[实用新型]一种地质录井岩屑自动采集及清洗装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种在石油钻井过程中自动从井口返出泥浆里取钻井岩屑并清洗保存岩样的机械装置。

背景技术：

在石油钻井过程中，钻具中高速流动的泥浆将井下的钻井岩屑携带至地面，然后通过泥浆振动筛将岩屑滤出。通常情况下，每台钻机均配套有三台泥浆振动筛，各振动筛之间相距一定的距离，实际应用时常常轮换配合使用。长期以来，施工现场均由人工采集岩屑，然后将表面粘附有钻井泥浆的岩屑用水进行清洗，取回地质房内烘干后再进行地质分析。由于钻井施工需要进行连续几十天乃至几个月的钻进工作，而在地质要求的层位一般需要每1～2米就要取一次岩屑，最短取样时间间隔在2分钟，每次岩屑重量在500克左右，无论白天黑夜、刮风下雨或严寒酷暑，都要严格按施工进度进行取样，工作量大且工作环境十分恶劣。为了保证取样的准确性，每个地质录井队都要专门配备一定数量的工人进行捞砂取样，由于个别人工作责任心差，有时将某一钻井深度的地质岩屑采样分成几包，充做其它井深的岩屑样品，因而给地质岩屑的分析造成混乱，直接影响到地质解释及石油勘探开发的效果。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种能够自动或远程控制工作、采样准确可靠的地质录井岩屑自动采集及清洗装置。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型由支架、钢丝绳马达、钢丝绳轮、钢丝绳、滑塞位置传感器、取砂筒、接砂挡板、进水管线、混砂马达、叶轮、进砂口、混砂筒、进砂漏斗、排砂口、排砂口电动门、排砂坡道、回水管线、钢丝绳护筒、控制及动力电缆、滑塞、污水回水管、洗砂柜门、洗砂柜、控制箱、漏砂口、漏砂口电动门、水箱、液位传感器、连通管、搅拌器马达、进水泵、洗砂杯、洗砂外筒、搅拌器、污进水泵、称重传感器、超声波换能器、称重杆、电动阀、储砂杯、转盘、储砂杯滤网、转盘轴套、转盘轴销杆、转盘轴、转盘轴承、转盘转角传感器、转盘支架、转盘马达、污水阀门、洗砂柜支架、污水池、交直流转换电源、传送带组成，其结构组装关系如下：取砂筒内设有钢丝绳和滑塞，钢丝绳穿过滑塞中心孔，滑塞两端的钢丝绳由螺丝固定，滑塞和钢丝绳穿过取砂筒与一端的钢丝绳轮连接，再回环穿过钢丝绳护筒与另一端的钢丝绳轮闭合，其中一端的钢丝绳轮与钢丝绳马达相连接，钢丝绳马达、取砂筒、钢丝绳轮和钢丝绳护筒都固定在支架上，整个支架通过螺栓固定在钻井泥浆大罐靠泥浆沉砂池的一侧；取砂筒上间隔开设有与振动筛排砂坡道相对应的若干个进砂口，在每个进砂口的上方都设有一个接砂挡板；取砂筒出砂管下方设有洗砂柜，洗砂柜上盖设有一个进砂漏斗，进砂漏斗的上方设有一个混砂筒，混砂筒上部支架上设有混砂筒马达和叶轮，底部设有漏砂口及漏砂口电动门，侧面设有排砂口及排砂口电动门；洗砂柜内部的洗砂柜支架上设有控制箱、搅拌器、搅拌器马达、液位传感器、洗砂杯、超声波换能器、洗砂外筒、污进水泵、称重传感器、称重杆、电动阀、储砂杯、转盘、转盘马达、排污阀门、污水池、交直流转换电源；控制箱内部设有单片机控制板、超声波电路板和开关，通过多条数据和动力电缆与各个传感器、电器相连接，控制箱单板机通过信号电缆线与地质驻井房相连接，也可以无线方式连接；洗砂外筒内设有洗砂杯，洗砂杯下部设有超声波换能器，中部设有一个搅拌器，搅拌器的轴杆与搅拌器马达相连接，洗砂外筒底部连接有电动阀，侧面下部通过进水管线连接到水箱中，侧面上部通过液位传感器连接回水管，最后插入到水箱中；洗砂外筒下方设有一个转盘，转盘中间设有底部为楔形豁口的转盘轴套，落座在转盘轴上，转盘轴通过轴承组合固定在支架上，转盘轴上连接有转盘马达，转盘轴侧面穿有一转盘轴销杆，与转盘轴套的楔形豁口配合，既可以加载旋转扭矩，又可上提取下转盘，转盘上设有多个凹形杯座，每个杯座中放有一个储砂杯，每个储砂杯的开口朝上，转盘下部设有若干个等距离分布的金属辐条，转盘支架上设有由电感传感器制成的转盘转角传感器；转盘下方设有污水池，污水池的管线通过污进水泵连接到水箱中，水箱与水箱并放，两个箱体上部由连通管相连接，箱体下面分别设有排污阀；钢丝绳马达、混砂筒马达、搅拌器马达、滑塞位置传感器、液位传感器、称重传感器、进水泵、污进水泵、转盘马达、电动阀、转盘转角传感器通过动力及控制电缆与控制箱相连接。钻井施工时，将该装置安装在设有泥浆振动筛的泥浆罐箱体旁侧的支架上，安放在取砂筒上的多个接砂挡板斜靠在钻井振动筛出砂坡道上。钻井施工开始后，系统首先进行初始化加电，系统控制启动钢丝绳马达带动钢丝绳轮转动，钢丝绳又拖动取砂筒内的滑塞由当前位置滑向不带有出砂管的一端，当滑塞到端头后，传感器感应位置信号后系统控制电机停止转动，滑塞也在一端停止，同时系统控制关闭混砂筒下部的漏砂口电动门和侧面的排砂口电动门。在钻进作业时，钻井岩屑随着泥浆从井眼中返出地面，然后用振动筛将岩屑由泥浆中筛出，岩屑从坡道上顺着接砂挡板滑下通过进砂口掉落到取砂筒中，逐渐积累，在规定时间内充满进砂口。如果岩屑太多，充填速度太快，可以通过调节进砂量控制罩，挡住一部分进砂口通道，减少进砂口的大小；反之岩屑太少，充填太慢，可调节接砂挡板扩大进砂口的开口量。在达到一定时间间隔后，系统控制启动钢丝绳马达带动钢丝绳轮转动，钢丝绳又带动取砂筒内部的滑塞由取砂筒的一端滑向带有出砂管的一端，将取砂筒进砂口处堆满的岩屑推进取砂筒内，推向带有出砂管的一端，直至缓慢从出砂管落下，掉进下边的混砂筒中，系统控制钢丝绳马达反向转动，带动滑塞回到另一端停止，如此多次反复，混砂筒中的岩屑逐步积累起来。当钻井施工需要进行地质岩屑采集时，驻井房的工作人员按动按钮，发出取砂控制指令，通过数据线缆传到控制箱控制系统，系统控制用称重传感器称得洗砂外筒、内部的洗砂杯及搅拌器等在无岩屑空杯时的重量，然后系统控制混砂筒马达低速转动，带动叶轮转动，将混砂筒内的岩屑进行搅拌，搅拌一定时间后，系统控制开启漏砂口电动门，在旋转的叶轮带动下，混砂筒中的岩屑从漏砂口漏出，通过取砂柜上的进砂漏斗，徐徐落入下边的洗砂杯中。当称重传感器测得岩屑的重量达到取样标准重量后，系统控制关闭漏砂口电动门，停止向洗砂杯中漏岩屑，同时系统控制开启排砂口电动门，并控制混砂筒马达高速转动，通过叶轮的高速旋转，将混砂筒内多余的岩屑从排砂口排出，沿着排砂坡道落入泥浆沉砂池中；岩屑落入到洗砂外筒后，堆积在洗砂杯中，系统控制打开进水泵向洗砂杯注水，当洗砂杯注满水后，水通过上部的回水管流出洗砂外筒，当水流通过液位传感器时，冲击传感器的叶片转动，发送出脉冲信号，系统控制关闭进水泵，打开搅拌器马达搅拌泥浆及岩屑，同时开启超声波换能器对岩屑进行超声波清洗，清洗一段时间后，系统开启电动阀将岩屑和泥浆从洗砂外筒中放出，冲到下方的储砂杯中，水和泥浆穿过储砂杯底部的滤网，流入污水池中，而岩屑则留存在储砂杯的底部。完成一个取样作业后，系统开启转盘马达转动转盘，当转盘下部的金属辐条经过转盘转角传感器后，产生脉冲信号，系统关闭转盘马达，此时，下一个储砂杯的开口正处于电动阀的下方，做好下一次取砂的准备。系统累计完成的取砂次数，周而复始，当全部储砂筒装满岩屑后达到系统最大取砂次数时，系统发出信号，通知地质录井工人将另一套空储砂杯的转盘换下当前装满岩屑的转盘，将装满岩屑的转盘取回地质驻井房，取出岩屑进行烘干及装包工作。如果岩屑在洗砂外筒中一次清洗不能达到取样标准要求，系统可以控制先不打开电动阀，而采取开启进水泵，将洗砂外筒中的污水替出，进行二次换水清洗直到满足取样要求。