CN105927207A - 一种集砂型油井出砂量测量装置 - Google Patents

一种集砂型油井出砂量测量装置 Download PDF

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庄海军
袁智惠
刘慧东
周家强
贲亮
李楠
张勇余
吴恩明
高晗
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Daqing Oilfield Co Ltd
China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
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Daqing Oilfield Co Ltd
China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells

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Abstract

本发明涉及一种集砂型油井出砂量测量装置。主要解决了油井正常生产状态下测量井下各产层的出砂量情况困难的问题。所述的扶正片（1）下方设置有集砂器（2），集砂器（2）与外围套管之间构成环形流体通道（3），所述的集砂器（2）下方设置有进砂口（4），所述的进砂口（4）下方连接测量通道（5），测量通道（5）下方出砂口（7）位置内设置有超声波探头（6）。具有测量效果好、使用方便的特点。

Description

一种集砂型油井出砂量测量装置
技术领域
本发明涉及油田测井领域，用于产出井出砂量测量，具体是一种集砂型油井出砂量测量装置。
背景技术
油井出砂原因较多，大致包括未胶结地层、地层流体的运动；水溶解地层中的胶结物降低固结强度；地层压力下降，使胶结物和岩石破碎；滥用酸化等措施，使胶结物破坏；生产时抽吸过大或过快。油气层出砂具有很大的危害，可直接导致产层被埋，降低了产量甚至停产，同时也能导致油井损坏；如何在油井正常生产状态下测量井下各产层的出砂量情况是油田地质工程师迫切需要的技术；由于井下油、气、水三相并存，其流动状态非常复杂，油、气、水三相流的测量本身就是一项技术难题，加之砂粒的比重大于水，其运动方向与流体流动方向相反，混合测量难度进一步加大。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种能够在油井正常生产状态下测量井下各产层的出砂情况的集砂型油井出砂量测量装置。
技术方案：一种集砂型油井出砂量测量装置，包括扶正片、集砂器、环形流体通道、进砂口、测量通道、 超声波探头、出砂口，所述的扶正片下方设置有集砂器，集砂器与外围套管之间构成环形流体通道，所述的集砂器下方设置有进砂口，所述的进砂口下方连接测量通道，测量通道下方出砂口位置内设置有超声波探头。
进一步的，所述的集砂器是能随扶正片撑起和收回的布质漏斗形状；
进一步的，所述的超声波探头其声导端面是锥面，锥角是90o ；
进一步的，装置外径28 mm；装置长度900 mm；超声波探头发射频率是2兆赫兹，超声波探头外径是20mm；测量通道内径是25mm，集砂器撑起后其外径是105mm。
有益效果是：通过采用本发明的技术方案，将井内下沉的砂粒与油、气分离，在独立空间内对砂粒进行测量，测量传感器使用高灵敏度超声波多普勒探头，能够对微量砂粒进行测量，测量装置由油井的油管和套管之间的环形空间下井，从而能够在油井正常生产状态下测量井下各产层的出砂情况。
附图说明
图1为发明结构示意图。
图中，1-扶正片 2-集砂器 3-流体通道 4-进砂口 5-测量通道 6-声探头 7-出砂口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
由图1所示的一种集砂型油井出砂量测量装置，包括用于使仪器在套管内居中的扶正片1、集砂器2、环形流体通道3、进砂口4、测量通道5、 超声波探头6、出砂口7，所述的扶正片1下方设置有集砂器2，集砂器2与外围套管之间构成环形流体通道3，所述的集砂器2下方设置有进砂口4，所述的进砂口4下方连接测量通道5，测量通道5下方出砂口7位置内设置有超声波探头6。
作为本发明的一个实施例，所述的集砂器2是能随扶正片撑起和收回的布质漏斗形状；
作为本发明的一个实施例，所述的超声波探头6其声导端面是锥面，锥角是90o ；
作为本发明的一个实施例，装置外径28 mm；装置长度900 mm；超声波探头6发射频率是2兆赫兹，超声波探头6外径是20mm；测量通道5内径是25mm，集砂器2撑起后其外径是105mm。
具体的，装置采用定点测量方式，测量点选择为各层位的下方。设由上至下各层依次表示为1··n；每个测点的测量值表示为;各层的出砂量可表示为：
Q=Qns-Q(n-1)s
工作时首先集砂器随扶正片撑起，上行的油泡由集砂器与套管构成的环形流体通道3向上流动。相对集砂器内部而言，集砂器与套管构成的环形流体通道3是一个高流压区，因此下沉的砂粒落入集砂器2构成的低压区域内，并由进砂口4进入测量通道5内，然后被超声波探头6探测并测量，最后由出砂口7流出，完成单个测点的测量。
超声波多普勒探头是发射和接收一体化结构，采用中心圆发射外圆环接收方式，其声导端面是锥面，锥角是90o ，能够有效避免砂粒沉积。通常砂粒粒径低于0.4mm，超声波探头外径是20mm，测量通道内径是25mm，因此砂粒能够顺利由出砂口流出。由于集砂器与套管构成的环形流体通道的截面积是超声波探头与测量通道构成的环形截面积的20余倍，因此测量通道相当于阻流区，加之油泡的滑脱效应，向上流动的油、气、水三相自然选择集砂器与套管构成的环形通道作为流道，测量通道内基本是砂粒在水中的自由落体运动，其速度保持不变。
超声波多普勒探头测量井下下沉砂粒量是基于超声波多普勒原理。探头发出连续固定频率超声波,超声波遇到障碍物会发生反射，如果障碍物是运动物体，并且其运动方向与超声波的传播方向非垂直，则会发生多普勒效应，反射波频率发生变化，并且如果障碍物运动方向与超声波的传输方向相对，则反射波频率增加，因此，如果在测量通道内有砂粒下落，则由砂粒反射回来的超声波的频率增加，而由固定管壁等反射回来的超声波的频率与发射频率一致。反射波由探头接收后输出是多频电压信号，将此多频电压信号与发射频率电压信号进行混频，则只剩下以发射频率与反射频率之差为函数的电压信号，该电压信号的幅度即表示了下落砂粒的数量，用公式表示为：
Qs ＝KSum[vi (f′-f0)]
f′是反射信号频率；f0是发射信号频率；K是修正系数；Sum是求和函数。

Claims (4)

1.一种集砂型油井出砂量测量装置，包括扶正片（1）、集砂器（2）、环形流体通道（3）、进砂口（4）、测量通道（5）、 超声波探头（6）、出砂口（7），其特征在于：所述的扶正片（1）下方设置有集砂器（2），集砂器（2）与外围套管之间构成环形流体通道（3），所述的集砂器（2）下方设置有进砂口（4），所述的进砂口（4）下方连接测量通道（5），测量通道（5）下方出砂口（7）位置内设置有超声波探头（6）。
2.根据权利要求1所述的集砂型油井出砂量测量装置，其特征在于：所述的集砂器（2）是能随扶正片撑起和收回的布质漏斗形状。
3.根据权利要求1所述的集砂型油井出砂量测量装置，其特征在于:所述的超声波探头（6）其声导端面是锥面，锥角是90o 。
4.根据权利要求1所述的集砂型油井出砂量测量装置，其特征在于：装置外径28 mm；装置长度900 mm；超声波探头（6）发射频率是2兆赫兹，超声波探头（6）外径是20mm；测量通道（5）内径是25mm，集砂器（2）撑起后其外径是105mm。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0148690A1 (fr) * 1983-12-27 1985-07-17 Gaz De France Dispositif de détection de particules, notamment des particules solides dans un fluide gazeux s'écoulant dans une conduite
US20120096922A1 (en) * 2010-10-25 2012-04-26 Ellson Nicholas Josep Sand detector calibration
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CN104005751A (zh) * 2014-05-29 2014-08-27 东北石油大学 一种用于小排量找水仪上的流量计量机构

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