CN105298474B - 一种音标器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音标器，属于煤层气井领域。音标器安装在煤层气井中的排采管柱组件上，排采管柱组件外套设有套管，音标器包括两端开口的第一圆筒和扶正器，扶正器为圆弧板，圆弧板套设在第一圆筒外且第一圆筒一侧的外壁焊接于圆弧板一侧的内壁，圆弧板上的两轴向侧边所在的平面外切于第一圆筒的外壁，第一圆筒的轴线、圆弧板的圆心线、以及两轴向侧边的轴向对称线在同一个面上，第一圆筒的第一端延伸有一圈内凸缘，第一圆筒通过内凸缘套在排采管柱组件上，且第一圆筒的第一端朝向井口，第一圆筒的第二端朝向井底，圆弧板的外径比套管的内径小1～12.2mm。本发明能够增大音标器与套管之间的间隙空间。

Description

一种音标器

技术领域

本发明涉及煤层气井领域，特别涉及一种音标器。

背景技术

我国煤层气井的排水采气制度规定，采取液面法控制煤层气产出的流量。具体方法就是在煤层气井内下入一根排水管柱，利用地面的抽水泵抽排井内由产层产出的承压水，保持井筒内部动液面的高度基本不变，维持稳定的井底流压，从而控制产层产出气体的流量。

液面高度对于煤层气井排水采气制度非常重要，需要定期监测。目前主要采用声波法测量井内动液面高度。由于井内流动的甲烷气体对声波的传播速度造成影响，进而影响仪器的测量精度，因此需在排水管柱的某一深度套设一个音标器，该音标器一般距离井口200m，位于动液面以上。当采用声波法测量时，声波到达动液面和音标器时均会发生反射，两个反射波到达地面的时间会有差异。由于音标器深度已知，可计算出声波在气体中的传播速度。再用该速度结合动液面发射波到达地面的时间，就可以计算得出精确的动液面高度。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在进行煤层气产出剖面生产测试时，需在音标器与排水管柱的套管之间的空间下入测井仪器，以采集和测量煤层气井各产层的流量、温度和压力等参数。但是，由于套管内的排水管柱一般位于套管的轴心位置，音标器与套管的间距小于测井仪器的外径，因此，测井仪器将无法从音标器与套管间的空间通过并继续下测。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种音标器。所述技术方案如下：

本发明提供了一种音标器，适用于安装在煤层气井的排采管柱组件上，所述排采管柱组件外套设有套管，所述音标器包括：

两端开口的第一圆筒和扶正器，所述扶正器为圆弧板，所述圆弧板套设在所述第一圆筒外且所述第一圆筒一侧的外壁焊接于所述圆弧板一侧的内壁，所述圆弧板的两轴向侧边所在的平面外切于所述第一圆筒的外壁，所述第一圆筒的轴线、所述圆弧板的圆心线、以及所述两轴向侧边的轴向对称线在同一个面上，

所述第一圆筒的第一端延伸有一圈内凸缘，所述第一圆筒通过所述内凸缘套在所述排采管柱组件上，且所述第一圆筒的第一端朝向井口，所述第一圆筒的第二端朝向井底，所述圆弧板的外径比所述套管的内径小1～12.2mm。

在第一实施方式中，所述套管的内径为159mm，所述圆弧板的外径范围为146.8～158mm，所述第一圆筒的外径为110mm。

在第二实施方式中，所述圆弧板的厚度为5mm。

在第三实施方式中，所述第一圆筒的高度是300～500mm，所述第一圆筒的高度与所述圆弧板的高度相同。

在第四实施方式中，所述排采管柱组件包括若干排采管柱和若干用于将若干所述排采管柱接通的接箍，每个所述接箍为两端开口的第二圆筒，每个所述接箍与两根所述排采管柱螺纹连接，与每个所述接箍连接的两根所述排采管柱的一端分别设在所述第二圆筒的两端内。

在第五实施方式中，所述第一圆筒通过所述内凸缘套在其中一个所述接箍的一端上。

在第六实施方式中，所述内凸缘的内径等于所述排采管柱的外径。

在第七实施方式中，所述第一圆筒和所述圆弧板的材质是2Cr13。

在第八实施方式中，所述第一圆筒和所述圆弧板的外棱角是倒角。

在第九实施方式中，所述焊接的方式是氩弧焊的方式。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过第一圆筒的第一端延伸有一圈内凸缘，第一圆筒通过内凸缘套在排采管柱组件上，且第一圆筒的第一端朝向井口，第一圆筒的第二端朝向井底；第一圆筒能够对测试声波进行反射，从而实现音标器的功能；同时，扶正器为圆弧板，圆弧板套设在第一圆筒外且第一圆筒一侧的外壁焊接于圆弧板一侧的内壁，圆弧板的两轴向侧边所在的平面外切于第一圆筒的外壁，第一圆筒的轴线、圆弧板的圆心线、以及两轴向侧边的轴向对称线在同一个面上，圆弧板的外径比套管的内径小1～12.2mm；由于第一圆筒焊接在圆弧板一侧，圆弧板的外径略小于套管的内径，因此，当扶正器的外壁与套管的内壁接触连接时，第一圆筒将被扶正器带动至套管的一侧，使第一圆筒偏离套管的轴向位置，从而增大了第一圆筒与套管之间的间隙空间，能够保证测井仪器顺利地从第一圆筒与套管间的空间通过，实现煤层气井产出剖面的分层测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种音标器的结构示意图；

图2是图1的A向示意图；

图3是本发明实施例提供的一种音标器的又一结构示意图；

图4是本发明实施例提供的声波法测液面井下的实测图；

图5是本发明实施例提供的第一圆筒与套管之间形成的最大间隙的示意图；

图6是本发明实施例提供的第一圆筒与套管之间形成的最小间隙的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供了一种音标器，参见图1-图3，该音标器适用于安装在煤层气井中的排采管柱组件上，排采管柱组件外套设有套管10。

该音标器包括：两端开口的第一圆筒1和扶正器，该扶正器为圆弧板2。圆弧板2套设在第一圆筒1外且第一圆筒1一侧的外壁焊接于圆弧板2一侧的内壁。圆弧板2上的两轴向侧边所在的平面外切于第一圆筒1的外壁。第一圆筒1的轴线、圆弧板2的圆心线、以及该两轴向侧边的轴向对称线在同一个面上。

第一圆筒1的第一端延伸有一圈内凸缘1a。第一圆筒1通过内凸缘1a套在排采管柱组件上，且第一圆筒1的第一端朝向井口，第一圆筒1的第二端朝向井底。圆弧板2的外径比套管10的内径小1～12.2mm。

其中，该排采管柱组件可以用于抽排煤层气井产层产出的承压水。

其中，参见图3，排采管柱组件包括若干排采管柱20和若干用于将若干排采管柱20接通的接箍30。每个接箍30为两端开口的第二圆筒。每个接箍30与两根排采管柱20连接。与每个接箍30连接的两根排采管柱20的一端分别设在第二圆筒的两端内。

其中，第一圆筒1通过内凸缘1a套在其中一个接箍30的一端上。内凸缘1a的内径可以等于排采管柱20的外径。

本实施例提供的音标器的安装方式包括：首先，采用接箍30将排采管柱20连接在一起，获得排采管柱组件。其次，将排采管柱组件一端从音标器的第一圆筒1的第一端穿入，并从第一圆筒1的第二端穿出。由于接箍30的外径大于排采管柱20的外径，故也大于第一圆筒1的第一端端面上内凸缘1a的内径，所以当接箍30到达该内凸缘1a时，将无法通过该内凸缘1a，音标器因此固定在了接箍30之上，并且可以随排采管柱组件一起下入到井内指定位置。

其中，第一圆筒1用于实现反射测试声波。当第一圆筒1能够遮住套管10与排采管柱20之间的环形空间间隙的50～70％时，第一圆筒1就可以阻碍声波的直线传播，使声波返回到井口并记录下来，便于准确地计算液面深度。

图4为煤层气公司试验区块某井内下入本实施例提供的音标器后，通过声波法测量得到的波形数据。参见图4，声波从左至右分别通过了井口、音标器，最后达到液面，音标器处的反射波幅度明显高于声波通过其他接箍30时所反射的波形幅度，说明该音标器能够实现声波法测量液面的功能。

其中，圆弧板2用于将第一圆筒1及排采管柱组件偏离套管10的轴心位置，从而使得煤层气产出剖面生产测试等测试的测井仪器40能够通过第一圆筒1与套管10之间的间隙。在圆弧板2的作用下，第一圆筒1与套管10之间的间隙如图5和图6所示。图5示出了第一圆筒1与套管10之间形成的最大间隙，这时，圆弧板2的大部分外壁紧靠套管10的内壁。图6示出了第一圆筒1与套管10之间形成的最小间隙，这时，圆弧板2的两轴向侧边均与套管10内壁接触。

以第一圆筒1与套管10之间形成的最小间隙为例，下面简单介绍一下本实施例提供的音标器所能够提供给测井仪器40的测试空间的大小。如图6所示，圆弧板2两轴向侧边的连线与套管10之间的距离即为音标器所能提供的测试空间。假设圆弧板2两轴向侧边的连线长度为a，圆弧板2两轴向侧边的连线与套管10之间的距离为x，第一圆筒1的外径为D1，圆弧板2的内径为D2，D2＝圆弧板2的外径-2*圆弧板2的厚度。根据勾股定理，则有公式(1)成立。

根据a和圆弧板2的厚度，可以得到圆弧板2两轴向侧边靠近套管10时对应的弦长a’，a’＝a+2*圆弧板2的厚度。假设套管10的内径为D3，并根据勾股定理，则有公式(2)成立。

通过(1)式和(2)式，可以得到音标器所能提供的测试空间x。

其中，当套管10的内径为159mm时，圆弧板2的外径范围可以为146.8～158mm，圆弧板2的厚度可以为5mm。第一圆筒1的外径可以为110mm。这时，根据(1)式和(2)式的计算，得出音标器所能够提供的最小测试空间大于28mm，完全满足最大外径为28mm的测井仪器40的顺利通过。

其中，第一圆筒1的高度可以是300～500mm，第一圆筒1的高度与圆弧板2的高度相同。

其中，第一圆筒1和圆弧板2的材质可以是2Cr13。

其中，第一圆筒1和圆弧板2的外棱角可以是倒角。

其中，焊接的方式可以是氩弧焊的方式，即采用氩弧焊技术将第一圆筒1一侧的外壁焊接于圆弧板2一侧的内壁。

本发明实施例通过第一圆筒的第一端延伸有一圈内凸缘，第一圆筒通过内凸缘套在排采管柱组件上，且第一圆筒的第一端朝向井口，第一圆筒的第二端朝向井底；第一圆筒能够对测试声波进行反射，从而实现音标器的功能；同时，扶正器为圆弧板，圆弧板套设在第一圆筒外且第一圆筒一侧的外壁焊接于圆弧板一侧的内壁，圆弧板的两轴向侧边所在的平面外切于第一圆筒的外壁，第一圆筒的轴线、圆弧板的圆心线、以及两轴向侧边的轴向对称线在同一个面上，圆弧板的外径比套管的内径小1～12.2mm；由于第一圆筒焊接在圆弧板一侧，圆弧板的外径略小于套管的内径，因此，当扶正器的外壁与套管的内壁接触连接时，第一圆筒将被扶正器带动至套管的一侧，使第一圆筒偏离套管的轴向位置，从而增大了第一圆筒与套管之间的间隙空间，能够保证测井仪器顺利地从第一圆筒与套管间的空间通过，实现煤层气井产出剖面的分层测试。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种音标器，适用于安装在煤层气井中的排采管柱组件上，所述排采管柱组件外套设有套管(10)，其特征在于，所述音标器包括：

两端开口的第一圆筒(1)和扶正器，所述扶正器为圆弧板(2)，所述圆弧板(2)套设在所述第一圆筒(1)外且所述第一圆筒(1)一侧的外壁焊接于所述圆弧板(2)一侧的内壁，所述圆弧板(2)的两轴向侧边所在的平面外切于所述第一圆筒(1)的外壁，所述第一圆筒(1)的轴线、所述圆弧板(2)的圆心线、以及所述两轴向侧边的轴向对称线在同一个面上，

所述第一圆筒(1)的第一端延伸有一圈内凸缘(1a)，所述第一圆筒(1)通过所述内凸缘(1a)套在所述排采管柱组件上，且所述第一圆筒(1)的第一端朝向井口，所述第一圆筒(1)的第二端朝向井底，所述圆弧板(2)的外径比所述套管(10)的内径小1～12.2mm；

所述圆弧板(2)用于将所述第一圆筒(1)及所述排采管柱组件偏离所述套管(10)的轴心位置，从而使测井仪器能够通过所述第一圆筒(1)与所述套管(10)之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的音标器，其特征在于，所述套管(10)的内径为159mm，所述圆弧板(2)的外径范围为146.8～158mm，所述第一圆筒(1)的外径为110mm。

3.根据权利要求2所述的音标器，其特征在于，所述圆弧板(2)的厚度为5mm。

4.根据权利要求3所述的音标器，其特征在于，所述第一圆筒(1)的高度是300～500mm，所述第一圆筒(1)的高度与所述圆弧板(2)的高度相同。

5.根据权利要求1所述的音标器，其特征在于，所述排采管柱组件包括若干排采管柱(20)和若干用于将若干所述排采管柱(20)接通的接箍(30)，每个所述接箍(30)为两端开口的第二圆筒，每个所述接箍(30)与两根所述排采管柱(20)螺纹连接，与每个所述接箍(30)连接的两根所述排采管柱(20)的一端分别设在所述第二圆筒的两端内。

6.根据权利要求5所述的音标器，其特征在于，所述第一圆筒(1)通过所述内凸缘(1a)套在其中一个所述接箍(30)的一端上。

7.根据权利要求6所述的音标器，其特征在于，所述内凸缘(1a)的内径等于所述排采管柱(20)的外径。

8.根据权利要求1-7任一项所述的音标器，其特征在于，所述第一圆筒(1)和所述圆弧板(2)的材质是2Cr13。

9.根据权利要求1-7任一项所述的音标器，其特征在于，所述第一圆筒(1)和所述圆弧板(2)的外棱角是倒角。

10.根据权利要求1-7任一项所述的音标器，其特征在于，所述焊接的方式是氩弧焊的方式。