CN102226392B - 油井多参数监测装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种油井多参数监测装置及其工作方法，该装置包括：设于套管中的托筒、托筒接箍、抽油泵、电缆保护器、油管；托筒通过托筒接箍连于抽油泵下，测试油井温度、压力、含水率及动液面的油井多参数测试仪悬挂固定于托筒；抽油泵设于油管下端；电缆保护器连接在油管上，上设穿接捆绑单芯测井电缆的通道；地面套管管汇与油管管汇形成井口装置；单芯测井电缆一端连接油井多参数测试仪，另一端通过套管管汇连接至地面数据采集装置；套管管汇上设井口电缆密封装置和套压测试传感器，套压测试传感器通过套压信号线连至数据采集装置；数据采集装置连接无线发射装置。本发明可实现井下温度、压力、含水率及动液面参数的实时、在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及石油测井技术领域，尤其涉及油井多参数监测装置及其工作方法。
背景技术
在油田开发生产过程中，油井的温度、压力、含水率及动液面等参数是重要的生产管理资料，及时准确的井下监测数据为采油生产方案制订、预测油井的开发寿命提供了重要依据。
目前油井含水率的测试主要采用的是人工取样化验的方法，其测试结果不能及时、连续的反映油井整个生产过程的含水变化情况，同时增加了工人的劳动强度。另外采用回声法进行油井动液面测试时，受环空内“泡沫段”及井壁结蜡等因素的影响，测试误差较大（几十米到几百米不等），影响了对油田生产井的及时、正确评价。
发明内容
本发明实施例提供一种油井多参数监测装置，用以实现井下温度、压力、含水率及动液面参数的实时、在线监测，该装置包括：
套管1；设于套管1中的托筒2、托筒接箍3、抽油泵4、电缆保护器5、油管6；托筒2通过托筒接箍3连接于抽油泵4下，测试油井温度、压力、含水率及动液面的油井多参数测试仪16悬挂固定在托筒2上；抽油泵4设于油管6下端；电缆保护器5螺纹连接在油管6上，电缆保护器5上设有在油管6外穿接捆绑单芯测井电缆15的通道；
油管6上部连接至地面的油管管汇8；套管1上部连接至地面的套管管汇7；套管管汇7与油管管汇8形成井口装置9；
单芯测井电缆15一端与油井多参数测试仪16连接，另一端通过套管管汇7连接至地面的数据采集装置12；
套管管汇7上设有井口电缆密封装置14和套压测试传感器10，套压测试传感器10通过套压信号线11连接至数据采集装置12；
数据采集装置12与无线发射装置13连接。
本发明实施例还提供一种上述油井多参数监测装置的工作方法，用以实现井下温度、压力、含水率及动液面参数的实时、在线监测，该方法包括：
套压测试传感器10将测试的套压信号通过套压信号线11传送到数据采集装置12中；
数据采集装置12将套压信号与油井多参数测试仪16测得的信号进行处理、计算及分析，得到套压、泵下温度、压力、含水率及动液面数据，在数据采集装置12中实时显示并进行存储，同时将得到的数据结果通过无线发射装置13传送到终端控制室的计算机中，以进行远程动态监测。
本发明实施例的油井多参数监测装置，采用管外捆绑电缆的方式为油井多参数测试仪供电并提供数据传输通道，地面对采集的数据进行处理、分析，进而实现井下温度、压力、含水率及动液面参数的实时、在线监测，可为数字化油田建设奠定基础，同时为稳油控水、挖潜增效提供数据支持，对重点区块油井产能建设及措施调整具有重要意义。
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多参数监测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中油井多参数测试仪的结构示意图。
附图标号：
1-套管，2-托筒，3-托筒接箍，4-抽油泵，5-电缆保护器，6-油管，7-套管管汇，8-油管管汇，9-井口装置，10-套压测试传感器，11-套压信号线，12-数据采集装置，13-无线发射装置，14-井口电缆密封装置，15-单芯测井电缆，16-油井多参数测试仪，17-马龙头，18-密封腔，19-仪器悬挂部件，20-仪器保护外壳，21-锥形密封圈，22-电路保护外壳，23-电路板，24-金属密封圈，25-出液口，26-温度传感器，27-金属片扶正器，28-导锥，29-进液口，30-含水率传感器，31-压力传感器，32-无铠测井电缆。
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。
如图1所示，本发明实施例中的油井多参数监测装置可以包括：
套管1、托筒2、托筒接箍3、抽油泵4、电缆保护器5、油管6、套管管汇7、油管管汇8、井口装置9、套压测试传感器10、套压信号线11、数据采集装置12、无线发射装置13、井口电缆密封装置14、单芯测井电缆15、油井多参数测试仪16；
各部分的结构关系如下：
托筒2、托筒接箍3、抽油泵4、电缆保护器5、油管6设于套管1中；托筒2通过托筒接箍3连接于抽油泵4下，测试油井温度、压力、含水率及动液面的油井多参数测试仪16悬挂固定在托筒2上；抽油泵4设于油管6下端；电缆保护器5螺纹连接在油管6上，电缆保护器5上设有在油管6外穿接捆绑单芯测井电缆15的通道；
油管6上部连接至地面的油管管汇8；套管1上部连接至地面的套管管汇7；套管管汇7与油管管汇8形成井口装置9；
单芯测井电缆15一端与油井多参数测试仪16连接，另一端通过套管管汇7连接至地面的数据采集装置12；
套管管汇7上设有井口电缆密封装置14和套压测试传感器10，套压测试传感器10通过套压信号线11连接至数据采集装置12；
数据采集装置12与无线发射装置13连接。
由图1可以得知，本发明实施例的油井多参数监测装置，采用管外捆绑电缆的方式为油井多参数测试仪供电并提供数据传输通道，地面对采集的数据进行处理、分析，进而实现井下温度、压力、含水率及动液面参数的实时、在线监测，可为数字化油田建设奠定基础，同时为稳油控水、挖潜增效提供数据支持，对重点区块油井产能建设及措施调整具有重要意义。
具体实施时，如图2所示，油井多参数测试仪16可以包括：
马龙头17、密封腔18、仪器悬挂部件19、仪器保护外壳20、锥形密封圈21、电路保护外壳22、电路板23、金属密封圈24、出液口25、温度传感器26、扶正器27、导锥28、进液口29、含水率传感器30、压力传感器31、无铠电缆32；
各部分的结构关系如下：
油井多参数测试仪16上端部包括：专用于连接单芯测井电缆15的马龙头17、与托筒2连接的仪器悬挂部件19以及用来起到仪器扶正作用的金属片扶正器27；
油井多参数测试仪16外部为仪器保护外壳20，仪器保护外壳20为不锈钢外壳并涂有防腐涂层，仪器保护外壳20加工成为液流提供通道的出液口25和进液口29；
无铠测井电缆32直接与电路板23插接，无铠测井电缆32的引出线处采用锥形密封圈21进行密封；锥形密封圈21至马龙头17之间设有密封腔18；其中锥形密封圈21例如可以采用双锥形密封圈21，以加强密封效果；
电路板23与传感器组为金属密封圈24分隔，可耐压15MPa，温度传感器26、含水率传感器30和压力传感器31组成传感器组布置在电路板23同侧；电路板23外部设有电路保护外壳22；
油井多参数测试仪16下端部设有导锥28。
具体实施时，油井多参数测试仪16还可根据要求测试的参数布置其它功能的传感器和电路，例如可以布置一些传感器和电路用于测试电信号。
具体实施时，下井前，将单芯测井电缆15一端通过马龙头17与油井多参数测试仪16进行连接，通过油井多参数测试仪16上的仪器悬挂部件19将油井多参数测试仪16悬挂固定在托筒2上。下入过程中，托筒2通过托筒接箍3连接在抽油泵4下并与抽油泵3一起下入井中，托筒接箍3上加工为可以穿越单芯测井电缆15的通道，电缆保护器5可通过螺纹连接在油管6上，随着油管的下入，电缆保护器5上用于在油管6外穿接捆绑电缆的专用通道，起到固定和保护电缆的作用，防止下井过程中被套管1磨损。套管管汇7处引出的井口电缆密封装置14可以采用盘根密封方式。
本发明实施例中还提供上述油井多参数监测装置的工作方法，具体可以包括：
套压测试传感器10将测试的套压信号通过套压信号线11传送到数据采集装置12中；
数据采集装置12将套压信号与油井多参数测试仪16测得的信号进行处理、计算及分析，得到套压、泵下温度、压力、含水率及动液面数据，在数据采集装置12中实时显示并进行存储，同时将得到的数据结果通过无线发射装置13传送到终端控制室的计算机中，以进行远程动态监测。
具体实施时，油井多参数测试仪16进行油井的含水率测试可以利用现有的井下温度压力直读监测技术、信息处理技术和含水率测试技术，采用射线法、短波吸收法或同轴线相位法进行测试，并利用测得的温度对测试结果进行修正。
具体实施时，油井多参数测试仪16还可以对电信号进行测试。
具体实施时，油井多参数测试仪16可以按如下公式计算动液面数据：
P2=P1+ρvghv+ρlghl
ρl=ρwCw+ρoCo
hv=h-hl
式中：
P2——泵下实测压力，单位是MPa；
P1——地面实测套压，单位是MPa；
ρv——油套环空内天然气的密度，单位是kg/m3；
hv——油套环空内天然气气柱高度，视为动液面高度，单位是m；
ρl——油套环空内油水混合液的密度，单位是kg/m3；
hl——泵上油水混合液的液柱高度，单位是m；
ρw——水的密度，单位是kg/m3；
Cw——含水率，单位是%；
ρo——原油的密度，单位是kg/m3；
Co——原油在混合液中所占的百分比含量，单位是%；
h——已知泵的悬挂深度，单位是m；
g——重力加速度单位是kgim/s2。
综上所述，本发明实施例的油井多参数监测装置，采用管外捆绑电缆的方式为油井多参数测试仪供电并提供数据传输通道，地面对采集的数据进行处理、分析，进而实现井下温度、压力、含水率及动液面参数的实时、在线监测，可为数字化油田建设奠定基础，同时为稳油控水、挖潜增效提供数据支持，对重点区块油井产能建设及措施调整具有重要意义。
本发明实施例的油井多参数监测装置可应用于油田生产井中，对套压、泵下温度、压力、含水率及动液面等多个参数的实时、在线监测，其监测结果可为生产措施调整提供数据支持，进而提高油田自动化管理水平和生产效率，具有广阔的应用前景。
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 (7)
1.一种油井多参数监测装置，其特征在于，包括：
套管（1）；设于套管（1）中的托筒（2）、托筒接箍（3）、抽油泵（4）、电缆保护器（5）、油管（6）；托筒（2）通过托筒接箍（3）连接于抽油泵（4）下，测试油井温度、压力、含水率及动液面的油井多参数测试仪（16）悬挂固定在托筒（2）上；抽油泵（4）设于油管（6）下端；电缆保护器（5）螺纹连接在油管（6）上，电缆保护器（5）上设有在油管（6）外穿接捆绑单芯测井电缆（15）的通道；
油管（6）上部连接至地面的油管管汇（8）；套管（1）上部连接至地面的套管管汇（7）；套管管汇（7）与油管管汇（8）形成井口装置（9）；
单芯测井电缆（15）一端与油井多参数测试仪（16）连接，另一端通过套管管汇（7）连接至地面的数据采集装置（12）；
套管管汇（7）上设有井口电缆密封装置（14）和套压测试传感器（10），套压测试传感器（10）通过套压信号线（11）连接至数据采集装置（12）；
数据采集装置（12）与无线发射装置（13）连接。
2.如权利要求1所述的油井多参数监测装置，其特征在于，油井多参数测试仪（16）包括：
油井多参数测试仪（16）上端部包括：专用于连接单芯测井电缆（15）的马龙头（17）、与托筒（2）连接的仪器悬挂部件（19）以及用来起到仪器扶正作用的金属片扶正器（27）；
油井多参数测试仪（16）外部为仪器保护外壳（20），仪器保护外壳（20）为不锈钢外壳并涂有防腐涂层，仪器保护外壳（20）加工成为液流提供通道的出液口（25）和进液口（29）；
无铠测井电缆（32）直接与电路板（23）插接，无铠测井电缆（32）的引出线处采用锥形密封圈（21）进行密封；锥形密封圈（21）至马龙头（17）之间设有密封腔（18）；
电路板（23）与传感器组为金属密封圈（24）分隔，温度传感器（26）、含水率传感器（30）和压力传感器（31）组成传感器组布置在电路板（23）同侧；电路板（23）外部设有电路保护外壳（22）；
油井多参数测试仪（16）下端部设有导锥（28）。
3.如权利要求1所述的油井多参数监测装置，其特征在于，井口电缆密封装置（14）采用盘根密封方式。
4.一种权利要求1或2所述油井多参数监测装置的工作方法，其特征在于，包括：
套压测试传感器（10）将测试的套压信号通过套压信号线（11）传送到数据采集装置（12）中；
数据采集装置（12）将套压信号与油井多参数测试仪（16）测得的信号进行处理、计算及分析，得到套压、泵下温度、压力、含水率及动液面数据，在数据采集装置（12）中实时显示并进行存储，同时将得到的数据结果通过无线发射装置（13）传送到终端控制室的计算机中，以进行远程动态监测。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，油井多参数测试仪（16）进行油井的含水率测试是采用射线法、短波吸收法或同轴线相位法进行测试，并利用测得的温度对测试结果进行修正。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，油井多参数测试仪（16）还对电信号进行测试。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，油井多参数测试仪（16）按如下公式计算动液面数据：
P2=P1+ρvghv+ρlghl
ρl=ρwCw+ρoCo
hv=h-hl
式中，P2为泵下实测压力，单位是MPa；P1为地面实测套压，单位是MPa；ρv为油套环空内天然气的密度，单位是kg/m3；hv为油套环空内天然气气柱高度，视为动液面高度，单位是m；ρl为油套环空内油水混合液的密度，单位是kg/m3；hl为泵上油水混合液的液柱高度，单位是m；ρw为水的密度，单位是kg/m3；Cw为含水率，单位是%；ρo为原油的密度，单位是kg/m3；Co为原油在混合液中所占的百分比含量，单位是%；h为已知泵的悬挂深度，单位是m；g为重力加速度单位是kg·m/s2。
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