CN102080536A - 油井动液面测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种油井动液面测试方法及装置，通过测试获得标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度和压力，油井中混合气体的温度和压力，油井的油套管尺寸；通过对气体组分进行分析，获得注气、油井自生气和油井中混合气体的分子量；根据标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度、压力和分子量，获得标准状态下注气和油井自生气的质量流量；根据标准状态下注气和油井自生气的质量流量，标准状态下油井中混合气体的温度、压力和分子量，获得标准状态下油井中混合气体的体积；根据标准状态下油井中混合气体的体积，油井的油套管尺寸，获得油井的动液面深度。本发明可提高提高油井动液面测试的准确度，尤其适用于气油比较高或稠油生产井中。

Description

油井动液面测试方法及装置 

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及油井动液面测试方法及装置。 

背景技术

在油田开采中，油井动液面数据是一项重要的油井管理基础资料，它直接反映着油井的供液能力。油井动液面测试的常规方法为回声法，该方法是在井口利用药弹爆炸发声或高压气瓶作为声源，产生的振动波沿油管、套管内的环行空间向下传播，遇到液面产生反射波，利用井口微音器接收反射波并计算液面的深度。该方法工艺简单、实施方便，但是在气油比较高或稠油生产井中，由于油套管环空处存在的“泡沫段”或“死油块”影响，使得获得的测试结果误差很大(几十米到几百米不等)，有些稠油井甚至无法进行测试，影响了对油田生产井的正确评价。 

针对气液比较高油井动液面测试的情况，现有技术提出一种物质平衡测试油井动液面的方法，该方法通过测试关井后油套管内压力曲线的恢复情况来得到油井动液面数据。该方法是一种间接测试动液面的方法，具有测试精度高、成本低的优点，但是，该方法对于压力恢复周期长、产气量低或不产气的稠油井来说，仍无法达到测试目的。 

发明内容

本发明实施例提供一种油井动液面测试方法，用以提高油井动液面测试的准确度，该方法包括： 

通过测试获得标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度和压力，标准状态下油井中混合气体的温度和压力，以及油井的油套管尺寸； 

通过对气体组分进行分析，获得注气、油井自生气和油井中混合气体的分子量； 

根据标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度、压力和分子量，获得标准状态下注气和油井自生气的质量流量； 

根据标准状态下注气和油井自生气的质量流量，以及标准状态下油井中混合气体的温度、压力和分子量，获得标准状态下油井中混合气体的体积； 

根据标准状态下油井中混合气体的体积，以及油井的油套管尺寸，获得油井的动液面深度。 

本发明实施例还提供一种油井动液面测试装置，用以提高油井动液面测试的准确度，该装置包括： 

测试模块，用于通过测试获得标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度和压力，标准状态下油井中混合气体的温度和压力，以及油井的油套管尺寸； 

分析模块，用于通过对气体组分进行分析，获得注气、油井自生气和油井中混合气体的分子量； 

第一获得模块，用于根据标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度、压力和分子量，获得标准状态下注气和油井自生气的质量流量； 

第二获得模块，用于根据标准状态下注气和油井自生气的质量流量，以及标准状态下油井中混合气体的温度、压力和分子量，获得标准状态下油井中混合气体的体积； 

第三获得模块，用于根据标准状态下油井中混合气体的体积，以及油井的油套管尺寸，获得油井的动液面深度。 

本发明实施例的油井动液面测试方法和装置，可以避免由于“泡沫段”或“死油块”影响所造成的测试误差，提高油井动液面的测试精度，其施工工艺简单、计算准确，为油井动液面测试提供了有效的技术手段，尤其适用于气油比较高或稠油生产井中。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中： 

图1为本发明实施例中油井动液面测试方法的处理流程图； 

图2为本发明实施例中油井动液面测试装置的结构示意图。 

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不 作为对本发明的限定。 

本发明实施例中的油井动液面测试方法是一种间接测试油井动液面的方法，是利用气体状态方程及物质平衡理论获得油井动液面的深度。下面先对本发明实施例中油井动液面测试方法的原理进行简要说明： 

首先取油井的油套管环形空间内的气体系统进行研究，该气体系统包括油套管环形空间内的全部气体。根据气体状态方程式可知： 

PV＝nRTZ＝(w/M)RTZ    (1) 

即：w＝PVM/RTZ    (2) 

其中，P为气体的绝对压力，单位为kPa；V为气体的体积，单位为m³；n为气体的摩尔数，单位为mol；w为气体的质量，单位为kg；T为气体的绝对平均温度，单位为K；R为气体常数，R＝8.314kJ/(kmol·K)；M为气体的分子量；Z为气体压缩系数。 

将公式(2)两边同时除以时间t，则公式(2)由质量、体积参数转化为气体的质量流量和体积流量的状态方程，即： 

G＝PQM/RTZ    (3) 

其中，G为气体的质量流量，单位为kg/s；Q为气体的体积流量，单位为m³/s； 

利用气体状态方程(例如BWR方程或在此基础上改进的适应汽液状态变化的BWRS状态方程)将公式(3)换算为标准状态下的气体状态方程，换算过程可以基于对气体组分进行的分析，此时Q为标准状态下的体积流量，z＝1，则有： 

G＝Q_st(P_stM)/(RT_st)    (4) 

其中，Q_st为标准状态下气体的体积流量，单位为m³/s；P_st为标准状态下气体的压力，单位为kPa；T_st为标准状态下气体的温度，单位为K； 

由物质平衡原理，流入系统的质量流量等于该系统内的质量随时间的变化率，该变化可通过测试的温度、压力等参数表现出来。 

$\frac{Q_{1\mathrm{st}}{P}_{1\mathrm{st}}{M}_1}{{\mathrm{RT}}_{1\mathrm{st}}}+\frac{Q_{2\mathrm{st}}{P}_{2\mathrm{st}}{M}_2}{{\mathrm{RT}}_{2\mathrm{st}}}=d\left[\frac{\mathrm{PVM}}{\mathrm{RT}}\right]/\mathrm{dt}---\left(5\right)$

其中， 

为标准状态下注气(氮气)的质量流量，该质量流量也是标准状态下注气的状态方程，Q_1st为标准状态下注气的体积流量；P_1st为标准状态下注气的压力；M₁为注气的分子量；T_1st为标准状态下注气的温度； 

为标准状态下油井自生气(天然气)的质量流量，该质量流量也是标准状态下油井自生气的状态方程；Q_2st为标准状态下油井自生气的体积流量；P_2st为标准状态下油井自生气的压力；M₂为油井自生气的分子量；T_2st为标准状态下油井自生气的温度； 

为标准状态下油井中混合气体的质量随时间的变化率，其中P为标准状态下油井中混合气体的压力；V为标准状态下油井中混合气体的体积；M为油井中混合气体的分子量；T为标准状态下油井中混合气体的温度；t为时间。 

公式(5)中，若求出标准状态下油井中混合气体的体积V，则可以根据V和油井的油套管尺寸，获得油井的动液面深度。 

基于上述分析，本发明实施例提供一种油井动液面测试方法，其处理流程如图1所示，可以包括： 

步骤101、通过测试获得标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度和压力，标准状态下油井中混合气体的温度和压力，以及油井的油套管尺寸； 

步骤102、通过对气体组分进行分析，获得注气、油井自生气和油井中混合气体的分子量；步骤102与步骤101的执行顺序先后并不影响本发明具体实施；具体实施时，通过对气体组分进行分析，不仅可以获得注气、油井自生气和油井中混合气体的分子量，还可以用于建立注气、油井自生气和油井中混合气体的状态方程； 

步骤103、根据标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度、压力和分子量，获得标准状态下注气和油井自生气的质量流量； 

步骤104、根据标准状态下注气和油井自生气的质量流量，以及标准状态下油井中混合气体的温度、压力和分子量，获得标准状态下油井中混合气体的体积； 

步骤105、根据标准状态下油井中混合气体的体积，以及油井的油套管尺寸，获得油井的动液面深度。 

具体实施时，步骤103可实施为： 

按如下公式获得标准状态下注气的质量流量： 

该质量流量也是标准状态下注气的状态方程； 

按如下公式获得标准状态下油井自生气的质量流量： 

该质量流量也是标准状态下油井自生气的状态方程； 

其中，Q_1st为标准状态下注气的体积流量；P_1st为标准状态下注气的压力；M₁为注气的分子量；T_1st为标准状态下注气的温度；Q_2st为标准状态下油井自生气的体积流量；P_2st为标准状态下油井自生气的压力；M₂为油井自生气的分子量；T_2st为标准状态下油井自生气的温度；R为气体常数。 

具体实施时，步骤104可实施为： 

按如下公式获得标准状态下油井中混合气体的体积： 

$\frac{Q_{1\mathrm{st}}{P}_{1\mathrm{st}}{M}_1}{{\mathrm{RT}}_{1\mathrm{st}}}+\frac{Q_{2\mathrm{st}}{P}_{2\mathrm{st}}{M}_2}{{\mathrm{RT}}_{2\mathrm{st}}}=d\left[\frac{\mathrm{PVM}}{\mathrm{RT}}\right]/\mathrm{dt}$

其中，P为标准状态下油井中混合气体的压力；V为标准状态下油井中混合气体的体积；M为油井中混合气体的分子量；T为标准状态下油井中混合气体的温度；t为时间。 

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种油井动液面测试装置，如下面的实施例所述。由于该油井动液面测试装置解决问题的原理与油井动液面测试方法相似，因此该油井动液面测试装置的实施可以参见油井动液面测试方法的实施，重复之处不再赘述。 

本发明实施例中油井动液面测试装置的结构如图2所示，可以包括： 

测试模块201，用于通过测试获得标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度和压力，标准状态下油井中混合气体的温度和压力，以及油井的油套管尺寸； 

分析模块202，用于通过对气体组分进行分析，获得注气、油井自生气和油井中混合气体的分子量； 

第一获得模块203，用于根据标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度、压力和分子量，获得标准状态下注气和油井自生气的质量流量； 

第二获得模块204，用于根据标准状态下注气和油井自生气的质量流量，以及标准状态下油井中混合气体的温度、压力和分子量，获得标准状态下油井中混合气体的体积； 

第三获得模块205，用于根据标准状态下油井中混合气体的体积，以及油井的油套管尺寸，获得油井的动液面深度。 

一个实施例中，第一获得模块203可以包括： 

第一获得单元，用于按如下公式获得标准状态下注气的质量流量： 

$\frac{Q_{1\mathrm{st}}{P}_{1\mathrm{st}}{M}_1}{{\mathrm{RT}}_{1\mathrm{st}}};$

第二获得单元，用于按如下公式获得标准状态下油井自生气的质量流量： 

$\frac{Q_{2\mathrm{st}}{P}_{2\mathrm{st}}{M}_2}{{\mathrm{RT}}_{2\mathrm{st}}};$

其中，Q_1st为标准状态下注气的体积流量；P_1st为标准状态下注气的压力；M₁为注气的分子量；T_1st为标准状态下注气的温度；Q_2st为标准状态下油井自生气的体积流量；P_2st为标准状态下油井自生气的压力；M₂为油井自生气的分子量；T_2st为标准状态下油井自生气的温度；R为气体常数。 

一个实施例中，第二获得模块204具体可以用于： 

按如下公式获得标准状态下油井中混合气体的体积： 

$\frac{Q_{1\mathrm{st}}{P}_{1\mathrm{st}}{M}_1}{{\mathrm{RT}}_{1\mathrm{st}}}+\frac{Q_{2\mathrm{st}}{P}_{2\mathrm{st}}{M}_2}{{\mathrm{RT}}_{2\mathrm{st}}}=d\left[\frac{\mathrm{PVM}}{\mathrm{RT}}\right]/\mathrm{dt}$

其中，P为标准状态下油井中混合气体的压力；V为标准状态下油井中混合气体的体积；M为油井中混合气体的分子量；T为标准状态下油井中混合气体的温度；t为时间。 

综上所述，本发明实施例首次将环空注气工艺及物质平衡理论应用到油井动液面测试中来，可以避免由于“泡沫段”或“死油块”影响所造成的测试误差，提高油井动液面的测试精度，其施工工艺简单、计算准确，为油井动液面测试提供了有效的技术手段，尤其适用于气油比较高或稠油生产井中。 

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。 

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。 

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机 或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种油井动液面测试方法，其特征在于，该方法包括：

通过测试获得标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度和压力，标准状态下油井中混合气体的温度和压力，以及油井的油套管尺寸；

通过对气体组分进行分析，获得注气、油井自生气和油井中混合气体的分子量；

根据标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度、压力和分子量，获得标准状态下注气和油井自生气的质量流量；

根据标准状态下注气和油井自生气的质量流量，以及标准状态下油井中混合气体的温度、压力和分子量，获得标准状态下油井中混合气体的体积；

根据标准状态下油井中混合气体的体积，以及油井的油套管尺寸，获得油井的动液面深度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度、压力和分子量，获得标准状态下注气和油井自生气的质量流量，包括：

按如下公式获得标准状态下注气的质量流量：

$\frac{Q_{1\mathrm{st}}{P}_{1\mathrm{st}}{M}_1}{{\mathrm{RT}}_{1\mathrm{st}}};$

按如下公式获得标准状态下油井自生气的质量流量：

$\frac{Q_{2\mathrm{st}}{P}_{2\mathrm{st}}{M}_2}{{\mathrm{RT}}_{2\mathrm{st}}};$

其中，Q_1st为标准状态下注气的体积流量；P_1st为标准状态下注气的压力；M₁为注气的分子量；T_1st为标准状态下注气的温度；Q_2st为标准状态下油井自生气的体积流量；P_2st为标准状态下油井自生气的压力；M₂为油井自生气的分子量；T_2st为标准状态下油井自生气的温度；R为气体常数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据标准状态下注气和油井自生气的质量流量，以及标准状态下油井中混合气体的温度、压力和分子量，获得标准状态下油井中混合气体的体积，包括：

按如下公式获得标准状态下油井中混合气体的体积：

$\frac{Q_{1\mathrm{st}}{P}_{1\mathrm{st}}{M}_1}{{\mathrm{RT}}_{1\mathrm{st}}}+\frac{Q_{2\mathrm{st}}{P}_{2\mathrm{st}}{M}_2}{{\mathrm{RT}}_{2\mathrm{st}}}=d\left[\frac{\mathrm{PVM}}{\mathrm{RT}}\right]/\mathrm{dt}$

其中，P为标准状态下油井中混合气体的压力；V为标准状态下油井中混合气体的体积；M为油井中混合气体的分子量；T为标准状态下油井中混合气体的温度；t为时间。

4.一种油井动液面测试装置，其特征在于，该装置包括：

测试模块，用于通过测试获得标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度和压力，标准状态下油井中混合气体的温度和压力，以及油井的油套管尺寸；

分析模块，用于通过对气体组分进行分析，获得注气、油井自生气和油井中混合气体的分子量；

第一获得模块，用于根据标准状态下注气和油井自生气的体积流量、温度、压力和分子量，获得标准状态下注气和油井自生气的质量流量；

第二获得模块，用于根据标准状态下注气和油井自生气的质量流量，以及标准状态下油井中混合气体的温度、压力和分子量，获得标准状态下油井中混合气体的体积；

第三获得模块，用于根据标准状态下油井中混合气体的体积，以及油井的油套管尺寸，获得油井的动液面深度。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一获得模块包括：

第一获得单元，用于按如下公式获得标准状态下注气的质量流量：

$\frac{Q_{1\mathrm{st}}{P}_{1\mathrm{st}}{M}_1}{{\mathrm{RT}}_{1\mathrm{st}}};$

第二获得单元，用于按如下公式获得标准状态下油井自生气的质量流量：

$\frac{Q_{2\mathrm{st}}{P}_{2\mathrm{st}}{M}_2}{{\mathrm{RT}}_{2\mathrm{st}}};$

其中，Q_1st为标准状态下注气的体积流量；P_1st为标准状态下注气的压力；M₁为注气的分子量；T_1st为标准状态下注气的温度；Q_2st为标准状态下油井自生气的体积流量；P_2st为标准状态下油井自生气的压力；M₂为油井自生气的分子量；T_2st为标准状态下油井自生气的温度；R为气体常数。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二获得模块具体用于：

按如下公式获得标准状态下油井中混合气体的体积：

$\frac{Q_{1\mathrm{st}}{P}_{1\mathrm{st}}{M}_1}{{\mathrm{RT}}_{1\mathrm{st}}}+\frac{Q_{2\mathrm{st}}{P}_{2\mathrm{st}}{M}_2}{{\mathrm{RT}}_{2\mathrm{st}}}=d\left[\frac{\mathrm{PVM}}{\mathrm{RT}}\right]/\mathrm{dt}$

其中，P为标准状态下油井中混合气体的压力；V为标准状态下油井中混合气体的体积；M为油井中混合气体的分子量；T为标准状态下油井中混合气体的温度；t为时间。

Images