經(jīng)改進(jìn)的氣動脫氣器組件的制作方法
【專利說明】經(jīng)改進(jìn)的氣動脫氣器組件
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求由馬修?海?亨德森(Matthew Hay Henderson)、查爾斯?卡特勒?布雷頓(Charles Cutler Britton)以及尼爾?帕特里克.施耐德(Neil Patrick Schexnaider)于2013年12月10日提交的名稱為“經(jīng)改進(jìn)的氣動脫氣器組件(Improved Air-DrivenDegasser Assembly) ”的非臨時美國申請第14/101，608號的優(yōu)先權(quán)，所述申請要求由馬修.海.亨德森、查爾斯.卡特勒.布雷頓以及尼爾.帕特里克.施耐德提交的名稱為“脫氣器空氣馬達(dá)分離式安裝(Degasser Air Motor Separated Mounting) ”于 2013 年 5 月 20日的臨時美國申請第61/825，280號的優(yōu)先權(quán)，所述申請以引用方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]由于對油氣的需求持續(xù)增加，油田操作人員已不得不將井鉆探得越來越深，以便滿足這個需求。使得此類深井行得通的鉆探操作的要素之一是鉆探流體。鉆探流體或“漿”通常向下注入到鉆管中、穿過鉆頭、沿著鉆孔壁與鉆管外部之間所形成的環(huán)帶中的鉆孔向上返回。流體潤滑并且冷卻鉆頭、控制鉆孔壓力、使鉆孔壁穩(wěn)定，并將鉆肩向上運(yùn)送遠(yuǎn)離鉆孔底部。流體通常在閉合環(huán)路中流動，其中流體在重新注入到鉆孔前被過濾以去除切肩以及其它雜質(zhì)。
[0004]隨著鉆探的進(jìn)行，來自周圍地層的氣體可釋放到鉆探流體中，從而在流體內(nèi)形成氣泡。操作人員有時會將氣體從流體中分離出來，以測量和分析存在于所提取的樣本氣體中的碳?xì)浠衔铩＿@種分離由馬達(dá)驅(qū)動的鉆探流體脫氣器來執(zhí)行。由于存在可燃?xì)怏w，因此通常使用空氣馬達(dá)而非更昂貴的防爆電動馬達(dá)來驅(qū)動脫氣器。此類馬達(dá)通常直接安裝至脫氣器，以便減少脫氣器/馬達(dá)組件所需要的空間的量，減小組件操作所產(chǎn)生的振動水平，并且減少組件部件的數(shù)目。
[0005]由于在高壓下和/或以高流率驅(qū)動，空氣馬達(dá)通常發(fā)生泄漏，從而允許空氣從圍繞輸出軸的密封件逸出。如果軸表面因碎肩或不充分的潤滑而磨損，那么這種空氣泄漏會增加。雖然對于空氣馬達(dá)而言這種泄漏被視為正常的，但是本發(fā)明人已觀察到，當(dāng)空氣馬達(dá)將脫氣器驅(qū)動時，它們會顯現(xiàn)出明顯缺點。由于馬達(dá)直接安裝至脫氣器腔室，因此空氣可以從馬達(dá)泄漏至脫氣器腔室中，在這里空氣與所提取的樣本氣體混合。這樣添加未知量的空氣使所提取的樣本氣體稀釋不確定量。另外，由于用來將空氣馬達(dá)驅(qū)動的空氣與潤滑油混合，因此會發(fā)生另外污染，并會加重氣流內(nèi)的碳?xì)浠衔锏臏y量產(chǎn)生的誤差。使問題進(jìn)一步加劇的是，直接安裝馬達(dá)使操作和維護(hù)人員無法檢測泄漏，直到拆卸下脫氣器才可進(jìn)行檢測，并且測試馬達(dá)軸的泄漏。雖然已早就認(rèn)識到這些問題，但是現(xiàn)有的脫氣器設(shè)計的固有局限性已經(jīng)阻止開發(fā)實際可行的解決方案。
【附圖說明】
[0006]因此，本文中公開了一種新穎的脫氣器驅(qū)動配置，所述脫氣器驅(qū)動配置隔離脫氣器密封件以免侵犯空氣馬達(dá)泄漏。在附圖中:
[0007]圖1示出說明性的鉆探環(huán)境。
[0008]圖2示出說明性的空氣馬達(dá)和脫氣器腔室組件。
[0009]圖3A和圖3B示出替代性的氣動脫氣器組件。
[0010]圖4示出說明性的脫氣方法的流程圖。
[0011]應(yīng)理解，圖式以及對應(yīng)【具體實施方式】不限制本發(fā)明，相反，它們提供用來理解在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有修改、等效型式以及替代型式的基礎(chǔ)。
【具體實施方式】
[0012]當(dāng)在說明性的使用背景中描述時，所公開的系統(tǒng)得到最佳的理解。因此，圖1示出說明性的鉆探環(huán)境。鉆探平臺2支撐井架4，所述井架具有用于使鉆柱8升高和降低的游車(traveling block)6。在鉆柱8經(jīng)由轉(zhuǎn)臺12降低時，鉆桿10支撐所述鉆柱。鉆頭14是由井底馬達(dá)驅(qū)動，和/或是由鉆柱8的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。當(dāng)鉆頭14旋轉(zhuǎn)時，它產(chǎn)生穿過各種地層18的鉆孔16。栗20使鉆探流體循環(huán)穿過供給管道22到達(dá)鉆桿10、井下穿過鉆柱8的內(nèi)部、穿過鉆頭14中的孔口、經(jīng)由鉆柱8周圍的環(huán)帶而返回至地表、穿過脫氣器組件200并進(jìn)入到保留凹坑24中。鉆探流體將切肩從鉆孔運(yùn)輸?shù)桨伎?4中，并有助于維持鉆孔的完整性。
[0013]如圖1中所示出，離開鉆孔16的鉆探流體流經(jīng)脫氣器組件200，在所述脫氣器組件中，鉆探流體中夾帶的氣體被分離出來，以供進(jìn)行測量。圖2示出脫氣器組件200的說明性實施例。壓縮空氣流入到空氣馬達(dá)202中，所述空氣馬達(dá)將脫氣器驅(qū)動(例如，驅(qū)動大氣脫氣器的葉輪)。空氣馬達(dá)202被安裝成使其與脫氣器上腔室214的端部間隔開來，以在馬達(dá)與脫氣器之間留下氣隙201，泄漏空氣206被釋放到所述氣隙中。聯(lián)接器208將空氣馬達(dá)軸210聯(lián)接至脫氣器軸216，所述脫氣器軸延伸到脫氣器下腔室220中。在空氣馬達(dá)202與脫氣器上腔室214之間的氣隙201內(nèi)的軸段和聯(lián)接器被護(hù)罩204 (例如，篩網(wǎng)或通氣蓋)包圍，所述護(hù)罩遮蔽暴露的旋轉(zhuǎn)部件，同時也保護(hù)在附近工作的人員。在至少一些說明性的實施例中，空氣馬達(dá)202與脫氣器組件200之間的間距為至少5厘米。
[0014]如可以從圖2中看出，當(dāng)泄漏空氣206逸出空氣馬達(dá)202時，空氣越過圍繞軸210的密封件而泄漏到護(hù)罩204后方的空間中，并且穿過護(hù)罩中的小孔。以此方式，泄漏空氣206被釋放到圍繞脫氣器組件200的空氣中而非脫氣器中。在至少一些情況下，泄漏空氣206仍可以采用定向氣流形式，如果允許定向氣流撞擊在脫氣器軸密封件212上，那么其仍會潛在地強(qiáng)迫空氣越過密封件212并且污染在脫氣器中的空氣。為了幫助防止這種情況，在至少一些說明性的實施例中，分流器沿軸210和/或軸216定位，以中斷和/或重新引導(dǎo)泄漏空氣206。
[0015]在圖2的實例中，聯(lián)接器208可進(jìn)一步操作為所述分流器，從而引導(dǎo)泄漏空氣206遠(yuǎn)離脫氣器組件200的脫氣器軸密封件212。在其它說明性的實施例中，專用分流器附接至所述軸中的至少一者，并經(jīng)成形以引導(dǎo)泄漏空氣遠(yuǎn)離脫氣器軸密封件212。此類分流器可形成為多個形狀中的任何形狀，包括但不限于圓柱形或棱鏡形，這些形狀中的任一者均可為漸縮的。對于非漸縮型分流器來說(諸如，圖2的聯(lián)接器208)，面向空氣馬達(dá)的一端處的平坦表面中斷和/或重新引導(dǎo)空氣206。對于漸縮型分流器來說，分流器的直徑隨著沿軸與空氣馬達(dá)202的距離的增加而增加，從而在空氣沿軸移動時致使分流器的側(cè)部重新引導(dǎo)泄漏空氣206遠(yuǎn)離脫氣器軸密封件212。在至少一些說明性的實施例中，分流器的最大直徑為軸的直徑的至少兩倍。分流器可由多種不同材料中的任一者構(gòu)建而成，但優(yōu)選地，所用材料類似軸的材料(例如，不銹鋼)，所述材料可抵抗在鉆探操作期間與既從表面引入又從井下提取出