全密封雾化喷照荧光仪的研制与应用

2020-10-29王岩松

录井工程 2020年3期

王岩松

(中国石油大庆钻探地质录井一公司)

0 引言

海拉尔及外围盆地录井作业中常遇到原油油质较轻，分布在岩石表面的原油短时间挥发掉的情况[1]，采用传统的荧光普照和滴照分析方法，点滴氯仿在岩石表面覆盖面积小，为使氯仿全面均匀覆盖在岩石表面，需多频次、大面积进行点滴，操作时间长、氯仿用量大，长时间接触氯仿易对人体健康造成伤害[2]；同时，点滴频次不够易导致氯仿在岩石表面覆盖不全面，对岩石孔隙中的原油萃取不全面等实际问题，带来漏失含油显示或岩石含油面积判断不准确等后果。

为了保证录井现场荧光分析的准确性，研制全密封的雾化喷照荧光仪，采用全密封氯仿雾化喷洒，使氯仿全面均匀地覆盖在岩石表面，操作简单、用时较短，达到喷洒覆盖面广、岩石孔隙原油萃取全面的效果，在保证及时准确发现和落实含油显示的同时，降低氯仿挥发对人体健康的影响。

1 系统设计

设计原则：(1)模块化设计，安装维护方便；(2)氯仿全密封操作；(3)轻量化，仪器重量轻且耐氯仿腐蚀性强；(4)符合录井现场设备运行规范。

该荧光仪主要由氯仿全密封雾化喷洒装置、自动排空装置、可调观察窗、可拆卸手持荧光灯、主箱体五部分组成。整体结构设计如图1所示。整体结构采用不锈钢材料，液路管线和内部密封垫采用聚四氟乙烯材料，具有耐腐性强、整体轻量、组装方便快捷等优点。

图1 全密封雾化喷照荧光仪设计效果

1.1 氯仿全密封雾化喷洒装置

该装置主要由喷壶、雾化喷头、喷洒角度调节装置、液路管线和接头组成。借助喷壶的扳把按压产生带压力的氯仿液体脉冲，通过管线和接头到达喷头端，以雾化的状态喷洒到岩屑上。在喷洒的过程中，可以通过角度调节装置，调节氯仿喷洒的角度。

1.1.1 喷壶结构

利用活塞运动产生真空，通过吸管抽取氯仿到腔体，同时利用活塞运动压缩腔体空间产生压力，将腔体内的氯仿液体通过喷壶出口喷出。由于氯仿的强腐蚀性和见光挥发的特性，喷壶整体材料采用不锈钢，内部密封垫材料采用聚四氟乙烯。为了加工方便，将喷壶罐设计成圆柱体结构；为了操作方便，将喷壶设计成按压式的扳把结构。具体结构如图2所示。

图2 喷壶外观以及内部结构设计效果

1.1.2 雾化喷头

喷壶按压喷出液体是脉冲式，如果采用该方式直接通过管线喷在岩屑上面，由于喷洒面小且集中，大面积喷洒需花费很长时间，且效果不好。为了喷壶单次喷出就能产生大面积喷洒的效果，设计了专用的雾化喷头，如图3所示。该喷头可以形成60°～90°范围内的雾化喷洒，在低压下有较好的雾化喷洒效果。

图3 雾化喷头设计效果

1.1.3 喷洒角度调节装置

岩屑较多时，需要喷洒的岩屑面积较大，单一角度的喷洒无法保证岩屑都被氯仿喷洒到。为了能够获得全面积的喷洒，设计了专门的喷洒角度调节装置(图4)，调节装置主要由圆球、关节轴承、安装固定架、轴承固定环组成，调节时，手握圆球，通过调节关节轴承实现喷洒角度的调节。

图4 喷洒角度调节装置设计效果

1.2 自动排空装置

在喷洒过程中，会有很多的氯仿挥发到箱体内部，因此设计了专门的氯仿自动排空装置，将挥发的氯仿快速排出。该部分主要由风扇、风道、排空管线组成；将风道设计成了锥形结构(图5)，同时选用相对大功率的风扇，有利于挥发氯仿的快速排出。

图5 氯仿自动排空装置设计效果

1.3 可调观察窗

为了实现箱体密封和细微荧光的观察，设计了专门的轨道式放大镜观察(图6)。该部分主要由轨道、放大镜及其固定件组成，安装在箱体内部，通过观察窗下面两端的碰扣实现放大镜的定位固定，放大镜的放大倍数为7倍。轨道式结构设计方便了放大镜和肉眼观察的快速切换。

图6 可调观察设计效果

1.4 可拆卸手持荧光灯

该部分主要由荧光灯管、镇流器、固定结构及把手组成(图7)，可实现手持方式直接观察岩屑或岩心，为了手持方便，设计了专用把手。该模块与主箱体连接固定采用扣锁方式，方便安装拆卸。

图7 可拆卸手持荧光灯设计效果

1.5 主箱体结构

采用传统的荧光仪箱体结构，前开门方便放置和取出岩屑盘；底部采用抽板结构，方便安装拆卸，同时方便将设备直接放在岩心或岩屑上进行观察；箱体侧面开一圆孔，方便观察过程中用手转动岩心；考虑到观察方便，将观察窗设计成侧坡45°角和顶部弧形结构。

2 现场应用

该全密封雾化喷照荧光仪目前已在海拉尔及外围盆地多口井录井现场进行了推广应用，操作方便快捷，氯仿用量少，只需要喷洒3～5次，氯仿用量1～2 mL，就能全面均匀覆盖整盘岩屑，岩石孔隙原油萃取全面，荧光检查效果良好，如图8所示。传统滴照操作相对繁琐，氯仿用量大，覆盖整盘岩屑需滴管吸取氯仿达15～20次，氯仿用量达8～10 mL，且滴照后岩屑表面氯仿分布不均匀，未附着氯仿区域未见荧光，如图9所示。

全密封雾化喷照荧光仪很好地解决了轻质油易挥发、含油显示不易及时发现和落实的难题，在现场应用中油气显示发现率为100%，为准确解释评价油气层提供了技术支持和有力保证。同时，该设备节省了操作时间和氯仿用量，降低了人工成本和物料成本，降低了氯仿挥发对人体健康的影响，具有良好的经济效益和社会效益。