CN1082659A - 一种油井液面深度自动监测的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油井液面深度自动监测的方法 及装置。在时序控制器的控制下，套管气泵入一高压 气室中，通过电磁阀放气回套管中产生声波，回波信 号以调幅形式记录到录音带上，通过放音机、检波器 回放到回声仪或计算机中，输出测试结果。它包括控 制器、气泵、录音机、电磁阀、微音器、放大调制及振荡 电路、电池、外壳；它无论套管压差高低都能适应；且 整体性好，体积小，重量轻，可靠性高，防盗和防破坏 能力强。

Description

本发明涉及油井液面深度监测技术。具体说，它是一种油井液面深度自动监测的方法及装置。

在油田生产中，经常需要对油井的液面深度进行连续监测，以便根据油井的供液能力及井下压差等情况进行合理配产或及时作业。这种监测往往需要按一定时间间隔连续进行几小时乃至几十天。要求仪器要有较高的自动化程度和良好的可靠性。由于油井都在野外，有些井的交通条件又很差，所以，仪器还应轻便并有一定的防盗防破坏能力。

现有的监测仪器大都是以计算机为核心设计而成的。其原理是：在计算机的控制下，由电磁阀实施动作，用高压气瓶中的气体作声源产生声波脉冲，此脉冲及其反射回波脉冲由微音器接收转换成电信号并放大，再由计算机采集处理并打印输出测量结果。其突出的优点是，自动化程度高，能现场打印，实时输出测量结果，并能利用套压反冲测试。但也存在以下不足之处：1、发声系统需要一个高压气瓶供气，要能满足长达几十天数百次的测量要求，气瓶必然很大，且计算机系统本身也不可能很小，所以整个系统庞大而笨重。又由于高压气瓶、计算机和井口连接器的体积都较大，必须各自独立而靠管线和电缆连接。这即降低了系统的可靠性，又降低了系统的防盗性和防破坏性，测量时必须有人看守;2、在测量中必须保证气瓶中的气压要始终高于套压至少0.4Mpa，而当套压高于0.4Mpa时，便可直接利用套管气体对气室进行反充放气测试。该方法既解决了高套压井的测试问题，又节约了高压气体。但这样一来，井口连接器上至少要用一个充气阀，一个击发放气阀和一个反充放气测试用的排气阀，使系统的可靠性进一步降低，也使控制系统复杂化了。同时，在测试中，套管中的气体与高压气瓶中的气体或外部空气间有增减或交换现象，尽管这对测量结果影响不大，但还是与在测试过程中井口要完全关死的要求相违背的。

类似的现有技术可参见US-2281301，US-2283477，CN-86208888，CN-2030255等专利。

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种既小巧轻便又完全利用套管气测量且能长时间检测的油井液面深度自动监测的方法及装置。

本发明的油井液面深度自动监测的方法为在时序控制器的控制下，循环进行下列步骤：

①当高压气室与套管的压力差低于限定压差时，从油井套管向高压气室泵气;

②开启录音机;

③打开电磁阀，使高压气室中的高压气体向套管中突然释放，形成声波脉冲;

④接收此声波脉冲及其在套管中的反射回波脉冲并转换为电信号;

⑤处理电信号形成调幅信号，记录在录音磁带上;

⑥关闭录音机。

一个特别适合上述方法用的油井液面深度自动监测装置，由连接井口的外壳，高压气室，电磁阀，电池，信号接收装置，信号处理装置组成，其特征在于：还进一步包括时序控制器，电动气泵，限压开关，录音机，电动气泵的进气口与油井的套管相通，电动气泵的出气口与高压气室相通，限压开关接在高压气室上，信号接收装置与信号处理装置相连，信号处理装置的输出端连接录音机。

本发明由于用气泵取代了高压气瓶，并直接抽取套管中的气体作声源又回放到套管中，且以简单的调幅技术把信号记录到普通录音磁带上。所以具有以下显著的优点：1、无论套管压差高低都能适应;2、只需要一个击发放气用的电磁阀，整体结构及控制电路相对较为简单，既提高了系统可靠性，又使控制系统能够采用简单而廉价的时序电路而不必使用计算机系统，对于降低造价，缩小体积，减轻重量都有好处。3、由于各个部分都具有结构简单、体积小，重量轻的特点，所以整个发声系统、记录系统及控制系统和电池等均与井口连接部件合为一体，电动气泵、录音机、电磁阀、调制及音频振荡电路、时序控制器及电池，相互间的电器连接都是直接通的，而没有长的电缆及插头，进一步提高了可靠性。4、由于其体积小，重量轻，再加上耗电省，可用电池供电，不需接入220V交流电，整个装置被一坚固的保护壳体封锁在井口上，防盗性和防破坏性强。其次是，就其信号录取方式而言，是将信号以调幅方式记录在普通录音磁带上，测量一口2000米的油井也不过用20秒钟，储存量极大，且信号以调幅方式记录在普通录音磁带上，比以数字信号方式记录，更加安全可靠。此信号还原也极为方便，只需一个放音机和一个检波器就可以被还原成与所发射的声波脉冲及其在套管中的反射回波脉冲相对应的电脉冲信号。此信号可以直接输入到回声式测深仪的信号输入端或再经过一个接口电路传入计算机中，就可以把测试结果绘制或打印出来。同时，测量结果既可以由计算机以数据信号的形式储存，也可以把录有调幅信号的磁带直接当作资料保存起来。

为详细介绍本发明，下面结合附图进行说明：

图1是本发明的油井液面深度自动监测装置的剖面结构简图;

图2是本发明的装置的原理简图;

图3是本发明的装置的保护壳体结构外观图;

图4是本发明的数据回放装置与其它回声式测深仪及计算机进行信号传输的连接原理框图。

参见附图，本发明的装置安装在油井的井口，它在时序控制器8的控制下，由电池9驱动的电动气泵1把油井套管中的气体向高压气室11压缩，当高压气室11与套管之间的压差大于限定压差时停止打压，该限定压差一般在0.2～1Mpa之间2，且最好在0.4Mpa左右，接着开启录音机2，然后再打开电磁阀3，使气室11中的高压气体向套管中突然释放，形成声波脉冲，此声波脉冲及其在套管中的反射回波脉冲由作为信号接收装置的微音器4接收转换为电信号，通过信号处理装置中的放大器5放大后，经调制器6去调制一个音频振荡器7，所形成的调幅信号被一录音机2记录在录音磁带上，当记录到预定时间时，录音机2被关闭，该预定时间大约为5～20秒，与井深的度有关，完成了一次测试任务，进入等待状态;等到预置时间后，等待状态结束，时序控制器8又重复上述控制动作，如此周而复始，直至完成所有预定的测试次数为止;当监测任务全部完成后，取出录有信号的磁带，通过现有技术中的放音机和检波器等还原出与所发射的声波脉冲及其在套管中的反射回波脉冲相对应的电脉冲信号，此信号可直接接到一般回声式测深仪的信号输入端，并记录到纸带上或打印到纸上（指计算机式测深仪），也可以通过一个接口电路传输到计算机中，由计算机进行分析处理、打印输出或作数据储存;同时，录有信号的磁带也可以直接当作资料保存。

本发明的监测装置由电动气泵1，录音机2（及磁带），电磁阀3，时序控制器8，普遍用作信号接收装置的微音器4，以及放大器5、调制器6及音频振荡器7组成的信号处理装置，电池9，高压气室11，连接井口的外壳10，限压开关21构成。电动气泵1的进气口与油井的套管相通，电动气泵1的出气口与高压气室11相通，限压开关21接在高压气室11上，信号接收装置与信号处理装置相连，信号处理装置的输出端连接录音机2。

本装置通过外壳下端的管接头与井口连接，本装置依电磁阀的动作，从高压气室向套管中放气产生声波脉冲，并把该声波脉冲及反射回波脉冲转换成电信号储存在磁带上。其中，时序控制器是一个简单的循环时序控制电路，预置了不同的时序和工作方式可供选择，主要作用是协调控制电动气泵、录音机及电磁阀等的启停时间和时序，而用预置了不同的时序和工作方式的时序控制器8来负责协调控制电动气泵、录音机及电磁阀等的启停时间和工作时序，这比用计算机系统控制更加简便、可靠、经济。该装置中电动气泵的进气口与油井的套管相通，其排气口与连接井口的外壳中的高压气室相通，所以与外界密封隔绝，该高压气室又通过一个电磁阀与套管连通，所以作声源用的气体来自套管又回到套管，不与外界发生交换。所产生的声波脉冲及其回波脉冲被处于套管气压下的微音器接收到并转换成电脉冲信号，经放大器、调制器、音频振荡器和录音机，被录制到磁带上。整个装置由电池供电，并能被一个坚固的保护壳体封锁在被测油井的井口上。

相配合使用的是一个独立的信号回放装置，由放音机，检波器和与计算机连接的接口电路构成。其作用是：把记录在磁带上的信号经放音机和检波器还原成与所发射的声波脉冲及其在套管中的反射回波脉冲相对应的电脉冲信号。此信号既可以直接接到一般回声式测井仪的信号输入端，输出测试结果，也可以通过其接口电路传输到计算机中，由计算机进行分析处理、打印输出或储存数据，当然录有信号的磁带也可以直接当作资料保存。

为保证本发明的装置在井场这个恶劣环境的无人值守条件下的安全，本发明的装置的连接井口的外壳外可进一步制作一个封闭的保护壳体，并在此基础上进一步附加保安措施，它主要由一下底12和一可掀开的上盖13及暗锁14构成。其封闭壳体的侧壁上有一由下底和上盖扣合后形成的孔15，此孔的作用是：当把本装置拧到井口上并使其进入自动监测状态后，使整个本装置和井口上与之连接的锁箍部分均被卡在这个箱形的壳体内。由于是暗锁，又加上壳又十分坚固，所以具有很好的安全性。

由附图3看出：本发明具体实施例的数据回放装置部分是一个主要由虚线中所示的放音机16、检波器17和与计算机连接的接口电路18构成的独立装置。其作用是：把记录在磁带上的信号经放音机16放大后，由检波器17还原成与所发射的声波脉冲及其在套管中的反射回波脉冲相对应的电脉冲信号。此信号既可以直接接到一般回声式测深仪19的信号输入端，输出测试结果，也可以通过其接口电路18传输到计算机20中，由计算机进行分析处理、打印输出或数据储存，当然录有信号的磁带也可以直接当作资料保存。

Claims (10)

1、一种油井液面深度自动监测的方法，其特征在于：在时序控制器的控制下，循环进行下列步骤：

①当高压气室与套管的压力差低于限定压差时，从油井套管向高压气室泵气；

②开启录音机；

③打开电磁阀，使高压气室中的高压气体向套管中突然释放，形成声波脉冲；

④接收此声波脉冲及其在套管中的反射回波脉冲并转换为电信号；

⑤处理电信号形成调幅信号，记录在录音磁带上；

⑥关闭录音机。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：时序控制器控制的录音机的工作时间为5～20秒。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述的限定压差为0.2～1Mpa，最好为0.4Mpa。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：录音机中磁带记录的信号可以通过放音机和检波器还原出与所发射的声波脉冲及其在套管中的反射回波脉冲相对应的电脉冲信号。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：上述的电脉冲信号可直接接到回声式测深仪的信号输入端，并把测量结果记录到纸带上或打印到纸上（指计算机式测深仪）。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：上述的电脉冲信号可以通过一个接口电路传输到计算机中，由计算机进行分析处理、打印输出或储存数据。

7、一种适用于权利要求1所述的方法的油井液面深度自动监测装置，由连接井口的外壳，高压气室，电磁阀，电池，信号接收装置，信号处理装置组成，其特征在于：还进一步包括时序控制器，电动气泵，限压开关，录音机，电动气泵的进气口与油井的套管相通，电动气泵的出气口与高压气室相通，限压开关接在高压气室上，信号接收装置与信号处理装置相连，信号处理装置的输出端连接录音机。

8、根据权利要求7所述的油井液面深度自动监测装置，其特征在于：上述的信号处理装置由放大器，调制器，音频振荡器组成。

9、根据权利要求7所述的油井液面深度自动监测装置，其特征在于：上述的限压开关的动作压力为0.2～1Mpa，最好为0.4Mpa。

10、根据权利要求7所述的油井液面深度自动监测装置，其特征在于：上述的信号接收装置为微音器。

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