求，过保护后续检测单元。利用半透膜从钻井液中直接分滤器采用5txm粉末冶金过滤片。为保证样品气输离C～C组分的原理如图2所示。在膜的内外两送的定量，保障后续检测单元的测量精度，样品气侧，由于c～c组分存在不同的渗透压力，使钻流量使用质量流量阀定量控制，并可通过远程控制井液中的c～c穿过半透膜，