Дегазатор непрерывного действия для автоматических газокаротажной и полевой геохимической станции

 

( . -: -,:, к с Р ; а л д

ОЛ ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (11) Q6(:223

Союз Советских

СоНиалкстияеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено27.12 74 (21) 2089933/25 с присоелинением заявки № (23) Приоритет—

2 (51) М. Кл, 601 9/ОО

//E 21 В 47/ОО

Гасударственный комитет

Соаета Министроа СССР ао делам изооретеннй и открытий (43) Опубликовано25.07,77. Бюллетень №27 (53) У Я 550.839:622. .24 1 (088,8) (45) Дата опубликования описания09.11.77

Г, И, Иванов, Л. И. Померанц, С; М. Гуревич, P. Ф, Горчакова, H. Д. Шлычкин и P. Ф, Черкасова (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт,, геофизических .методов разведки и Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (71) Заявители (54) ДЕГАЗАТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ГАЗОКАРОТАЖНОЙ

И ПОЛЕВОЙ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ CTAHHHA

Изобретение относится к области промыслово-геофизических исследований скважин и полевой геохимической разведки

I и может быть использовано при газовом. каротаже скважин, бурящихся на нефть и 6 газ, и полевой геохимической разведке при исследованиях в процессе бурения геохими ческих и структурно-поисковых скважин.

Известны дегаэаторы непрерывного действия (например, поплавковый дегаза- iO тор и дегазатор с дроблением потока бурового раствора), основанные на частичном извлечении газов, содержащихся в бу ровом растворе, под действием дробления потока pacrsopa для увеличения его дега)- !6 зируемой поверхности и небольшого разрежения, создаваемого в рабочей камере дегаэатора (1). Такие дегазаторы не обладают стабильными степенями дегаэации для отдельных компонентов,углеводородных га- 20 зов, извлекаемых из бурового раствора, так как эти степени дегазации существен» но зависят от газонасыщенности- бурового раствора и его параметров. Поэтому, учитывая дискретный характер измерений при 26 газовом карогаже, полученная с помощью этих дегаэаторов информация может носить случайный характер и при использовании ее для количественной интерпретации могут быть получены неправильные данные о xdрактере насыщения пласта, покрытого скважиной, В настоящее время при проведении полевой геохнмической разведки в процессе бурения геохимических и структурн поисковых скважин производят сигбор вручную проб бурового раствора в желобе буровой и их дегазацию с помощью. дискретных термова куумных дегазаторов (2). Такая методика черезвычайно трудоемка и гакже, как и при применении известных дегазаторов непрерывного действия, не обеспечивает надлежащего качества измерений. Иэ-за боль шого разброса газонасышенности отдельных порций бурового раствора и малой представительности отбираемых проб раэб рос в газонасышенности одновременно отоб ранных проб бурового раствора доходят до

200-300%. Естественно,, что при дискрет ной фиксации реэулыгатов измерений они

К чо

10 Ст, и д т .к ч

q. î — Ес

Ц д „,1 am%™

А т (2) где )д- число анализируемых ииформатив иых компонентов углеводородных газов

И Я, В СМ /Л

" Ч,-a a.

С „„- в % объемн.;

Ч - в л/мни

-в мин, А

Я а - объем бурсвого раствора, прот

Т дегаэйрсваиного эа интервал времени,6> в л. имеют еше более случайный характер, чем при газовом каротаже.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является дегазатор непрерывного действия (3). Дегазатор содержит рабочую камеру с аэратором, выводным патрубком и штуцерами, поплавки для установки рабочей камерь. в желобе буровой, компрессор и пневмоконтур.. В этом дегаэаторе газовая смесь, извлекаемая 16 иэ бурового раствора, с помошью компрес сора и пневмоконтура снова подается в дегазатор, где барботируется через слой дегазируемого бурового раствора, обеспечивая в рабочей камере дегазатора достиже- 15 ние положения, близкого к динамическому фаэовому равновесию, и усреднение концентрации газов в циркулируюшей по контуру газовой сме. си. Последнее обеспечивает IlpDIIopI!èîíàëü» ность содержания углеводородных газов в газо 10 вой смеси средней газонасыщенности этими газами бурового раствора,. Часть газа из вневмоконтура отбирается в отборник определенного объема и затем подается в хроматограф для компонентного анализа. 25

Принимая расход О, бурового раствора через дегазатор эа постоянную величину, при известном объеме пневмоконтура вместе с рабочей камерой дегазатора /к, иэвест. ном объеме отборникаЧ„ /„/К, где К-пос- ЗО тоянный коэффициент, и заданном шаге кваНтования по времени ь, с которым проиэвб в дятся измерения, по полученной в результате компопентного анализа абсолютной концентраЦии Сснпл П -го компонента в газовой смеси, d5 отобранной в отборнцке, можно определить гаэонасьлценность бурового раствора 11-ым компонентом с, а по суммарной концентра.— ,п ции углеводородных газов в газовой смеси сщ * 40

С суммарную газонасццеиность буФп рового раствора..

Юля поддержания постоянства коэффициента К при дегазацпц элементы пцевмокоцтура дегазатора помешены в термостат.

Этот дегазятор теоретически обеспечивает определение по величинам Сс,,„, полученным в результате хроматогряфического анализа газовой смеси, извлеченной из буpDBoI раствора, гаэоцасьцценности бурового раствора $., необходимой для интерпретации результатов газового каротажа и полевой геохимической разведки. Одцако оц обладает определенными недостатками и ограничениями. Во-первых, при определении гаэонасышенности бурового раствора, rro данным, полученным при использовании этого дегазатора, предполагается, что расход Q бурового раствора через дегазатор поддерживается постоянным, что цри установке дегазатора в желобе практически никогда не обеспечивается (для обеспечения постоянства 0 1 требуется подача бурового раствора в дегазатор с помошью насоса, что создает серьезные эксплуатационные затруднения). Во-торых, он требует поддержания постоянства величины коэффициента К, что довольно сложно обеспечить при эксплуатации в полевых условиях.

Uesuь изобретения - повышение стабильности параметров дегаэагора и автоматический учет изменения расхода бурового раствора через дегазатор.

Достигается это благодаря тому, что цегазатор содержит упругую мембрану с отверстиями, встроенную в верхнюю часть аэратора, масляный затвор, связанный через штуцер с рабочей камерой, дополнительный пневмоконтур, подключенный параллельно основному пневмоконтуру, а также регулируемые кронштейны для крепления рабочей камеры на поплавках.

На фиг. 1 изображен дегаэатор; на фиг.

2 - схема его работы, йегаэатор содержит рабочую иамеру 1, азратор 2 с упругой мембраной 3 (например, резиновой), масляный затвор 4, штуцеры 5. и 6, патрубок 7, с с гводным штуцзром, поплавки 8 и регулируемые кронштейны 9. Дегазатор включен в схему, где имеется компрессор 10, пневмоконтур 11 и 12, дозатор 13 хроматографа гаэокаротажной или геохимической станции.

Рабочая камера 1 является объемом, где производится дегаэация протекакацего через дегазатор бурового раствора, В нижней части камеры находится а8ратор 2, представляюший герметиэированиую коробку, к которой через штуцер 6 подводится воздух от компрессора, а в верхнюю часть которой встроена мембрана 3 из маслостойкой резины с большим числом, йапри666223

5 мер 2000 отверстий диаме.! po,I иримерио

0,1 MM (при отсутствии н х!эратэ! е избыточного давлении), И верхней части рабочей камеры 1 смонтирован иатрубок 7 с отводным штуиером, иохх!»ле2 !э1!и1,!ч к компрессору. II;3 верхней иаружиэй части дегазатора смонтирован масляный затвор 4, который подкхио»!еи к рабочей камере 3 дегазатора через штуцер 5 иа патрубке 7.

С ffDMonfhfo масляиогэ затвора из рабочей камеры дегазатора стравливается избыточный Газ и в ией поддерживается заZ. ú данное давление (порядка 1 игс/см ), Камера 1 дегазатора подвешена ffB поплавках 8 с помошыэ регулируемых крои- !б штейнов О„эбесх!е !ива!оп!их заданную глубину погружения камеры в буровой раствор для поддержания в ией постэяииого соотношения объемов газовой и жидкой фаз, Газэвая смесь иаходяшаяся в рабочей камере 1 дегазатора, через патрубэк

7 с пэмэшью и!ювк»око ггура 11 подается к компре"сору 10, а затем от последнего через пневмэконтур ll и штуцер 6 подает ся в аэратор 2. От компрессора 10 огходит второй пневмокэитур 12 с трубками меньшего сечения, чем в пневмокоитуре

11, в результате чего расход газовой смеси во втором пневмокоитуре мнэго меньше, чем в первом. Пиевмоконтур 12 проходит 3II через дозатор 13 хроматографа автоматической газокаротажной станции (АГКС) или автоматический полевой геохимической станции (АНГС) 14. В результате через пневмоконтур 12 отводится часть газовой смеси, которая, проходя через дозатор хроматографа АГКС или АПГС, снова попадает в компрессор 10 и далее в рабочую камеру 1 дегазатора. В результауъ! тЕ СРЕДНЯЯ КОНЦЕНтРаЦИЯ йС т; rl -ГО КОМ: 40 понента в пневмоконтуре 12, а следователь но и B дозаторе 13 хроматографа AIKC или

АПГС становится пропорциональной средней газонасышенности бурового раствора т!1:ым компонентом Ч, . Установка в аэратор 2 45 мембраны 3 из резины обеспечивает при включении комцрессора 10 и созданииваэраторе 2 давления, примерно равного

1,01 кгс/см, принятие ею цилиндрической формы с радиусом, завйсяшим эт перепада SO давлений в аэраторе и в рабочей камере 1 дегазатора. При протекании бурового расч вора через рабочую камеру 1 дегазатора у мембраны 3 происходит разрежение, вехи чина которого зависит от линейной скорости бурового раствора, протекаюшего у мембраны, т.е. от расхода бурового раствора через дегазатор. Поэтому при изменении рас хода бурового раствора через дегазатор из меняется и радиус искривления мембраны 3 60 аэр:!1эр";. И 2ск-2л!.ку при»зме Iåtfèè радиу са исириилеиии ке- »бра!!ы аэратсра изкиеияет си диа!»етр э»ве,:стий в мембраие (диаметр барбэтируюших через раствор иу;!ырьков

Гаиа) и траоl» i "!1nlf д!3иже!1ия этих Ifi ë! 1рь ков э3 «эратэра 2 дэ выводного патрубка

7. тэ 252ог!! -ии13ак тт»! ИБ э»! И2 ическлл cBff»»E. !

3fc»cff3: ас» дэ!! г ур!BGI 2 расть»эра через g9 газато!2 lf коли.!ествэм извлеченного и 3 расч вора в едиlи и2 вро1.1ени Газа (п12!» данией !»4 зоиасьшсеииэсти бурового pgc TBopff) Т.е. иезаьисимость вдэстато-!иых дпи практики пределах параметров дегазатэра эт расхода буро!301 раст!3 эра ч рез него По, кольку в камер» 1 предлагаемого дегазатэра обеспе»и13ается,. как и в !!звестиом дегазатэре !3), приближение систе..»ь! к динамическому фазовому равновесию, т такая система описывается законом Генри

53m Г Сii =31 AT!K /0,Т/, (3) и р» N, {), где 1 - мольиая дохи т! -го. компонента и в газэвой фазе (летучесть); НП - мольная доля Т! -Гэ компонента в жидкой фазе;

Я - газовая постоянная;

Т вЂ” темпе рат ура;

К вЂ” коэффициент Генри для ц -го коми понента (предел отношения летучести компонента в газовой фазе к его мольной доле в жидкой фазе, когда последняя стремится к нулю);

Р— давление.

В данном дегазаторе давление в рабо= чей камере пэддерживается постоянным

Р = 1 кгс/см, поэтому величина коэффи2 циента К зависит только от температуtl ры Т бурового раствора, которая меняет ся в зависимости от глубины скважины весьма медленно и для определенного интервала скважины может считаться величиной постоянной.

При использовании предлагаемого дегазатора обсолютная концентрация И -го компонента в буровом растворе С„,.п может быть легко определена по формуле Намиота где С и С в Ъ объеми, 124 — коэффициент пропорци оыальн ос тк, учнтываюший переход от величины в мольных долях в формуле (3) к величине

С© объемн! в Ъ;

К вЂ” коэффициент конструкции дегазак тора, показываюший соотно!пение объемов газовой фазы и дегазируемого бурового раствора в дегазаторе;

586223! I

К - коэффициент Генри константа фазо-вого равновесия для ъ -го компонента при данной температуре Т бурового раствора. Вдегазаторе, разработанном по данной заявке К,„5 с учетом этого формула (4) принимает вид

С

Otter { )

С = 48 1тсюда следует, что при использовании дан ного дегаэатора концентрации отдельных компонентов в дегаэяруемом буровом растворе С . и в газовой смеси, извлеченной иэ бурсвого раствора нри его дэгазацин С связаны пакомпоэентным коэффнциен

CI11 там извлечения К " 24,8/К зависящими только от температуры бурового расъ вора К„„ F/Т я являющимися .поэтому поо тоянными величинами для определенных интер валов скважины .:... 40

С „- к„„ с„.,„(6)

Поэтому при использования предлагаемого дегаэатора по, измеренным величинам

С и постоянным (для данного интервала

Ф и скважины с температурой бурового раствора

Т) коэффициентам извлечения K . легко определить основной параметр, йспольэуемый 1Ip8 интерпретации данных газового каротажа я нолевой геохимической разведки @ гаэонасышенность бурового разора $- без доцолнительного нормирования объема извлеченного яэ раствора газа

®40 K K „„, (Ъ1

tl 1

8

1 где с - в см /л;

С вЂ” объем н,%.

Ol И

Ф ормула изобретения

Дегазатор непрерывного действия для автоматических гаэокаротажной н полевой геохимнческой станций, содержащий рабочую камеру с аэратором, выводным патрубком и штуцерами, поплавки, компрессор и пневмоконтур, отличающийся тем, что, с целью .повцшения стабильности параметров дегазатера н автоматического учета изменения расхода бурового раствора через. дегаэатор, он содэржит: уяругую мембрану с отверстиями, встроенную в верхнкио часть .аэратора,. масляный затвор, связанный через штуцер с рабочей камерой, дополнительный пневмоконтур, подключенный параллельно основному пневмоконтуру. а также. регулируемые кронштейны для крепления рабочей камеры на поплавках.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1, Померанц Л. И. и др„Автоматические газокаротажные станции, М., Недра, 1969 г.

2. Левят А. М„Анализ газа и дегаза ции при разведке нефтяных, газовых и угольных месторождений, М., Недра, 1974 r.

3. Авторское свидетельство СССР

% 270647 NI, кл. Е 21 В 47/00 от

31, 12.68г.