一种录井岩屑自动取样系统技术领域
本发明属于钻井和录井技术领域，涉及一种油气勘探技术，具体涉及一种录井岩屑自
动取样系统。
背景技术
钻井过程中产生的岩屑是认识地层的重要信息载体，是发现和评价油气层的重要依
据。钻井过程中，需要对从井底返回的岩屑进行及时科学分析，以获取准确的油井地质
信息，及时掌握油、气储层的位置和深度及其他相关信息，为油气田的开发提供可靠依
据，录井作业就是通过对钻井过程中地层岩屑进行实时监测和科学分析，获取地层真实
信息，为油田开发提供科学有效的方案。
在钻井时，地层岩屑和钻井泥浆混合在一起，由泥浆泵一起泵到地面，这种混合体
中含有大量泥饼和岩屑固体颗粒，必须对其进行分离处理，得到所需的岩屑。目前在石
油行业中，录井捞沙都是靠人工在钻机振动筛上捞取，得到的岩屑与大量泥土混合在一
起，再由人工进行岩屑与泥土的分离、清洗，耗费大量人工时间且不能连续取样，所取
岩屑数量少、效率低，易遗漏地层信息，随着现代钻井技术的飞速发展，钻井速度得到
大幅度提高，依靠人工捞取和分离岩屑已经很难满足钻井和录井的工艺要求，迫切需要
自动化录井岩屑取样和分离设备。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种录井岩屑自动取样系统。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种录井岩屑自动取样系统，包括控制系统和用于抽取含地层岩屑的钻井泥浆的取样泵，
取样泵连接有用于将岩屑和泥浆进行分离的动力装置，动力装置连接有岩屑清洗装置，动力
装置下方设置有泥浆收集箱，取样泵、动力装置和岩屑清洗装置均与控制系统相连。
所述动力装置包括振动筛组以及设置在振动筛组上的激振器，振动筛组上设置有与取样
泵相连的泥浆入口；振动筛组底部设置有用于支撑振动筛组的震动弹簧，震动弹簧一端与振
动筛组连接，另一端固定在钢架上。
所述振动筛组包括若干筛板，筛板的端部设置有岩屑收集箱。
所述岩屑清洗装置包括水箱、水泵和清洗箱，水泵一端与水箱相连通，另一端与清洗箱
相连通。
所述取样泵入口设置有取样泵吸管，取样泵吸管端部安装有泥浆过滤器。
所述泥浆过滤器为喇叭状，泥浆过滤器包括与钻机泥浆管道相连通的喇叭形吸头，吸头
上覆盖有圆弧形筛板，圆弧形筛板上分布有多个圆孔。
所述圆孔的孔径为0.18mm-9mm。
取样泵吸管的设置有泥浆过滤器的一端固定在钻机泥浆管道内。
还包括泥浆池，泥浆收集箱底部通过回收泵与泥浆池相连通。
所述取样泵和回收泵能够进行自排空作业；岩屑清洗装置设置在钢架上。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明通过设置控制系统，取样泵抽取适量含地层岩屑的泥浆，通过动力装置将岩屑和
泥浆进行有效分离，然后岩屑进入清洗系统，进行清洗、收集；通过控制系统控制取样泵、
动力装置以及清洗装置，能够自动完成地层岩屑的捞取，自动实现岩屑与泥浆的分离和清洗，
快速而连续获得具有代表性的岩屑，减少录井捞沙的时间、节约录井作业人工成本，最大程
度地提高岩屑录井资料质量和岩屑采集精度，提高岩屑剖面符合率，减少人工操作的影响，
降低录井资料采集人员的作业强度，提高作业效率和准确性；减少录井现场操作人员数量，
降低用工风险和劳动强度，实现录井作业高度自动化，克服了现有技术中依靠人工捞取和分
离岩屑很难满足钻井和录井工艺要求的问题。
进一步的，系统中所选取的取样泵和回收泵均可进行自排空作业，将泵体内部以及各管
道中液体全部清空，泵体内部及各管道中不会有泥浆残留物，系统长时间不工作时，不会产
生泥浆结块阻塞泵体，特别在寒冷地区，也可以通过这种排空的方式进行系统防冻处理。
进一步的，取样泵吸管固定于钻机泥浆管道中，并且取样泵吸管18端部设置泥浆过滤
器，泥浆过滤器呈喇叭形，喇叭口处覆盖有圆弧形筛板，圆弧形筛板上均匀分布多个小圆孔，
用于对取样泵吸入的岩屑进行筛选，过滤掉体积过大岩屑，保护取样泵不被岩屑阻塞，同时，
又可以使最大为8mm岩屑轻松进入。
进一步的，筛板上圆孔根据孔径大小(0.18mm-9mm)不同，分为多种型号。录井作业
时，根据地层物理特性的不同，需要选择收集大小不同的岩屑颗粒，此时，只需要对圆弧形
筛板进行选择安装即可，不遗漏地层信息。
进一步的，筛板表面采用圆弧形结构，一方面增大过滤器与含岩屑泥浆的接触面积，使
泥浆更容易进入取样泵，另一方，使用圆弧形表面结构，过滤掉的岩屑不易在泥浆过滤器入
口周围聚集，堵塞泥浆过滤器取样口，也不会因为安装不当而使泥浆过滤器入口帖紧泥浆槽
表面，堵塞过滤器入口取不上岩屑样品。
进一步的，工作时，激振器启动，带动振动筛组左右摆动，振动筛组摆动的频率和幅度
由激振器来控制，使泥浆和岩屑能最快分离，岩屑通过安装在振动筛组上的筛板进入岩屑收
集箱，泥浆从筛板上筛网孔隙漏下进入泥浆收集箱。控制振动筛组进行左右摆动的优点是既
能快速将泥浆与岩屑有效分离，又不会使泥浆和岩屑因为振动而上下跳动，四处溢流，污染
设备。
进一步的，使用振动器带动振动筛组以振动的方式将振动筛组上岩屑和泥浆进行分离，
分离出的泥浆快速流入泥浆收集箱，再用回收泵抽回泥浆池中继续使用，泥浆在整个工作过
程中，无任何物资添加，性质无变化、无污染。
进一步的，通过设置与泥浆收集箱相连通的泥浆池，使得泥浆能够重新注入泥浆池中循
环使用。
附图说明
图1为录井岩屑自动取样系统组成图。
图2为筛板的结构示意图。
图3为振动筛组的筛板的侧视图。
图4为泥浆过滤器示意图。
图5为筛板的示意图。
图中：1.泥浆入口装置，2.激振器，3.振动筛组，4.回收出管，5.岩屑收集箱，6.岩屑清洗
装置，7.水泵出水管，8.水箱，9.清洗水泵，10.水泵吸水管，11.控制系统，12.钢架，13.泥浆
收集箱，14.取样泵出管，15.回收泵吸管，16.回收泵，17.取样泵，18.取样泵吸管，19.钻机泥
浆管道，20.泥浆过滤器，20-1.圆弧形筛板，21.泥浆池，22.震动弹簧，23.筛板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明包括泥浆入口装置1，激振器2，振动筛组3，回收泵出管4，岩屑收
集箱5，岩屑清洗装置6，水泵出水管7，水箱8，水泵9，水泵吸水管10，控制系统11，钢
架12，泥浆收集箱13，取样泵出管14，回收泵吸管15，回收泵16，取样泵17，取样泵吸管
18，泥浆过滤器20，泥浆池21以及震动弹簧22。其中，取样泵17用于抽取含地层岩屑的钻
井泥浆，取样泵17连接有用于将岩屑和泥浆进行分离的动力装置，动力装置连接有岩屑清洗
装置6，动力装置下方设置有泥浆收集箱13，取样泵17、动力装置和岩屑清洗装置6均与控
制系统11相连。
动力装置包括振动筛组3以及设置在振动筛组3上的激振器2，振动筛组3上设置有与
取样泵17相连的泥浆入口1，并且取样泵17通过取样泵出管14与泥浆入口1相连通；振动
筛组3底部设置有4个用于支撑振动筛组3的震动弹簧22，4个震动弹簧分别安装在振动筛
组的两端，并且震动弹簧22一端与振动筛组3相连，另一端固定在和钢架12上。其中，所
述振动筛组3包括若干筛板23，筛板的端部设置有岩屑收集箱5。工作时，激振器2启动，
带动振动筛组3左右摆动，振动筛组3摆动的频率和幅度由激振器2来控制，使泥浆和
岩屑能最快分离，岩屑通过安装在振动筛组3上的筛板23上进入岩屑收集箱5，泥浆从
筛板23上筛网孔隙漏下进入泥浆收集箱13。控制振动筛组3进行左右摆动的优点是既
能快速将泥浆与岩屑有效分离，又不会使泥浆和岩屑因为振动而上下跳动，四处溢流，
污染设备。
参见图2和图3，振动筛组3上筛板23使用不锈钢材料，由模具压制成方波形结构，
再经线切割加工成线状筛网孔隙，筛板23根据线状筛网孔大小分为多种规格，根据地层的不
同进行选取。
筛板23采用方波外型加线状筛网结构，使系统在工作时，从取样泵出来的含岩屑泥浆
能够均匀分布在筛网23上，不聚堆，岩屑与泥浆能够有效分离，同时，筛网上凸起的方槽能
更快，更有效将分离的岩屑导向岩屑收集箱5中，岩屑不外溢，不凝结，有利于清洗。
筛板23使用不锈钢材料，由模具整体压制成型，使筛板结构更牢靠，寿命更长，减少
筛板更换次数。
所述岩屑清洗装置6包括水箱8、水泵9和清洗箱，水泵9一端通过水泵吸水管10与水
箱8相连通，另一端通过水泵出水管7与清洗箱相连通。
所述取样泵17入口设置有取样泵吸管18，取样泵吸管18端部安装有泥浆过滤器20。取
样泵吸管18上设置泥浆过滤器20的一端固定在钻机泥浆管道19内。
本发明中泥浆过滤器20为喇叭状，泥浆过滤器20包括与钻机泥浆管道相连通的喇叭形
吸头，吸头上覆盖有圆弧形筛板20-1，圆弧形筛板20-1上分布有多个孔径为0.18mm-9mm的
圆孔，用于对取样泵17吸入的岩屑进行筛选，过滤掉体积过大岩屑，保护取样泵不被岩
屑阻塞，同时，又可以使最大为9mm岩屑轻松进入，不遗漏地层信息。筛板根据上面孔
径大小(0.18mm-9mm)不同，分为多种型号。录井作业时，根据地层物理特性的不同，
需要选择收集大小不同的岩屑颗粒，此时，只需要对圆弧形筛板进行选择安装即可。
泥浆过滤器20的筛板表面采用圆弧形结构，一方面增大过滤器与含岩屑泥浆的接触
面积，使泥浆更容易进入取样泵，另一方，使用圆弧形表面结构，过滤掉的岩屑不易在
泥浆过滤器入口周围聚集，堵塞泥浆过滤器取样口，也不会因为安装不当而使泥浆过滤
器入口帖紧泥浆槽表面，堵塞过滤器入口取不上岩屑样品。
泥浆收集箱13底部通过回收泵吸管15与回收泵16入口相连通，回收泵16出口经回收
泵出管4与泥浆池21相连通。使用振动的方式将振动筛组3上岩屑和泥浆进行分离，分离出
的泥浆快速流入泥浆收集箱13，再用回收泵16抽回泥浆池21中继续使用，泥浆在整个工作
过程中，无任何物资添加，性质无变化、无污染。
本发明中取样泵17和回收泵16能够进行自排空作业；岩屑清洗装置6设置在钢架12上。
系统在工作时，取样泵17连续不断抽取钻井泥浆，泥浆中所含岩屑均匀来自地层，反映
地层真实信息，克服人工间断捞取岩屑可能遗漏地层信息的发生，提高岩屑录井资料质量和
采集精度，提高岩屑剖面符合率，减少人工操作的影响。
系统中取样泵17、水泵9和激振器2都由控制系统11进行自动控制，控制系统11通过
无线方式与录井自动化平台相连接，进行数据交流和信息共享，可以通过自动化录井平台上
的电脑对自动取样系统进行远程控制，根据钻机数据进行实时自动调节；完成岩屑取样、筛
选、清洗等工作。同时，也可以根据钻机实时数据对系统进行控制调节，使系统更有效、更
有序的工作，满足录井作业使用要求。
系统中取样泵17、回收泵16、清洗水泵9均可进行泵体内部及各管道中液体排空作业，
实现系统自我保护，在寒冷地区，可以通过这种排空方式进行系统防冻处理；参见图4和图
5，取样泵17入口处安装有泥浆过滤器20，泥浆过滤器20为喇叭状，泥浆过滤器20包括与
钻机泥浆管道相连通的喇叭形吸头，吸头上覆盖有圆弧形筛板23，筛板23上分布有多个圆
孔，对进入取样泵17的岩屑进行筛选，防止岩屑过大损伤泵体，造成卡泵事故。
参见图2和图3，振动筛组3包括若干筛板23，筛板23使用不锈钢材料，由模具压制
成方波形结构，再经线切割加工成线状筛网孔隙，筛板23根据线状筛网孔大小分为多种规格，
根据地层的不同进行选取。筛板23采用方波外型加线状筛网结构，使系统在工作时，从取样
泵出来的含岩屑泥浆能够均匀分布在筛网23上，不聚堆，岩屑与泥浆能够有效分离，同时，
筛网上凸起的方槽能更快，更有效将分离的岩屑导向岩屑收集箱5中，岩屑不外溢，不凝结，
有利于清洗。
筛板23使用不锈钢材料，由模具整体压制成型，使筛板结构更牢靠，寿命更长，减少
筛板更换次数。
振动筛组3上筛板23根据线状筛网孔大小分为多种规格，在实际使用时，可根据需要进
行选择和更换。
录井岩屑自动取样系统在工作前整体安装在钻井平台附近，控制系统11与录井信息平台
通过无线通讯系统连接，实现数据对接。
本发明的工作过程为：系统工作时，通过录井平台上操作电脑进行控制，首先启动取样
泵17，再依次启动激振器2、回收泵16和水泵9，取样泵17从钻机泥浆管道19中连续抽取
适量含地层岩屑的钻井泥浆进入振动筛组3，激振器2带动振动筛组3左右摆动振动，对钻
井泥浆中的岩屑进行分离，振动筛组3摆动的频率和幅度由激振器2来控制，使泥浆和岩屑
能最快分离，分离出的岩屑由筛板23上的方波形槽进入岩屑收集箱5，最后进入岩屑清洗装
置6中，泥浆从筛板23上筛网孔隙漏下进入泥浆收集箱13；同时，水泵9从水箱8中抽取
适量的干净水注入岩屑清洗装置6中，不断的对岩屑进行喷淋冲刷，岩屑清洗装置6内设置
有搅动系统，清洗时搅动系统带着岩屑一边滚动一边移向后端，最后，滚动的岩屑在清洗装
置的后端被快速甩干、收集；岩屑在清洗装置中不断搅动前进，直到得到充分的清洗，清洗
干净的岩屑又经过滚动旋转甩干水渍，自动进入下一个系统待后处理；从振动筛组3中分离
出的泥浆从筛板23下方流入泥浆收集箱13中，通过回收泵16抽出注入泥浆池21继续使用。
系统停止工作时，先停止取样泵17，使含岩屑泥浆不再进入录井岩屑自动取样系统，待
振动筛组3上没有岩屑时，停止激振器2，待泥浆收集箱13中无泥浆后，停止回收泵16，待
清洗装置6中无岩屑后停止水泵9。以上停止动作都要求一定时间延长，最后对各泵中液体
进行清空，这样对泵体有保护作用，寒冷地区，也防止泵体和管道冻裂。
以上所有工作均在电脑上自动完成，各泵体流量也根据时间情况实时调节控制完成。
本发明通过自动方式对岩屑进行收集、清洗，对分离出的泥浆进行回收利用，收集岩屑
是连续进行的，岩屑的收集数量和大小可根据需要进行调节。本系统实现录井作业的自动化
和智能化，通过本发明可以得到录井所需的连续岩样，更真实、更准确反映地层信息，提高
工作效率和准确度，缩短取样周期，减少现场工作人员数量，降低人工成本。