[发明专利]地层流体油气实时监测录井系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探开发中油气井数据采集监测领域，尤其涉及一种综合录井气体分析装置，可以配套于综合录井系统，也可以集成为一套独立的气体分析系统，其主要功能是在钻井过程中，对钻井液中所携带的气体，特别是烃类气体组分进行定量萃取，并进行实时连续分析的一种装置。

背景技术

现有技术中，录井行业中使用的传统流体油气检测的方法是：采用安装在钻井液出口处的电动脱气装置，通过机械搅拌形式分离流体内所含气体，抽气装置经过气管线送到录井仪室内的气测装置进行分析，通常得到C₁～nC₅烃类组分数据，录井人员再根据这些数据进行解释和分析，从而判断地层流体的性质。

目前已有的相关专利记载如下：

专利1：“钻井泥浆在线气测系统(02135856.7)”，本发明是一种钻井泥浆在线气测系统，属于石油地质勘探气测录井技术领域。该系统由泥浆引流装置、泥浆在线取样器、泥浆在线脱气器、样品气处理单元、气相色谱仪、气体异常取样器，并且依次互相连接。其自动控制部分由数据服务器、控制器接口、色谱工作站、录井仪工作站和HUB组成。根据设定条件，数据服务器通过控制器接口向泥浆在线脱气器和液、气取样器发出控制信号，实现自动操作，完成自动取样、脱气器启停等。该系统既能在线检测烃类气体，又能在线检测非烃类多种气体，还能向实验室提供不混入外界空气的泥浆样品和从泥浆中脱离出来的气体样品。其在线气测精度高于已有技术。既能单独使用，也能与综合录井仪联合使用。该专利的特征是：虽然该专利能对钻井泥浆进行定量脱气，但机械搅拌的脱气方式效率受影响因素较多，不能保证气体的真实比例成份，也不能保证气体分析质量，所以设计了气体异常取样器。同时，由于重烃组分易溶于水，该系统不能保证该类气体的分离效率。该系统也不能保证常温呈液态的组分进行气态传输，该系统的结构复杂，安装使用较为繁琐。

专利CN02286909.3(石油钻井气测录井装置)、专利CN200510111405.3(钻井液中含油气在线光谱测定方法)记载了直接检测钻井液气体的方法，但该专利主要对钻井液中不易溶于水的轻烃组分挥发成份进行检测，其检测精度低，不能检测出具体的组分含量，对于易溶于水的重组分烷烃组分难以检测，所获取的信息为定性信息。

专利CN200620080616.5、CN200510047069.0、CN200910048424.4等都记载了使用红外光谱方法、拉曼光谱分析方法等光谱检测的方法测量钻井液中的气体，但这些装置基本上使用普通的电动脱气装置来进行钻井液气体的分离、或分析设备安装在综合录井仪器房内，或使用直接检测钻井液游离气的方式，或使用有机溶剂进行烃类气体萃取，或进行标样配置分析对比的方式来进行烃类气体的分析检测，这些方法都具有一定的局限性：有的操作复杂、有的受影响因素较大、有的工艺要求严格、有的只能进行定性分析而不能分析具体成份，并且都不能保证钻井液的定量分析，对易溶于水的重组分和常温呈液态的烃类组分不能进行有效识别，不能保证流体内的真实气体比例。不能适应当前油气精确勘探与解释的需求。

国外在气体分离技术上，采用分离膜进行钻井液气体分离的研究起始于上世纪70年代，并且陆续申请了一定数量的专利，如专利US3830106，US3926561，US5442968，US20050160801等多项专利都记载了如何使用分离膜来实现钻井液气休的分离的技术。国外的专利记载了基于分离膜的分离膜脱气装置结构，并将分离的气体送入检测装置。但现场生产中，在压力一定、内外气体浓度差一定的情况下，半透膜分离气体的效果受到温度的影响，所以需要温度进行脱气效率校正，以精确定量评价油气性质。另外，由于C₆以后的重组分在常温下呈液态，所以保持这些组分呈气态的传输非常重要，否则气体分析就会产生误差。这些专利中没有记载在气体分离装置内使用温度传感器来校正钻井液温度，也没有记载对气体传输管线进行加热处理。