книги из ГПНТБ / Левит А.М. Анализ газа и дегазация при разведке нефтяных, газовых и угольных месторождений

-90'

91

Глава IV

ЖЕЛОБНЫЕ ДЕГАЗАТОРЫ

Желобные дегазаторы применяются для дегазации части цир­ кулирующего по скважине бурового раствора в процессе бурения скважины. Эти дегазаторы устанавливаются в желобе как можно ближе к устью скважины. Извлеченный при дегазации газ по­ дается к газоанализатору для определения суммарного содержа­ ния углеводородных газов. Часть газа подается на хроматогра­ фический газоанализатор для компонентного анализа.

Количество определяемого газа, извлекаемого из бурового раствора за 1 с при помощи желобного дегазатора, рассчиты­ вается по формуле

мая при помощи дегазатора.

Из этой формулы видно, что количество определяемого газа, извлекаемого из бурового раствора, а следовательно, и показа­ ния газокаротажной станции, можно повысить двумя путями: путем увеличения скорости прохождения бурового раствора (Q) через дегазатор и путем увеличения степени извлечения газа из раствора (Р ). Следует также отметить, что показания газокаро­ тажной станции зависят и от степени разбавления извлеченного газа воздухом.

Вприменяемых в настоящее время дегазаторах обычно ис­ пользуется какой-либо один из факторов. Так, в поплавковом де­ газаторе и в дегазаторе «Воздушный колокол» используется пер­ вый фактор (Q). Здесь скорость прохождения бурового раствора через дегазатор весьма значительна, однако степень извлечения газа из раствора очень низка.

Вдругих дегазаторах для увеличения количества извлекаемого газа повышается степень извлечения газа из раствора (Р).

93

Для этого буровой раствор подвергается разбрызгиванию, растека­ нию или разбиванию. Используется также вымывание газа из рас­ твора воздухом. К этим дегазаторам относятся шнековый, дегазатор с перегородками и аэрационный. Однако скорость циркуляции бу­ рового раствора в них сравнительно невелика. В последнее время делаются попытки использовать оба этих фактора (Р и Q) сразу, например, в дегазаторах ДВР и «Центробежный насос».

Следует отметить, что существуют два способа повышения по­ казаний газокаротажных станций: 1) описанный выше способ увеличения количества газа, извлекаемого из бурового раствора, что приводит к уменьшению степени его разбавления воздухом при постоянной скорости подачи газовоздушной смеси к газоана­ лизатору; 2) способ повышения чувствительности применяемых газоанализаторов. В настоящее время выпускаются весьма чувст­ вительные газоаналитические приборы, и вопрос о выборе пути повышения показаний газокаротажной станции решается в зави­ симости от условий проведения работ.

ОПИСАНИЕ И ОЦЕНКА НЕКОТОРЫХ ЖЕЛОБНЫХ ДЕГАЗАТОРОВ

НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ГАЗОВОМ КАРОТАЖЕ

Почти все применяемые в настоящее время желобные дега­ заторы являются приборами непрерывного действия. В дегазато­ рах непрерывного действия извлечение газа происходит при не­ прерывном прохождении жидкости через дегазатор.

Поплавковый дегазатор. Из дегазаторов непрерывного дейст­ вия наибольшее распространение получил поплавковый, приме­

в желобе у устья скважины. Дегазатор собирает газ, выделяю­ щийся из бурового раствора при естественной дегазации. Установ­ ленные в дегазаторе ребра несколько повышают степень извлече­ ния. Поплавковый дегазатор работает без затраты внешней энер­ гии на дегазацию. Благодаря тому, что он плавает в буровом растворе, в нем поддерживается постоянный уровень бурового раствора.

глинистого раствора, нередко приводящая к пропуску продуктив­ ных пластов. Для преодоления этого недостатка некоторые ав­ торы предлагают применять методику периодического кратковре­

94

менного режима (ГЩР) [6]. Эта методика заключается в том, что газовая смесь подается на анализ не непрерывно, а через опре­ деленные интервалы проходки скважины. За время бурения дан­ ного интервала газовая смесь накапливается в камере дегазатора и затем интенсивно со скоростью 1500—2000 мл/мин откачивается

симости от этих факторов степень извлечения меняется в 10 раз и более.

Степень извлечения поплавковым дегазатором в зависимости от газонасыщенности бурового раствора и его вязкости также колеблется в больших пределах. Резкое повышение степени из­ влечения, достигаемой при помощи поплавкового дегазатора, по­ лучается при появлении в буровом растворе значительных коли­ честв свободного газа.

В США применяются желобной дегазатор с перегородками и желобной аэрационный дегазатор [70]. Дегазатор с перегородками (рис. 30) представляет собой корпус с перегородками 1 и 2, по которому непрерывно движется буровой раствор. При стекании раствора с одной перегородки на другую увеличивается поверх­ ность контакта раствора с потоком воздуха, движущегося в про­ тивоположном направлении. Этот дегазатор работает хорошо

95

при небольшой вязкости бурового раствора и при малом содержа­

нии в нем шлама.

Аэрационный дегазатор (рис. 31) состоит из корпуса с тремя отверстиями и мешалки 4. Буровой раствор вместе с пробулькивающим воздухом непрерывно подается в дегазатор через отверстие / и сливается через отверстие 2. Для лучшего извлечения газа в дега­ заторе предусмотрена мешалка 4. Извлеченный из бурового рас-

Рис. 29. Шнековый дега­ затор.

для разбрызгивания бурово­ го раствора; 5 — штуцер для отбора газа; 6 — двигатель с редуктором

твора; 5 — штуцер для отвода выделивше­ гося газа

твора газ вместе с воздухом поступает через отверстие 3 к газоана­ лизатору. Степень извлечения, достигаемая на аэрационном дега­ заторе, вследствие непрерывного барботирования воздуха через раствор значительно выше, чем в дегазаторе с перегородками.

Из устройства этих дегазаторов видно, что степень извлечения для них сильно зависит от газонасыщенности бурового раствора и его вязкости.

Дегазатор закрытого потока. Широко применяемые в газо­ вом каротаже поплавковый и шнековый дегазаторы нормально

96

работают при наличии желобной системы, когда их можно уста­ новить в желобе недалеко от устья скважины. При отсутствии желобной системы, когда буровой раствор падает часто с высоты 1—2 м, потери газа весьма значительны. Они особенно велики, когда бурение ведется на маловязких буровых растворах или на воде. В этих условиях при использовании поплавкового или шне­ кового дегазаторов часто пропускаются продуктивные газонос­ ные и нефтеносные пласты.

Для преодоления этого недостатка В. М. Кузьмин и Б. Ф. Цы­ ганов [17] предложили дегазатор (рис. 32), который присоеди­ няется к кондуктору скважины, и буровой раствор поступает в него из затрубного пространства до его соприкосновения с окру­ жающим воздухом.

Дегазатор состоит из двух соединенных между собой емкостей 6 и 9. Буровой раствор поступает из затрубного пространства че­ рез патрубок 1 в верхнюю часть дегазатора 9 и, растекаясь по конусам 4 и тарелкам 5, частично дегазируется. Дегазированная жидкость поступает во вторую емкость 6, откуда она вытекает через края и отверстие 8. Скорость вытекания бурового раствора из дегазатора регулируется заслонкой.

По данным авторов, применение этого дегазатора для дегаза­ ции маловязких растворов (вязкость до 30 с) в ТатАССР дало положительные результаты.

Вакуумный желобной дегазатор. Для непрерывной дегазации бурового раствора в газовом каротаже часто рекомендуют исполь­ зовать схемы дегазаторов, применяемых бурильщиками для улуч­ шения свойств бурового раствора. Известно, что при наличии значительных количеств газа в буровом растворе заметно сни­ жается его плотность, увеличивается вязкость и снижается произ­

рового раствора в трубе зависит от производительности насосов 1 и 5, газонасыщенности бурового раствора, его вязкости и некото­ рых других свойств. Свободный объем трубы 4 зависит от разно­ сти высот h\ — h2.

Рассмотренная, схема дегазации для газового каротажа со­ вершенно непригодна. Здесь газ, извлекаемый из свежей порции

к определенной порции раствора, а следовательно, и к опреде­ ленной глубине скважины невозможно. Картина осложняется еще и тем, что буровой раствор, остающийся на некоторое время в трубе, продолжает дегазироваться, что еще более осложняет привязку полученных газопоказаний к определенной глубине скважины. Указанные недостатки не устраняются и при периоди­ ческой дегазации бурового раствора на этом дегазаторе.

Из изложенного следует, что такие схемы дегазаторов для га­ зового каротажа неприемлемы.

98

Контурный дегазатор - поплавковый дегазатор с приспособ­ лением для непрерывного барботирования газа сквозь проходя­ щий через него буровой раствор. Общий вид контурного дегаза­ тора показан на рис. 34.

Дегазатор представляет собой колпакообразную камеру 1, установленную на поплавках. Нижняя открытая часть камеры по­ гружается на 5—7 см в буровой раствор. Под камерой устанав­ ливается аэратор 5, представляющий собой коробку с резиновой мембраной, в которой иголкой наколото 2000 отверстий диамет­ ром 0,1 мм. Через эти отверстия газ из аэратора поступает в бу­ ровой раствор. Выйдя из него, газ собирается в верхней части

Газ, извлеченный из бурового раствора при помощи контур­ ного дегазатора, воздухом из атмосферы не разбавляется. При помощи этого дегазатора получаются средние значения газона­ сыщенности бурового раствора за определенный интервал про­

Дегазатор фирмы «Самега» представляет собой цилиндриче­ скую емкость с горизонтально вращающимся диском (рис. 35).

Буровой раствор поступает в дегазатор через трубу 1 и па­

в движение при помощи сжатого воздуха, поступающего от комп­ рессора буровой. Скорость вращения Крыльчатки, а следовательно, и диска регулируется при помощи крана 9 путем изменения ско­ рости подачи сжатого воздуха, поступающего от компрессора бу­ ровой через штуцер 6. Частично дегазированный буровой раствор вытекает из дегазатора через трубу 2, а выделившийся при дега­ зации газ отводится через штуцер 8 к газоанализатору газокаро­ тажной станции.