CN113586033A - 一种录井用气体检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种录井用气体检测装置，包括检测仪本体、嵌合在检测仪本体上的操作按键和显示屏、固定在检测仪本体上的气路管线接头以及固定在检测仪本体内的控制模块，操作按键、显示屏和控制模块电连接，还包括超声波传感器、气路管线、链状控制器和保护装置、电极片。本发明涉及一种录井用气体检测装置，在录井时，先将该装置放置到钻井液出口，启动超声波传感器向钻井液液面发射声波信号，声波信号遇到钻井液液面时返回钻井液出口，该装置接收到回声声波信号，通过该功能计算钻井液液面距自由端的距离，操控链状控制器移动气路管线的自由端，使自由端正好接触到钻井液液面，从而采集钻井液中的气体样品进行检测，在保证气体样品采集的条件下避免非气体样品的侵入，提高录井效率。
Description
技术领域
本发明是一种录井用气体检测装置，属于气体检测装置技术领域。
背景技术
在石油开采过程中，地层流体的检测是识别油气异常的重要手段，通过现场录井方法进行气体检测可以快速识别发现油气，同时可以进行有毒有害气体的监测预警，也可以发现非烃类气体矿藏。
目前，现有的地层中气体检测的方法有两种类型。第一种是直接将气体检测器置于钻头处，随钻具一起下入井底，在钻井过程中实时检测钻遇地层的气体；该方法得到的检测结果失真小，实时性好；但由于检测器运行环境的限制，目前尚无实际可用产品。第二种是通过从钻井液从井底返出，同时将地层钻遇气体携带至地面，在地面通过气体分离装置将钻井液中所携带的气体脱出，用气体检测器进行检测。
以常见的泵吸式气体检测仪为例，现有的泵吸式气体检测仪包括检测仪本体，检测仪本体上设置有气泵和气路管线接头，气路管线接头上可拆卸的连接有气路管线。具体检测时，将气体分离装置的出口一端连接在检测仪的气路管线接头处，此时开启检测仪本体内置的气泵，待检测气体通过气路管线吸入检测仪本体内，检测仪本体内还置有检测探头，进行气体的检测。
但现有气体分离装置是直接置于返出钻井液中，通过旋转搅拌方式将钻井液中的气体分离出来。由于返出钻井液的流量变化范围大，导致气体分离装置在不同钻井液流量下处理的钻井液量变化大，影响气体检测结果的准确性。尽管有浮动式气体分离装置的出现，由于气体分离装置所处钻井液环境的限制，随着钻井液在气体分离装置上的粘附，导致浮动效果的降低，并增加了操作人员的劳动强度。并且由于钻井液流量的变化，现有气体分离装置易导致钻井液进入气体检测器，造成气体检测器的损坏。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种录井用气体检测装置，在原有泵吸式气体检测仪的上增加有控制模块、保护装置和链状控制器，控制模块用于掌握气体管线自由端在钻井液液面的位置信息，保护装置覆盖住气体管线的端部不受钻井液的污染和腐蚀，链状控制器用于调节气体管线自由端的在钻井液液面的位置，均起到提高气体检测工作效率、保证泵吸式气体检测仪的使用寿命的作用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现，包括：
一种录井用气体检测装置，包括检测仪本体、嵌合在检测仪本体上的操作按键和显示屏、固定在检测仪本体上的气路管线接头以及固定在检测仪本体内的控制模块，操作按键、显示屏和控制模块电连接，
还包括至少两个超声波传感器、若干气路管线、链状控制器和保护装置；
其中一个所述超声波传感器固定在检测仪本体上，该超声波传感器与控制模块通讯；
所述气路管线的起始端与气路管线接头相适配，所述气路管线的另一端为自由端且包覆有橡胶管；
所述链状控制器固定在气路管线的自由端以及橡胶管内，且与控制模块无线连接，链状控制器用于接收控制模块的信号控制气路管线远离气路管线接头的自由端移动；
所述保护装置固定连接在气路管线的自由端外侧，保护装置与控制模块无线连接，保护装置用于包覆住气路管线的自由端和橡胶管；
另一所述超声波传感器固定在保护装置靠近气路管线的起始端的端面上，该超声波传感器与控制模块通讯，控制模块通过计算两个超声波传感器之间距离的差值来计算气路管线的自由端距被测物和/或检测仪本体的位置。
优选的，所述链状控制器包括若干段由万向接头连接在一起的链节；
所述每个链节均和控制模块电连接并编有序列号，每个链节上固定有八个电磁片，每个链节上的电磁片均通过控制开关与控制模块相连，每个链节上的电磁片顺时针标记有编号，每个链节与气路管线/橡胶管通过硬性连接管固定连接，控制开关设置在硬性连接管贴合气路管线的一端；
所述检测仪本体上固定有雷达传感器，雷达传感器与控制模块通讯，雷达传感器用于精确检测气路管线的自由端以及橡胶管的位置。
优选的，所述链状控制器的长度为气路管线的五分之一至六分之一。
优选的，所述保护装置包括与气路管线固定连接的外壳体以及一组与外壳体活动连接的挡板组件，挡板组件的数量为二到四个；
外壳体为无上下端盖的圆柱状结构且内部开设有空腔，外壳体的上端与气路管线固定连接，空腔与外壳体的底部相连通，空腔内固定有驱动电机，驱动电机的数量与挡板组件的数量相同，驱动电机通过调节组件与挡板组件相连，调节组件的数量与挡板组件的数量相同，驱动电机与控制模块无线连接，驱动电机带动调节组件调节挡板组件的位置，挡板组件用于覆盖住气路管线的自由端端面。
优选的，所述调节组件包括与驱动电机输出端固定连接的齿轮、与齿轮相啮合的齿条，挡板组件与齿条远离齿轮的一端固定连接。
优选的，所述挡板组件包括与齿条固定连接的第一活动板以及与第一活动板通过扭簧铰接的第二挡板，第一活动板在空腔内滑动，第二挡板与外壳体的底端相贴合。
优选的，所述外壳体底部内固定有一圈挡环，挡环的内径小于橡胶管的外径，挡环的下边缘与外壳体内壁下边缘相平齐，第二挡板的上表面与挡环下边缘贴合。
优选的，还包括若干电极片；所述电极片固定在保护装置底端且与控制模块相连，用于检测保护装置是否接触到被测物。
优选的，所述气路管线、保护装置以及橡胶管均涂有防水涂层。
优选的，所述气路管线、保护装置以及橡胶管均涂有防腐蚀涂层。
本发明的有益效果：
(1)本发明涉及一种录井用气体检测装置，该装置上设有至少两个超声波传感器，在录井时，先将检测仪本体放置到钻井液出口，启动固定在检测仪本体上的超声波传感器，向井下发射声波信号，声波信号遇到井下被测物时返回钻井液出口，检测仪本体接收到回声声波信号，进一步计算钻井液液面距井口的距离，该功能用于检测钻井液液面距检测仪本体的距离，该超声波传感器检测到的即为钻井液液面距检测仪本体的距离，一来可以第一时间避开响应于钻井液的液面变化使气路管线做出移动，避免腐蚀，二来可以相对动态改变的钻井液液面保持一个相对合理的距离，提高气体检测的精度。
(2)本发明涉及一种录井用气体检测装置，该装置的气路管线内固定有链状控制器，链状控制器与检测仪本体内的控制模块相连，用于接收控制模块发出的信号，控制模块控制链状控制器的运动方向，进一步调节气路管线的自由端以及橡胶管的活动方向，对检测方向进行微调，避免因检测位置单一造成的误差，提高工作效率。
(3)本发明涉及一种录井用气体检测装置，该装置的气路管线内固定有链状控制器，链状控制器的长度仅为气路管线的五分之一至六分之一，该设计既能保证气路管线的自由端能被控制运动，又可节约该装置整体的制作成本。
(4)本发明涉及一种录井用气体检测装置，该装置的气路管线的自由端套接有橡胶管，且具有保护装置，该保护装置将气路管线的自由端包裹住，起到保护作用。
(5)本发明涉及一种录井用气体检测装置，该装置的气路管线的自由端具有保护装置，且保护装置的底端固定有电极片：进行二次检测，如果出现电极片导通的情况，说明雷达检测失灵，需要及时回收气路管线，避免腐蚀或者堵塞。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明所述气体检测装置的结构示意图；
图2为本发明所述保护装置以及链状控制器的结构示意图；
图3为本发明所述控制模块的结构示意图。
图中：1检测仪本体，2操作按键，3显示屏，4气路管线接头，5超声波传感器，6气路管线，7链状控制器，8保护装置，9电极片，10万向接头，11链节，12外壳体，13挡板组件，14空腔，15驱动电机，16调节组件，17齿轮，18齿条，19第一活动板，20第二挡板，21挡环，22电磁片，23控制开关，24硬性连接管，25雷达传感器，26橡胶管。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1所示，一种录井用气体检测装置，包括检测仪本体1、嵌合在检测仪本体1上的操作按键2和显示屏3、固定在检测仪本体1上的气路管线接头4、至少两个超声波传感器5、固定在检测仪本体1内的控制模块、可与气路管线接头4拆卸连接的若干段气路管线6，气路管线6的端部可相互套接，操作按键2与控制模块电连接，显示屏3与控制模块电连接；超声波传感器5用于发射声波、接收回声声波以及计算被测物距检测仪本体1的距离；其中一个超声波传感器5固定在检测仪本体1上，该超声波传感器5与控制模块通讯，控制模块为现有的PLC控制器，气路管线6的起始端与气路管线接头4相适配，气路管线6的另一端定义为自由端，用于伸入钻井液出口。
工作时，先将气路管线6的自由端固定在任意的能够深入进内的装置上，将该装置的检测仪本体1放置在钻井液出口上方，控制气路管线下降，启动固定在检测仪本体1上的超声波传感器5，该超声波传感器5内的声波发射探头向井下发射声波信号，声波信号遇到钻井液液面，其回声声波信号返回检测仪本体1被该超声波传感器5接收，该超声波传感器5再将此信号反馈给控制模块，控制模块根据预设的公式计算得出钻井液液面距检测器本体1的距离，再将该距离信息传送至显示屏3上，此时工作人员可以自行调整伸入井内的距离，或者通过预设的程序控制伸入的装置自行调节伸入的距离，保证气路管线于钻进液液面的距离处在合理范围，随后启动检测仪本体1，检测仪本体1内部的气泵开始工作，将气路管线6的自由端的气体吸入，检测井内的有气体成分。
具体进行气体检测过程中，气泵将气路管线6的自由端附近的气体泵吸入检测仪本体1内，检测仪本体1内配置有气体成分分析仪，检测气体成分，气体被泵吸入检测仪本体1后即开始进行检测，检测到的数据及时的显示在显示屏3上，提示工作人员井下情况。
实施例2
结合图1和图2，本实施例在实施例1的基础上进行改进，在气路管线6的自由端端部包覆有橡胶管26，且增加保护装置8，进一步的，在保护装置8的底部还可增加有若干电极片9。
所述保护装置8固定连接在气路管线6的自由端外侧，保护装置8与控制模块无线连接，保护装置8用于包覆住气路管线6的自由端和橡胶管26，避免气路管线6的自由端直接接触被测物，起到缓冲的作用；
保护装置8包括与气路管线6固定连接的外壳体12以及一组与外壳体12活动连接的挡板组件13，挡板组件13的数量为二到四个；外壳体12为无上下端盖的圆柱状结构且内部开设有空腔14，外壳体12的上端与气路管线6固定连接，空腔14与外壳体12的底部相连通，空腔14内固定有驱动电机15，驱动电机15的数量与挡板组件13的数量相同，驱动电机15通过调节组件16与挡板组件13相连，调节组件16的数量与挡板组件13的数量相同，驱动电机15与控制模块无线连接，驱动电机15通过无线的方式接收控制模块的信息，驱动电机15带动调节组件16调节挡板组件13的位置，挡板组件13用于覆盖住气路管线6的自由端端面；调节组件16包括与驱动电机15输出端固定连接的齿轮17、与齿轮17相啮合的齿条18，挡板组件13与齿条18远离齿轮17的一端固定连接；挡板组件13包括与齿条18固定连接的第一活动板19以及与第一活动板19通过扭簧铰接的第二挡板20，第一活动板19在空腔14内滑动，且第一活动板19与外壳体12的形状相适配，第二挡板20与外壳体12的底端相贴合。气路管线6、保护装置8以及橡胶管26的所有组件上均涂有防水涂层和防腐蚀涂层。
外壳体12底部内固定有一圈挡环21，挡环21的内径小于气路管线6的外径，挡环21的下边缘与外壳体12内壁下边缘相平齐，第二挡板20的上表面与挡环21下边缘贴合，此结构保证第一活动板19与第二挡板20相互垂直，第二挡板20能够很好的覆盖住保护装置8的底端。在不使用时，可以对气路管线起到一个保护的作用。
所述电极片9固定在保护装置8底端且与控制模块相连，用于检测保护装置8是否接触液面，如果接触到液面，电极片导通，起到报警效果，避免因为雷达损坏导致液面接触腐蚀。
具体的，打开保护装置8时，通过操作按键2向控制模块输入信号，控制模块向驱动电机15发送信号，驱动电机15开始工作，带动齿轮17与驱动电机同速转动，齿轮17进一步带动与之啮合的齿条18移动，齿条18带动第一活动板19在空腔14内上下滑动，当第一活动板19向上移动时，会带动第二挡板20有向上移动的趋势，但由于第二挡板20与第一活动板19通过扭簧铰接，且第二挡板20与第一活动板19约为垂直关系，则第二挡板20的自由端会向下翻转，保护装置8被打开。
实施例3
结合图1、图2和图3，本实施例在实施例2的基础上进行改进，在气路管线6内增加链状控制器7。
链状控制器7固定在气路管线6内，且与控制模块无线连接，链状控制器7通过无线的方式接收控制模块的信息，链状控制器7用于接收控制模块的信号控制气路管线6远离气路管线接头4的自由端移动；链状控制器7包括若干段由万向接头10连接在一起的链节11；控制模块内配置有编号数据库，所述每个链节11均和控制模块电连接并编有序列号，该序列号存储于编号数据库中，每个链节11上固定有八个电磁片22，每个链节11上的电磁片22均通过控制开关23与控制模块相连，每个链节11上的电磁片22顺时针标记有编号，该编号同样存储于编号数据库中，每个链节11与气路管线6/橡胶管26通过硬性连接管24固定连接，硬性连接管24为中空结构，目的在于减轻气路管线6的整体质量，控制开关23设置在硬性连接管24贴合气路管线6的一端；所述检测仪本体1上固定有雷达传感器25，雷达传感器25与控制模块通讯，雷达传感器25用于精确检测气路管线6的自由端以及橡胶管26的位置；链节11与气路管线6固定连接，链状控制器7的长度为气路管线6的五分之一至六分之一，且链状控制器7固定在气路管线6内远离气路管线接头4的一端。
进一步的，另一所述超声波传感器5固定在保护装置8靠近气路管线6的起始端的端面上，该超声波传感器5与控制模块通讯，控制模块通过计算第一超声波传感器与第二超声波传感器的距离之间的差值来计算气路管线6的自由端距被测物和/或检测仪本体1的位置。
进一步的，为更精确的掌握气路管线6的空间位置，所述检测仪本体1上固定有雷达传感器25，雷达传感器25与控制模块通讯，雷达传感器25用于精确检测气路管线6的自由端的位置。
工作时，当需要检测不同方向的气体时，工作人员通过操作按键2控制气路管线6内的链状控制器7移动，在此过程中持续的用固定在保护装置8上的超声波传感器5检测气路管线6的自由端与检测仪本体1之间的距离，然后调整气路管线端部的朝向，从而实现检测。
所述链节11为正方体，正方体的每个顶角均切有正四面体状的倒角，每个倒角上贴合有一个电磁片22，每个链节11上均固定有八个电磁片22，由于链节11之间用万向接头10相连，链节11可以带动气路管线6的自由端向任意方向移动，工作人员根据雷达传感器25掌握气路管线6的具体位置和形状，根据提前记录在控制模块内的链节11的序列号控制需要挪动位置的具体的链节11，具体的，每个链节11上的电磁片22还顺时针标记有相应的编号，控制模块根据提前预设的计算公式开启相应链节11上的电磁片22，固定在硬性连接管24上的控制开关23开启，相应的电磁片22通上电流，相邻的电磁片22之间产生吸引力，改变相邻链节11的位置关系及弯折角度，进而改变气路管线6的形状和角度，工作人员即可控制链状控制器7移动，使气路管线6的自由端能够调整方向进行检测。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种录井用气体检测装置，包括检测仪本体(1)、嵌合在检测仪本体(1)上的操作按键(2)和显示屏(3)、固定在检测仪本体(1)上的气路管线接头(4)以及固定在检测仪本体(1)内的控制模块，操作按键(2)、显示屏(3)和控制模块电连接，其特征在于：
还包括至少两个超声波传感器(5)、若干气路管线(6)、链状控制器(7)和保护装置(8)；
其中一个所述超声波传感器(5)固定在检测仪本体(1)上，该超声波传感器(5)与控制模块通讯；
所述气路管线(6)的起始端与气路管线接头(4)相适配，所述气路管线(6)的另一端为自由端且包覆有橡胶管(26)；
所述链状控制器(7)固定在气路管线(6)的自由端以及橡胶管(26)内，且与控制模块无线连接，链状控制器(7)用于接收控制模块的信号控制气路管线(6)远离气路管线接头(4)的自由端移动；
所述保护装置(8)固定连接在气路管线(6)的自由端外侧，保护装置(8)与控制模块无线连接，保护装置(8)用于包覆住气路管线(6)的自由端和橡胶管(26)；
另一所述超声波传感器(5)固定在保护装置(8)靠近气路管线(6)的起始端的端面上，该超声波传感器(5)与控制模块通讯，控制模块通过计算两个超声波传感器之间距离的差值来计算气路管线(6)的自由端距钻井液液面和/或检测仪本体(1)的位置。
2.根据权利要求1所述的一种录井用气体检测装置，其特征在于：
所述链状控制器(7)包括若干段由万向接头(10)连接在一起的链节(11)；
所述每个链节(11)均和控制模块电连接并编有序列号，每个链节(11)上固定有八个电磁片(22)，每个链节(11)上的电磁片(22)均通过控制开关(23)与控制模块相连，每个链节(11)上的电磁片(22)顺时针标记有编号，每个链节(11)与气路管线(6)/橡胶管(26)通过硬性连接管(24)固定连接，控制开关(23)设置在硬性连接管(24)贴合气路管线(6)的一端；
所述检测仪本体(1)上固定有雷达传感器(25)，雷达传感器(25)与控制模块通讯，雷达传感器(25)用于精确检测气路管线(6)的自由端以及橡胶管(26)的位置。
3.根据权利要求2所述的一种录井用气体检测装置，其特征在于：所述链状控制器(7)的长度为气路管线(6)的五分之一至六分之一。
4.根据权利要求1所述的一种录井用气体检测装置，其特征在于：
所述保护装置(8)包括与气路管线(6)固定连接的外壳体(12)以及一组与外壳体(12)活动连接的挡板组件(13)，挡板组件(13)的数量为二到四个；
外壳体(12)为无上下端盖的圆柱状结构且内部开设有空腔(14)，外壳体(12)的上端与气路管线(6)固定连接，空腔(14)与外壳体(12)的底部相连通，空腔(14)内固定有驱动电机(15)，驱动电机(15)的数量与挡板组件(13)的数量相同，驱动电机(15)通过调节组件(16)与挡板组件(13)相连，调节组件(16)的数量与挡板组件(13)的数量相同，驱动电机(15)与控制模块无线连接，驱动电机(15)带动调节组件(16)调节挡板组件(13)的位置，挡板组件(13)用于覆盖住气路管线(6)的自由端端面。
5.根据权利要求4所述的一种录井用气体检测装置，其特征在于：所述调节组件(16)包括与驱动电机(15)输出端固定连接的齿轮(17)、与齿轮(17)相啮合的齿条(18)，挡板组件(13)与齿条(18)远离齿轮(17)的一端固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种录井用气体检测装置，其特征在于：所述挡板组件(13)包括与齿条(18)固定连接的第一活动板(19)以及与第一活动板(19)通过扭簧铰接的第二挡板(20)，第一活动板(19)在空腔(14)内滑动，第二挡板(20)与外壳体(12)的底端相贴合。
7.根据权利要求6所述的一种录井用气体检测装置，其特征在于：所述外壳体(12)底部内固定有一圈挡环(21)，挡环(21)的内径小于橡胶管(26)的外径，挡环(21)的下边缘与外壳体(12)内壁下边缘相平齐，第二挡板(20)的上表面与挡环(21)下边缘贴合。
8.根据权利要求7所述的一种录井用气体检测装置，其特征在于：还包括若干电极片(9)；所述电极片(9)固定在保护装置(8)底端且与控制模块相连，用于检测保护装置(8)是否接触到被测物。
9.根据权利要求8所述的一种录井用气体检测装置，其特征在于：所述气路管线(6)、保护装置(8)以及橡胶管(26)均涂有防水涂层。
10.根据权利要求9所述的一种录井用气体检测装置，其特征在于：所述气路管线(6)、保护装置(8)以及橡胶管(26)均涂有防腐蚀涂层。
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