一種濕氣防堵干燥裝置的設(shè)計

明曉峰

摘要： 在油氣勘探現(xiàn)場，油氣顯示的發(fā)現(xiàn)靠的是進(jìn)行巖屑熒光分析和對鉆井液中所含地層中氣體的分析，經(jīng)綜合錄井的電動式連續(xù)脫氣器、浮子式脫氣器、定量脫氣器或其它類型的脫氣器攪拌鉆井液后逸散出的氣體需要經(jīng)過防堵器（氣液分離器）和氯化鈣干燥器兩種氣液分離和干燥裝置。防堵器和干燥器通過膠質(zhì)軟管相連通，在使用過程中防堵器的氣液入口易被吸附的氣液雜質(zhì)堵塞，同時，由于干燥器和防堵器是通過一段長的膠質(zhì)軟管相連，由此增加了氣體的滯留空間面積且軟管易變形而導(dǎo)致氣路堵塞，再者，冰點溫度下氣體中的水分會結(jié)冰造成凍堵。本文探討的就是如何創(chuàng)新設(shè)計一種濕氣防堵干燥裝置。

關(guān)鍵詞：脫氣器;干燥器;防堵器;創(chuàng)新設(shè)計

0引言

長期以來，在石油天然氣勘探過程中的綜合錄井施工期間，普遍使用防堵器和干燥器實現(xiàn)氣液分離和氣體干燥的目的，防堵器和干燥管是相同的同徑透明PVC管。脫氣器在工作中出現(xiàn)的最大問題就是鉆井液對脫氣器空氣入口、樣氣出口、干燥器和防堵器的堵塞，這種問題一直在延續(xù)，也沒有很好的解決辦法，只有依靠人為操作解堵。上述問題同時也隨著季節(jié)和施工條件的變化而呈現(xiàn)不同頻次，嚴(yán)重影響了氣體采集質(zhì)量和連續(xù)性。

1常規(guī)脫氣器防堵結(jié)構(gòu)

脫氣器是綜合錄井進(jìn)行樣氣采集的重要裝置，脫氣器的主要結(jié)構(gòu)是支架、防爆電機、脫氣筒、集氣室、干燥器和防堵器。防堵器中由懸浮冷凝球起到氣液分離的作用，懸浮力來自樣氣抽吸泵的抽吸力，利用了金屬導(dǎo)熱性的原理。干燥管內(nèi)充填無水氯化鈣，起到吸附水分的作用。這種防堵器和干燥管結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用方便。但是，在使用過程中防堵器的氣液入口易被吸附的氣液雜質(zhì)堵塞，且由于受到采用懸浮設(shè)計的冷凝球的防鉆井液抽吸的目的而易造成冷凝球堵塞氣路的狀況。由于干燥器和防堵器是通過一段長的膠質(zhì)軟管相連，由此增加了氣體的滯留空間面積且軟管易變形而導(dǎo)致氣路堵塞，再者，冰點溫度下極易凍堵，影響了綜合錄井氣體監(jiān)測的連續(xù)性、穩(wěn)定性和及時性。其缺點可歸納為以下幾個方面。

（1）防堵器的氣液入口防吸附鉆井液設(shè)計受到機械作用原理缺陷的限制，造成吸附空間小而易堵塞;

（2）防堵器的氣體出口防鉆井液堵塞設(shè)計受到機械作用原理缺陷的限制，造成鉆井液吸附粘滯而堵塞;

（3）懸浮冷凝球自身重力的影響，造成氣路吸附阻力而導(dǎo)致吸附氣流不穩(wěn);

（4）通過長的膠質(zhì)軟管將干燥器和防堵器相連，增加了氣體的滯留空間，軟管易變形而導(dǎo)致氣路吸附阻礙;

（5）膠質(zhì)軟管空腔內(nèi)的水分本身增加了氣路吸附阻力，且在冰點溫度下水分易凍結(jié)造成氣路堵塞;

（6）冷凝球在防堵器內(nèi)的防堵塞作用機理不科學(xué)，造成氣路堵塞;

（7）進(jìn)入干燥器的氣體含水分較多而導(dǎo)致干燥器的干燥劑失效速度加快、產(chǎn)生結(jié)塊而導(dǎo)致氣路再次堵塞。

所以，要想在最大程度上減少氣路堵塞的機率，就必須對防堵結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的創(chuàng)新設(shè)計。

2防堵干燥裝置的創(chuàng)新設(shè)計

錄井氣路防堵干燥器由錐形防堵器和干燥管兩部分組成，如圖1所示：

⑴ 錐形防堵器。錐形防堵器上寬下窄，由頂蓋和錐形防堵器腔體兩部分組成，材質(zhì)為透明PVC。① 頂蓋。頂蓋和下部錐形防堵器腔體頂面用螺絲和密封膠墊連接，沿周邊均勻分布六個螺絲孔，頂蓋上有用于套接連接短軟管的出口嘴。開啟頂蓋，可以取出冷凝球進(jìn)行清潔保養(yǎng)或替換;② 連接脫氣器氣體入口嘴。錐形防堵器腔體底部連接脫氣器氣體出口入口嘴;③ 錐腔。錐腔上平口內(nèi)壁至椎腔下斜坡造斜點水平面呈一定高度和角度，在這種角度下經(jīng)冷凝球冷凝形成的水分容易滴落無滯留;④ 冷凝球。冷凝球為空心不銹鋼球，如錐形防堵器腔體內(nèi)吸附了鉆井液，則冷凝球就會浮起，并隨著鉆井液液面的升高而最終封頂在出口嘴上，防止鉆井液進(jìn)入干燥管。冷凝球的光滑金屬面對濕熱的氣液組分有冷卻作用，從而實現(xiàn)部分氣液分離;⑤ 彈簧。彈簧位于連接脫氣器氣體入口嘴內(nèi)，嘴內(nèi)有彈簧擋塊，擋塊阻止彈簧脫離入口嘴。彈簧高度高出錐腔下斜坡的低位、低于錐腔下斜坡高位，即處在錐腔下斜坡的中間位置，這樣，在正常情況下，冷凝球的靜止高度就不會封堵入口嘴，放置或更換彈簧時開啟頂蓋螺絲;⑥ 掛環(huán)。在頂蓋上對角兩端設(shè)置兩處掛環(huán)，用于將錐形防堵器垂直懸掛在某一支撐物上，垂直懸掛即有利于錐腔內(nèi)的水分垂向滴落，又增大了鉆井液在腔內(nèi)的吸附阻力，防止鉆井液進(jìn)入干燥管。從脫氣器逸散出的氣液組分在防堵器內(nèi)經(jīng)過冷凝球的冷卻和錐腔結(jié)構(gòu)的重力滴落作用，氣體在外部吸附裝置的吸附下進(jìn)入干燥管。

⑵ 干燥管。干燥管材質(zhì)為透明PVC，上下有擰蓋，擰蓋上有入口嘴和出口嘴。干燥管內(nèi)充填無水氯化鈣，用于吸附從防堵器內(nèi)進(jìn)入的殘留水分或濕氣。干燥管的底部入口嘴和防堵器頂部的出口嘴用連接短軟管連接，架空氣管線套接到出口嘴上供氣體輸出。

干燥管和防堵器上的氣體入口嘴和出口嘴均為通徑結(jié)構(gòu)，而且位于一條垂線上，在氣體吸附過程中減少了氣阻，又便于水分的垂向滴落，氣體在進(jìn)入架空氣管線前經(jīng)過了充分干燥。防堵器的錐腔結(jié)構(gòu)對于鉆井液的吸附形成阻力，冷凝球在上下懸浮的作用下能在支撐彈簧的作用下敞開底部入口嘴，在吸附鉆井液的情況下又能封堵上部出口嘴，形成一條通暢的氣液分離通路。

3結(jié)語

錄井氣路防堵干燥器應(yīng)用于石油天然氣勘探過程中的綜合錄井施工期間，也適用于其它相關(guān)工況的氣液分離和干燥，是石油天然氣勘探行業(yè)中綜合錄井專業(yè)在電動式連續(xù)脫氣器、浮子式脫氣器、定量脫氣器或其它類型的脫氣器使用的烴類氣體氣液分離干燥的重要裝置。