一种湿气防堵干燥装置的设计

明晓峰

摘要： 在油气勘探现场，油气显示的发现靠的是进行岩屑荧光分析和对钻井液中所含地层中气体的分析，经综合录井的电动式连续脱气器、浮子式脱气器、定量脱气器或其它类型的脱气器搅拌钻井液后逸散出的气体需要经过防堵器（气液分离器）和氯化钙干燥器两种气液分离和干燥装置。防堵器和干燥器通过胶质软管相连通，在使用过程中防堵器的气液入口易被吸附的气液杂质堵塞，同时，由于干燥器和防堵器是通过一段长的胶质软管相连，由此增加了气体的滞留空间面积且软管易变形而导致气路堵塞，再者，冰点温度下气体中的水分会结冰造成冻堵。本文探讨的就是如何创新设计一种湿气防堵干燥装置。

关键词：脱气器;干燥器;防堵器;创新设计

0引言

长期以来，在石油天然气勘探过程中的综合录井施工期间，普遍使用防堵器和干燥器实现气液分离和气体干燥的目的，防堵器和干燥管是相同的同径透明PVC管。脱气器在工作中出现的最大问题就是钻井液对脱气器空气入口、样气出口、干燥器和防堵器的堵塞，这种问题一直在延续，也没有很好的解决办法，只有依靠人为操作解堵。上述问题同时也随着季节和施工条件的变化而呈现不同频次，严重影响了气体采集质量和连续性。

1常規脱气器防堵结构

脱气器是综合录井进行样气采集的重要装置，脱气器的主要结构是支架、防爆电机、脱气筒、集气室、干燥器和防堵器。防堵器中由悬浮冷凝球起到气液分离的作用，悬浮力来自样气抽吸泵的抽吸力，利用了金属导热性的原理。干燥管内充填无水氯化钙，起到吸附水分的作用。这种防堵器和干燥管结构简单，成本低，使用方便。但是，在使用过程中防堵器的气液入口易被吸附的气液杂质堵塞，且由于受到采用悬浮设计的冷凝球的防钻井液抽吸的目的而易造成冷凝球堵塞气路的状况。由于干燥器和防堵器是通过一段长的胶质软管相连，由此增加了气体的滞留空间面积且软管易变形而导致气路堵塞，再者，冰点温度下极易冻堵，影响了综合录井气体监测的连续性、稳定性和及时性。其缺点可归纳为以下几个方面。

（1）防堵器的气液入口防吸附钻井液设计受到机械作用原理缺陷的限制，造成吸附空间小而易堵塞;

（2）防堵器的气体出口防钻井液堵塞设计受到机械作用原理缺陷的限制，造成钻井液吸附粘滞而堵塞;

（3）悬浮冷凝球自身重力的影响，造成气路吸附阻力而导致吸附气流不稳;

（4）通过长的胶质软管将干燥器和防堵器相连，增加了气体的滞留空间，软管易变形而导致气路吸附阻碍;

（5）胶质软管空腔内的水分本身增加了气路吸附阻力，且在冰点温度下水分易冻结造成气路堵塞;

（6）冷凝球在防堵器内的防堵塞作用机理不科学，造成气路堵塞;

（7）进入干燥器的气体含水分较多而导致干燥器的干燥剂失效速度加快、产生结块而导致气路再次堵塞。

所以，要想在最大程度上减少气路堵塞的机率，就必须对防堵结构进行全面的创新设计。

2防堵干燥装置的创新设计

录井气路防堵干燥器由锥形防堵器和干燥管两部分组成，如图1所示：

⑴ 锥形防堵器。锥形防堵器上宽下窄，由顶盖和锥形防堵器腔体两部分组成，材质为透明PVC。① 顶盖。顶盖和下部锥形防堵器腔体顶面用螺丝和密封胶垫连接，沿周边均匀分布六个螺丝孔，顶盖上有用于套接连接短软管的出口嘴。开启顶盖，可以取出冷凝球进行清洁保养或替换;② 连接脱气器气体入口嘴。锥形防堵器腔体底部连接脱气器气体出口入口嘴;③ 锥腔。锥腔上平口内壁至椎腔下斜坡造斜点水平面呈一定高度和角度，在这种角度下经冷凝球冷凝形成的水分容易滴落无滞留;④ 冷凝球。冷凝球为空心不锈钢球，如锥形防堵器腔体内吸附了钻井液，则冷凝球就会浮起，并随着钻井液液面的升高而最终封顶在出口嘴上，防止钻井液进入干燥管。冷凝球的光滑金属面对湿热的气液组分有冷却作用，从而实现部分气液分离;⑤ 弹簧。弹簧位于连接脱气器气体入口嘴内，嘴内有弹簧挡块，挡块阻止弹簧脱离入口嘴。弹簧高度高出锥腔下斜坡的低位、低于锥腔下斜坡高位，即处在锥腔下斜坡的中间位置，这样，在正常情况下，冷凝球的静止高度就不会封堵入口嘴，放置或更换弹簧时开启顶盖螺丝;⑥ 挂环。在顶盖上对角两端设置两处挂环，用于将锥形防堵器垂直悬挂在某一支撑物上，垂直悬挂即有利于锥腔内的水分垂向滴落，又增大了钻井液在腔内的吸附阻力，防止钻井液进入干燥管。从脱气器逸散出的气液组分在防堵器内经过冷凝球的冷却和锥腔结构的重力滴落作用，气体在外部吸附装置的吸附下进入干燥管。

⑵ 干燥管。干燥管材质为透明PVC，上下有拧盖，拧盖上有入口嘴和出口嘴。干燥管内充填无水氯化钙，用于吸附从防堵器内进入的残留水分或湿气。干燥管的底部入口嘴和防堵器顶部的出口嘴用连接短软管连接，架空气管线套接到出口嘴上供气体输出。

干燥管和防堵器上的气体入口嘴和出口嘴均为通径结构，而且位于一条垂线上，在气体吸附过程中减少了气阻，又便于水分的垂向滴落，气体在进入架空气管线前经过了充分干燥。防堵器的锥腔结构对于钻井液的吸附形成阻力，冷凝球在上下悬浮的作用下能在支撑弹簧的作用下敞开底部入口嘴，在吸附钻井液的情况下又能封堵上部出口嘴，形成一条通畅的气液分离通路。

3结语

录井气路防堵干燥器应用于石油天然气勘探过程中的综合录井施工期间，也适用于其它相关工况的气液分离和干燥，是石油天然气勘探行业中综合录井专业在电动式连续脱气器、浮子式脱气器、定量脱气器或其它类型的脱气器使用的烃类气体气液分离干燥的重要装置。