CN110130878B - 一种钻完井、修井试油液面检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻完井、修井试油液面检测装置及方法，该装置包括试油液面监测器、环空试油液面井口检测仪和油管试油液面井口检测仪；该方法包括步骤：一、探测套管和油管之间环空的液面数据以及油管内的试油液面数据；二、计算套管和油管之间环空内环空回波信号声速和环空试油液面深度、获取油管内油管回波信号声速和油管试油液面深度；三、获取规定时间段内多个油管试油液面深度数据；四、计算油管试油液面恢复速率；五、计算油管压力恢复速率；六、油管试油液面、试油液面恢复速率和油管压力恢复速率显示及报警。本发明用环空内声速结合油管内的试油液面的声波回波时间，计算油管试油深度，克服了油管内试油液面测量时没有回波参考物的缺点。
Description
技术领域
本发明属于钻完井、修井试油液面检测技术领域，具体涉及一种钻完井、修井试油液面检测装置及方法。
背景技术
钻完井及修井试油是油田开发过程中的重要环节。井筒中液柱与油气层压力不平衡容易引发井喷事故，这种事故属于试油过程中主要的易发生事故，因此需要检测井筒内的液面变化；检测井筒内液面的连续变化情况，结合其他获得的地层的多种物性参数，得到地层压力恢复曲线，便于对油气层进行评价；试油液面是预探井试井作业中需要收集的一项重要数据，它能为预探井试油估算原始储层压力、评估产能、估算油气藏边界及储量提供重要参考，在试油过程中，对于井筒液面的检测尤为重要。在钻完井及修井试油过程中，目前井筒中液面无法监控，完全靠试油操作人员的直观判断和经验猜测；另外，诱导油流过程中，监测油管液面的恢复情况，除了下抽子进行探测，无法用其他方法实现地面判断，这就为产能试油的效率和数据收集，预防井喷事故带来一定的不利影响。目前，在钻完井及修井过程中，井筒液面探测最成熟且使用广泛的是回声法探测，但是传统的回声仪器存在需要人工辅助操作和判断液面结果，同时回声法探测过程复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钻完井、修井试油液面检测装置，其设计新颖合理，通过同时对环空试油液面位置和油管试油液面进行检测，用油套环空内液面测量的声速结合油管内的试油液面的声波回波时间，计算出油管内的试油液面深度，克服了油管内试油液面测量时没有回波参考物的缺点，使得测量结果更加精确、可靠，能够连续、快速、方便地检测试油液面，检测井筒内液面的连续变化情况，结合其他获得的地层的多种物性参数，得到地层压力恢复曲线，便于对油气层进行评价，同时井口检测仪小巧，安装方便，测量与控制分离，测量时使得现场工作人员远离了油井井口和节流管汇危险区域，降低了工作人员受到伤害的风险，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钻完井、修井试油液面检测装置，其特征在于：包括安装在套管的套管支管上用于采集环空试油液面位置的环空试油液面井口检测仪、安装在油井的油管上用于采集油管试油液面位置的油管试油液面井口检测仪、以及均与环空试油液面井口检测仪和油管试油液面井口检测仪配合且远离油井设置的试油液面监测器，环空试油液面井口检测仪通过第一电源数据线与试油液面监测器连接，油管试油液面井口检测仪通过第二电源数据线与试油液面监测器连接，环空试油液面井口检测仪和油管试油液面井口检测仪的结构尺寸均相同；
环空试油液面井口检测仪和油管试油液面井口检测仪均包括防爆外壳、穿过防爆外壳的传输管以及设置在防爆外壳内的声波测量机构和电气控制单元，所述传输管由测试管和放气管组成，测试管的侧壁上开设有与测试管连通的声波接收气管和测压孔，声波接收气管通过安装盖封闭，安装盖上开设有微音器安装孔，测试管上靠近声波接收气管的位置处设置有与测试管加工作制为一体的储气仓，储气仓上设置有进气孔和储气仓出气管，进气孔上固定安装有伸出至防爆外壳外且用于连接加气泵向储气仓输入高压气体的进气管，所述声波测量机构包括固定安装在储气仓出气管出气端的外爆电磁阀、设置在声波接收气管内且卡装在微音器安装孔上用于接收声波信号的微音器、固定在测压孔上的压力传感器以及固定在测试管与放气管之间的内爆电磁阀，微音器靠近储气仓的一侧与声波接收气管之间设置有空腔，外爆电磁阀远离储气仓出气管的一端连接有导气管，导气管远离外爆电磁阀的一端连接有伸入至所述空腔内的声波发射气管；电气控制单元为微控制器，微音器和压力传感器均与微控制器相接，外爆电磁阀和内爆电磁阀均由微控制器控制，放气管伸出防爆外壳的一端通过弯型废气连接管与废气回收管连接；
环空试油液面井口检测仪的测试管伸出防爆外壳的一端与套管支管连通，油管试油液面井口检测仪的测试管伸出防爆外壳的一端与油管连通。
上述的一种钻完井、修井试油液面检测装置，其特征在于：所述试油液面监测器包括壳体、设置在所述壳体上的七芯插座和触摸屏、以及设置在所述壳体内的电源模块和主控器模块，所述七芯插座包括第一七芯插座和第二七芯插座，触摸屏、第一七芯插座和第二七芯插座均与所述主控器模块连接，第一电源数据线和第二电源数据线均为七芯电缆；所述防爆外壳上设置有七芯防爆插座，第一电源数据线的一端与第一七芯插座连接，第一电源数据线的另一端与环空试油液面井口检测仪的七芯防爆插座连接，第二电源数据线的一端与第二七芯插座连接，第二电源数据线的另一端与油管试油液面井口检测仪的七芯防爆插座连接。
上述的一种钻完井、修井试油液面检测装置，其特征在于：所述安装盖与声波接收气管接触的位置处设置有密封垫。
上述的一种钻完井、修井试油液面检测装置，其特征在于：所述微音器的信号接收端和声波发射气管的信号输出端均与测试管的内壁齐平。
上述的一种钻完井、修井试油液面检测装置，其特征在于：所述放气管通过法兰盘固定安装在防爆外壳上。
上述的一种钻完井、修井试油液面检测装置，其特征在于：所述储气仓布设在声波接收气管与测压孔之间。
上述的一种钻完井、修井试油液面检测装置，其特征在于：所述防爆外壳内安装有用于安装外爆电磁阀的安装板。
上述的一种钻完井、修井试油液面检测装置，其特征在于：所述弯型废气连接管为弧形废气连接管或L形废气连接管。
同时，本发明还公开了一种钻完井、修井试油液面检测的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、同时探测套管和油管之间环空的液面数据以及油管内的试油液面数据：利用环空试油液面井口检测仪向套管和油管之间环空发出环空次声波信号，所述环空次声波信号在套管和油管之间环空内经环空试油液面、油管和油管接箍反射形成环空回波信号，利用环空试油液面井口检测仪中的微音器接收所述环空回波信号，环空试油液面井口检测仪内的微控制器采样所述环空回波信号，得到环空回波采样信号，并将环空回波采样信号发送至试油液面监测器中；
同时，驱动油管试油液面井口检测仪工作，利用油管试油液面井口检测仪向油管发出油管次声波信号，所述油管次声波信号在油管内经油管试油液面和油管反射形成油管回波信号，利用油管试油液面井口检测仪中的微音器接收所述油管回波信号，油管试油液面井口检测仪内的微控制器采样所述油管回波信号，得到油管回波采样信号，并将油管回波采样信号发送至试油液面监测器中；
步骤二、计算套管和油管之间环空内环空回波信号声速和环空试油液面深度、获取油管内油管回波信号声速和油管试油液面深度：试油液面监测器调用动液面计算模块获取套管和油管之间环空内环空回波信号声速vh和环空试油液面深度hh；
试油液面监测器将环空回波信号声速vh赋予油管回波信号声速vy，并对油管回波采样信号进行数据归零，获取油管归零回波采样信号；再对油管归零回波采样信号滤波，得到油管归零回波滤波信号；通过查找油管内的试油液面位置的突变峰值和油管内的试油液面位置的采样点，获取动液面位置的采样时间ty；根据公式计算油管试油液面深度hy；
步骤三、多次重复步骤一至步骤二，获取规定时间段内多个油管试油液面深度数据；
步骤四、计算油管试油液面恢复速率：根据公式计算油管试油第n-1次测量的液面恢复速率vL,n-1，其中，hy,n为规定时间段内第n次测量的油管试油液面深度，hy,n-1为规定时间段内第n-1次测量的油管试油液面深度，Ty,n为规定时间段内第n次测量时间，Ty,n-1为规定时间段内第n-1次测量时间，n为测量次数且n为不小于2的正整数；
根据n测量获得n个油管试油液面深度数据和n-1个液面恢复速率数据，分别绘制规定时间段内油管试油液面深度变化曲线和油管试油液面恢复速率变化曲线；
步骤五、计算油管压力恢复速率：根据公式vP,n-1＝vL,n-1×ρ×g，计算油管内第n-1次测量的压力恢复速率vP,n-1，其中，ρ为油管试油时的油水混合物密度，g为重力加速度且g取9.8N/kg；
步骤六、油管试油液面、试油液面恢复速率和油管压力恢复速率结果显示及报警：试油液面监测器内的主控器模块通过触摸屏显示油管试油液面、试油液面恢复速率和油管压力恢复速率结果，并将试油液面恢复速率与预先设置在主控器模块内的液面恢复速率阈值进行比对，将油管压力恢复速率与预先设置在主控器模块内的压力恢复速率阈值进行比对，当试油液面恢复速率或油管压力恢复速率超阈值时，试油液面监测器及时报警提示。
上述的方法，其特征在于：步骤一中环空试油液面井口检测仪向套管和油管之间环空发出环空次声波信号前，采用环空试油液面井口检测仪内压力传感器采集与套管支管连通的测试管内的压力值，当压力值低于预设的压力阈值时，选择外爆的工作模式测量环空试油液面位置：保持环空试油液面井口检测仪内的内爆电磁阀关闭，采用加气泵为环空试油液面井口检测仪内的储气仓输送高压气体，通过导通环空试油液面井口检测仪内的外爆电磁阀，高压气体向环空试油液面井口检测仪内的测试管内发出次声波；
当压力值不低于预设的压力阈值时，选择内爆的工作模式测量环空试油液面位置：环空试油液面井口检测仪内的内爆电磁阀开启，通过环空试油液面井口检测仪内的放气管泄气向对应的测试管内发出次声波；
步骤一中油管试油液面井口检测仪向油管发出油管次声波信号前，采用油管试油液面井口检测仪内压力传感器采集与油管连通的测试管内的压力值，当压力值低于预设的压力阈值时，选择外爆的工作模式测量油管试油液面位置；当压力值不低于预设的压力阈值时，选择内爆的工作模式测量油管试油液面，油管试油液面井口检测仪外爆的工作模式和内爆的工作模式与环空试油液面井口检测仪对应的外爆的工作模式和内爆的工作模式相同。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用的装置，通过将环空试油液面井口检测仪安装在套管支管上采集环空试油液面数据，将油管试油液面井口检测仪安装在油管上采集油管试油液面数据，利用试油液面监测器对环空试油液面井口检测仪和油管试油液面井口检测仪采集的数据进行远程处理，井口检测仪和试油液面监测器分开设计，试油液面监测器远离井口检测仪设置，避免监测控制器数据处理中环境因素的干扰，便于推广使用。
2、本发明采用的装置，井口检测仪小巧，安装方便，测量与控制分离，测量时使得现场工作人员远离了油井井口和节流管汇危险区域，降低了工作人员受到伤害的风险，稳定，使用效果好。
3、本发明环空试油液面井口检测仪和油管试油液面井口检测仪相互独立工作，根据环空和油管实际压力情况，环空试油液面井口检测仪自动选择外爆的工作模式或内爆工作模式测量环空试油液面位置；油管试油液面井口检测仪自动选择外爆的工作模式或内爆工作模式测量油管试油液面位置，环空与油管发出次声波信号相互之间互不影响，适应性强。
4、本发明采用的方法，步骤简单，通过同时对环空试油液面位置和油管试油液面进行检测，用油套环空内液面测量的声速结合油管内的试油液面的声波回波时间，计算出油管内的试油液面深度，克服了油管内试油液面测量时没有回波参考物的缺点，参考性强，使得测量结果更加精确、可靠，结合试油过程中获得地层的多种物性参数，得到地层压力恢复曲线，便于对油气层进行评价，便于推广使用。
综上所述，本发明设计新颖合理，通过同时对环空试油液面位置和油管试油液面进行检测，用油套环空内液面测量的声速结合油管内的试油液面的声波回波时间，计算出油管内的试油液面深度，克服了油管内试油液面测量时没有回波参考物的缺点，使得测量结果更加精确、可靠，能够连续、快速、方便地检测试油液面，检测井筒内液面的连续变化情况，可获得地层的多种物性参数，得到地层压力恢复曲线，便于对油气层进行评价，同时井口检测仪小巧，安装方便，测量与控制分离，测量时使得现场工作人员远离了油井井口和节流管汇危险区域，降低了工作人员受到伤害的风险，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明钻完井、修井试油液面检测装置的结构连接示意图。
图2为本发明环空试油液面井口检测仪或油管试油液面井口检测仪的结构示意图。
图3为本发明测试管的结构示意图。
图4为本发明方法的方法流程框图。
附图标记说明:
1—防爆外壳； 2—声波接收气管；
4—微音器； 5—导气管； 6—外爆电磁阀；
7—进气管； 8—安装板； 9—压力传感器；
10—内爆电磁阀； 11—电气控制单元； 12—七芯防爆插座；
13—测试管； 14—法兰盘； 15—放气管；
17—密封垫； 18—安装盖； 19—声波发射气管；
20—微音器安装孔； 21—储气仓； 22—储气罐出气管；
23—进气孔； 24—测压孔； 25—套管支管；
26—环空试油液面井口检测仪； 27—套管；
28—油井； 29—油管；
30—油管试油液面井口检测仪； 31—环空试油液面；
32—油管试油液面； 33—第一电源数据线； 34—第二电源数据线；
35—试油液面监测器； 36—弯型废气连接管。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种钻完井、修井试油液面检测装置，包括安装在套管27的套管支管25上用于采集环空试油液面31位置的环空试油液面井口检测仪26、安装在油井28的油管29上用于采集油管试油液面32位置的油管试油液面井口检测仪30、以及均与环空试油液面井口检测仪26和油管试油液面井口检测仪30配合且远离油井28设置的试油液面监测器35，环空试油液面井口检测仪26通过第一电源数据线33与试油液面监测器35连接，油管试油液面井口检测仪30通过第二电源数据线34与试油液面监测器35连接，环空试油液面井口检测仪26和油管试油液面井口检测仪30的结构尺寸均相同；
环空试油液面井口检测仪26和油管试油液面井口检测仪30均包括防爆外壳1、穿过防爆外壳1的传输管以及设置在防爆外壳1内的声波测量机构和电气控制单元11，所述传输管由测试管13和放气管15组成，测试管13的侧壁上开设有与测试管13连通的声波接收气管2和测压孔24，声波接收气管2通过安装盖18封闭，安装盖18上开设有微音器安装孔20，测试管13上靠近声波接收气管2的位置处设置有与测试管13加工作制为一体的储气仓21，储气仓21上设置有进气孔23和储气仓出气管22，进气孔23上固定安装有伸出至防爆外壳1外且用于连接加气泵向储气仓21输入高压气体的进气管7，所述声波测量机构包括固定安装在储气仓出气管22出气端的外爆电磁阀6、设置在声波接收气管2内且卡装在微音器安装孔20上用于接收声波信号的微音器4、固定在测压孔24上的压力传感器9以及固定在测试管13与放气管15之间的内爆电磁阀10，微音器4靠近储气仓21的一侧与声波接收气管2之间设置有空腔，外爆电磁阀6远离储气仓出气管22的一端连接有导气管5，导气管5远离外爆电磁阀6的一端连接有伸入至所述空腔内的声波发射气管19；电气控制单元11为微控制器，微音器4和压力传感器9均与微控制器相接，外爆电磁阀6和内爆电磁阀10均由微控制器控制，放气管15伸出防爆外壳1的一端通过弯型废气连接管36与废气回收管连接；
环空试油液面井口检测仪26的测试管13伸出防爆外壳1的一端与套管支管25连通，油管试油液面井口检测仪30的测试管13伸出防爆外壳1的一端与油管29连通。
需要说明的是，所述油井28的油井工况为钻完井或修井。
需要说明的是，通过将环空试油液面井口检测仪安装在套管支管上采集环空试油液面数据，将油管试油液面井口检测仪安装在油管上采集油管试油液面数据，利用试油液面监测器对环空试油液面井口检测仪和油管试油液面井口检测仪采集的数据进行远程处理，井口检测仪和试油液面监测器分开设计，试油液面监测器远离井口检测仪设置，避免监测控制器数据处理中环境因素的干扰；井口检测仪小巧，安装方便，测量与控制分离，测量时使得现场工作人员远离了油井井口和节流管汇危险区域，降低了工作人员受到伤害的风险，稳定；环空试油液面井口检测仪和油管试油液面井口检测仪相互独立工作，根据环空和油管实际压力情况，环空试油液面井口检测仪自动选择外爆的工作模式或内爆工作模式测量环空试油液面位置；油管试油液面井口检测仪自动选择外爆的工作模式或内爆工作模式测量油管试油液面位置，环空与油管发出次声波信号相互之间互不影响，适应性强。
需要说明的是，放气管15伸出防爆外壳1的一端通过弯型废气连接管36与废气回收管连接的目的是便于调整放气管15出气的方向，避免高压气体通过放气管15释放后对工作人员或周围环境物体造成伤害。
实际使用时，微控制器为DSP微控制器或ARM微控制器。
本实施例中，所述试油液面监测器35包括壳体、设置在所述壳体上的七芯插座和触摸屏、以及设置在所述壳体内的电源模块和主控器模块，所述七芯插座包括第一七芯插座和第二七芯插座，触摸屏、第一七芯插座和第二七芯插座均与所述主控器模块连接，第一电源数据线33和第二电源数据线34均为七芯电缆；所述防爆外壳1上设置有七芯防爆插座12，第一电源数据线33的一端与第一七芯插座连接，第一电源数据线33的另一端与环空试油液面井口检测仪26的七芯防爆插座12连接，第二电源数据线34的一端与第二七芯插座连接，第二电源数据线34的另一端与油管试油液面井口检测仪30的七芯防爆插座12连接，实际使用中，主控器模块采用DSP微控制器或平板电脑。
本实施例中，所述安装盖18与声波接收气管2接触的位置处设置有密封垫17，避免高压气流泄露，声波接收气管2与安装盖体18使用螺钉进行连接，便于拆卸安装，使结构更简单可靠。
本实施例中，所述微音器4的信号接收端和声波发射气管19的信号输出端均与测试管13的内壁齐平，使声波发射气管19中的高压气流避免直接冲击微音器4表面而直接通向套管25中的液面，避免传输过程中在受到微音器侧壁的干扰，使声波测试更精确更清晰。
本实施例中，所述放气管15通过法兰盘14固定安装在防爆外壳1上，法兰盘14的设置是为了将放气管15和测试管13牢固的安装在防爆外壳1上，使整个测量装置稳固不松动。
本实施例中，所述储气仓21布设在声波接收气管2与测压孔24之间。
本实施例中，所述防爆外壳1内安装有用于安装外爆电磁阀6的安装板8。
实际使用中，防爆外壳1内安装用于安装外爆电磁阀6的安装板8的目的是固定外爆电磁阀6，避免外爆电磁阀6工作对其他部件的影响。
本实施例中，所述弯型废气连接管36为弧形废气连接管或L形废气连接管。
实际使用中，弧形废气连接管采用半圆弧废气连接管，半圆弧废气连接管或L形废气连接管加工制作简单，L形废气连接管可对放气管15中气体释放方向调整90°，半圆弧废气连接管可对放气管15中气体释放方向调整180°，根据现场环境采用适用的弯型废气连接管25，安全可靠。
如图4所示的一种钻完井、修井试油液面检测的方法，包括以下步骤：
步骤一、同时探测套管和油管之间环空的液面数据以及油管内的试油液面数据：利用环空试油液面井口检测仪26向套管27和油管29之间环空发出环空次声波信号，所述环空次声波信号在套管27和油管29之间环空内经环空试油液面31、油管29和油管接箍反射形成环空回波信号，利用环空试油液面井口检测仪26中的微音器4接收所述环空回波信号，环空试油液面井口检测仪26内的微控制器采样所述环空回波信号，得到环空回波采样信号，并将环空回波采样信号发送至试油液面监测器35中；
同时，驱动油管试油液面井口检测仪30工作，利用油管试油液面井口检测仪30向油管29发出油管次声波信号，所述油管次声波信号在油管29内经油管试油液面32和油管29反射形成油管回波信号，利用油管试油液面井口检测仪30中的微音器4接收所述油管回波信号，油管试油液面井口检测仪30内的微控制器采样所述油管回波信号，得到油管回波采样信号，并将油管回波采样信号发送至试油液面监测器35中；
步骤二、计算套管和油管之间环空内环空回波信号声速和环空试油液面深度、获取油管内油管回波信号声速和油管试油液面深度：试油液面监测器35调用动液面计算模块获取套管和油管之间环空内环空回波信号声速vh和环空试油液面深度hh；
需要说明的是，动液面计算模块采用申请号为201810168944.8的发明专利《一种油井动液面识别方法》，精确计算模块获取套管和油管之间环空内环空回波信号声速vh和环空试油液面深度hh。
试油液面监测器35将环空回波信号声速vh赋予油管回波信号声速vy，并对油管回波采样信号进行数据归零，获取油管归零回波采样信号；再对油管归零回波采样信号滤波，得到油管归零回波滤波信号；通过查找油管内的试油液面位置的突变峰值和油管内的试油液面位置的采样点，获取动液面位置的采样时间ty；根据公式计算油管试油液面深度hy；
需要说明的是，动液面位置的采样时间ty采用申请号为201810168944.8的发明专利《一种油井动液面识别方法》中获取动液面位置的采样时间的方式，将油管内的试油液面位置视为动液面位置，计算精度高。
步骤三、多次重复步骤一至步骤二，获取规定时间段内多个油管试油液面深度数据；
步骤四、计算油管试油液面恢复速率：根据公式计算油管试油第n-1次测量的液面恢复速率vL,n-1，其中，hy,n为规定时间段内第n次测量的油管试油液面深度，hy,n-1为规定时间段内第n-1次测量的油管试油液面深度，Ty,n为规定时间段内第n次测量时间，Ty,n-1为规定时间段内第n-1次测量时间，n为测量次数且n为不小于2的正整数；
根据n测量获得n个油管试油液面深度数据和n-1个液面恢复速率数据，分别绘制规定时间段内油管试油液面深度变化曲线和油管试油液面恢复速率变化曲线；
步骤五、计算油管压力恢复速率：根据公式vP,n-1＝vL,n-1×ρ×g，计算油管内第n-1次测量的压力恢复速率vP,n-1，其中，ρ为油管试油时的油水混合物密度，g为重力加速度且g取9.8N/kg；
步骤六、油管试油液面、试油液面恢复速率和油管压力恢复速率结果显示及报警：试油液面监测器35内的主控器模块通过触摸屏显示油管试油液面、试油液面恢复速率和油管压力恢复速率结果，并将试油液面恢复速率与预先设置在主控器模块内的液面恢复速率阈值进行比对，将油管压力恢复速率与预先设置在主控器模块内的压力恢复速率阈值进行比对，当试油液面恢复速率或油管压力恢复速率超阈值时，试油液面监测器35及时报警提示。
本实施例中，步骤一中环空试油液面井口检测仪26向套管27和油管29之间环空发出环空次声波信号前，采用环空试油液面井口检测仪26内压力传感器9采集与套管支管25连通的测试管13内的压力值，当压力值低于预设的压力阈值时，选择外爆的工作模式测量环空试油液面31位置：保持环空试油液面井口检测仪26内的内爆电磁阀10关闭，采用加气泵为环空试油液面井口检测仪26内的储气仓21输送高压气体，通过导通环空试油液面井口检测仪26内的外爆电磁阀6，高压气体向环空试油液面井口检测仪26内的测试管13内发出次声波；
当压力值不低于预设的压力阈值时，选择内爆的工作模式测量环空试油液面31位置：环空试油液面井口检测仪26内的内爆电磁阀10开启，通过环空试油液面井口检测仪26内的放气管15泄气向对应的测试管13内发出次声波；
步骤一中油管试油液面井口检测仪30向油管29发出油管次声波信号前，采用油管试油液面井口检测仪30内压力传感器9采集与油管29连通的测试管13内的压力值，当压力值低于预设的压力阈值时，选择外爆的工作模式测量油管试油液面32位置；当压力值不低于预设的压力阈值时，选择内爆的工作模式测量油管试油液面32，油管试油液面井口检测仪30外爆的工作模式和内爆的工作模式与环空试油液面井口检测仪26对应的外爆的工作模式和内爆的工作模式相同。
本发明使用时，通过同时对环空试油液面位置和油管试油液面进行检测，用油套环空内液面测量的声速结合油管内的试油液面的声波回波时间，计算出油管内的试油液面深度，克服了油管内试油液面测量时没有回波参考物的缺点，使得测量结果更加精确、可靠，能够连续、快速、方便地检测试油液面，检测井筒内液面的连续变化情况，可获得地层的多种物性参数，得到地层压力恢复曲线，便于对油气层进行评价，同时井口检测仪小巧，安装方便，测量与控制分离，测量时使得现场工作人员远离了油井井口和节流管汇危险区域，降低了工作人员受到伤害的风险。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种钻完井、修井试油液面检测方法，其特征在于：利用钻完井、修井试油液面检测装置进行钻完井、修井试油液面检测，所述钻完井、修井试油液面检测装置包括安装在套管(27)的套管支管(25)上用于采集环空试油液面(31)位置的环空试油液面井口检测仪(26)、安装在油井(28)的油管(29)上用于采集油管试油液面(32)位置的油管试油液面井口检测仪(30)、以及均与环空试油液面井口检测仪(26)和油管试油液面井口检测仪(30)配合且远离油井(28)设置的试油液面监测器(35)，环空试油液面井口检测仪(26)通过第一电源数据线(33)与试油液面监测器(35)连接，油管试油液面井口检测仪(30)通过第二电源数据线(34)与试油液面监测器(35)连接，环空试油液面井口检测仪(26)和油管试油液面井口检测仪(30)的结构尺寸均相同；
环空试油液面井口检测仪(26)和油管试油液面井口检测仪(30)均包括防爆外壳(1)、穿过防爆外壳(1)的传输管以及设置在防爆外壳(1)内的声波测量机构和电气控制单元(11)，所述传输管由测试管(13)和放气管(15)组成，测试管(13)的侧壁上开设有与测试管(13)连通的声波接收气管(2)和测压孔(24)，声波接收气管(2)通过安装盖(18)封闭，安装盖(18)上开设有微音器安装孔(20)，测试管(13)上靠近声波接收气管(2)的位置处设置有与测试管(13)加工作制为一体的储气仓(21)，储气仓(21)上设置有进气孔(23)和储气仓出气管(22)，进气孔(23)上固定安装有伸出至防爆外壳(1)外且用于连接加气泵向储气仓(21)输入高压气体的进气管(7)，所述声波测量机构包括固定安装在储气仓出气管(22)出气端的外爆电磁阀(6)、设置在声波接收气管(2)内且卡装在微音器安装孔(20)上用于接收声波信号的微音器(4)、固定在测压孔(24)上的压力传感器(9)以及固定在测试管(13)与放气管(15)之间的内爆电磁阀(10)，微音器(4)靠近储气仓(21)的一侧与声波接收气管(2)之间设置有空腔，外爆电磁阀(6)远离储气仓出气管(22)的一端连接有导气管(5)，导气管(5)远离外爆电磁阀(6)的一端连接有伸入至所述空腔内的声波发射气管(19)；电气控制单元(11)为微控制器，微音器(4)和压力传感器(9)均与微控制器相接，外爆电磁阀(6)和内爆电磁阀(10)均由微控制器控制，放气管(15)伸出防爆外壳(1)的一端通过弯型废气连接管(36)与废气回收管连接；
环空试油液面井口检测仪(26)的测试管(13)伸出防爆外壳(1)的一端与套管支管(25)连通，油管试油液面井口检测仪(30)的测试管(13)伸出防爆外壳(1)的一端与油管(29)连通；
该方法包括以下步骤：
步骤一、同时探测套管和油管之间环空的液面数据以及油管内的试油液面数据：利用环空试油液面井口检测仪(26)向套管(27)和油管(29)之间环空发出环空次声波信号，所述环空次声波信号在套管(27)和油管(29)之间环空内经环空试油液面(31)、油管(29)和油管接箍反射形成环空回波信号，利用环空试油液面井口检测仪(26)中的微音器(4)接收所述环空回波信号，环空试油液面井口检测仪(26)内的微控制器采样所述环空回波信号，得到环空回波采样信号，并将环空回波采样信号发送至试油液面监测器(35)中；
同时，驱动油管试油液面井口检测仪(30)工作，利用油管试油液面井口检测仪(30)向油管(29)发出油管次声波信号，所述油管次声波信号在油管(29)内经油管试油液面(32)和油管(29)反射形成油管回波信号，利用油管试油液面井口检测仪(30)中的微音器(4)接收所述油管回波信号，油管试油液面井口检测仪(30)内的微控制器采样所述油管回波信号，得到油管回波采样信号，并将油管回波采样信号发送至试油液面监测器(35)中；
步骤二、计算套管和油管之间环空内环空回波信号声速和环空试油液面深度、获取油管内油管回波信号声速和油管试油液面深度：试油液面监测器(35)调用动液面计算模块获取套管和油管之间环空内环空回波信号声速vh和环空试油液面深度hh；
试油液面监测器(35)将环空回波信号声速vh赋予油管回波信号声速vy，并对油管回波采样信号进行数据归零，获取油管归零回波采样信号；再对油管归零回波采样信号滤波，得到油管归零回波滤波信号；通过查找油管内的试油液面位置的突变峰值和油管内的试油液面位置的采样点，获取动液面位置的采样时间ty；根据公式计算油管试油液面深度hy；
步骤三、多次重复步骤一至步骤二，获取规定时间段内多个油管试油液面深度数据；
步骤四、计算油管试油液面恢复速率：根据公式计算油管试油第n-1次测量的液面恢复速率vL,n-1，其中，hy,n为规定时间段内第n次测量的油管试油液面深度，hy,n-1为规定时间段内第n-1次测量的油管试油液面深度，Ty,n为规定时间段内第n次测量时间，Ty,n-1为规定时间段内第n-1次测量时间，n为测量次数且n为不小于2的正整数；
根据n测量获得n个油管试油液面深度数据和n-1个液面恢复速率数据，分别绘制规定时间段内油管试油液面深度变化曲线和油管试油液面恢复速率变化曲线；
步骤五、计算油管压力恢复速率：根据公式vP,n-1＝vL,n-1×ρ×g，计算油管内第n-1次测量的压力恢复速率vP,n-1，其中，ρ为油管试油时的油水混合物密度，g为重力加速度且g取9.8N/kg；
步骤六、油管试油液面、试油液面恢复速率和油管压力恢复速率结果显示及报警：试油液面监测器(35)内的主控器模块通过触摸屏显示油管试油液面、试油液面恢复速率和油管压力恢复速率结果，并将试油液面恢复速率与预先设置在主控器模块内的液面恢复速率阈值进行比对，将油管压力恢复速率与预先设置在主控器模块内的压力恢复速率阈值进行比对，当试油液面恢复速率或油管压力恢复速率超阈值时，试油液面监测器(35)及时报警提示。
2.按照权利要求1所述的一种钻完井、修井试油液面检测方法，其特征在于：所述试油液面监测器(35)包括壳体、设置在所述壳体上的七芯插座和触摸屏、以及设置在所述壳体内的电源模块和主控器模块，所述七芯插座包括第一七芯插座和第二七芯插座，触摸屏、第一七芯插座和第二七芯插座均与所述主控器模块连接，第一电源数据线(33)和第二电源数据线(34)均为七芯电缆；所述防爆外壳(1)上设置有七芯防爆插座(12)，第一电源数据线(33)的一端与第一七芯插座连接，第一电源数据线(33)的另一端与环空试油液面井口检测仪(26)的七芯防爆插座(12)连接，第二电源数据线(34)的一端与第二七芯插座连接，第二电源数据线(34)的另一端与油管试油液面井口检测仪(30)的七芯防爆插座(12)连接。
3.按照权利要求1所述的一种钻完井、修井试油液面检测方法，其特征在于：所述安装盖(18)与声波接收气管(2)接触的位置处设置有密封垫(17)。
4.按照权利要求1所述的一种钻完井、修井试油液面检测方法，其特征在于：所述微音器(4)的信号接收端和声波发射气管(19)的信号输出端均与测试管(13)的内壁齐平。
5.按照权利要求1所述的一种钻完井、修井试油液面检测方法，其特征在于：所述放气管(15)通过法兰盘(14)固定安装在防爆外壳(1)上。
6.按照权利要求1所述的一种钻完井、修井试油液面检测方法，其特征在于：所述储气仓(21)布设在声波接收气管(2)与测压孔(24)之间。
7.按照权利要求1所述的一种钻完井、修井试油液面检测方法，其特征在于：所述防爆外壳(1)内安装有用于安装外爆电磁阀(6)的安装板(8)。
8.按照权利要求1所述的一种钻完井、修井试油液面检测方法，其特征在于：所述弯型废气连接管(36)为弧形废气连接管或L形废气连接管。
9.按照权利要求1所述的一种钻完井、修井试油液面检测方法，其特征在于：步骤一中环空试油液面井口检测仪(26)向套管(27)和油管(29)之间环空发出环空次声波信号前，采用环空试油液面井口检测仪(26)内压力传感器(9)采集与套管支管(25)连通的测试管(13)内的压力值，当压力值低于预设的压力阈值时，选择外爆的工作模式测量环空试油液面(31)位置：保持环空试油液面井口检测仪(26)内的内爆电磁阀(10)关闭，采用加气泵为环空试油液面井口检测仪(26)内的储气仓(21)输送高压气体，通过导通环空试油液面井口检测仪(26)内的外爆电磁阀(6)，高压气体向环空试油液面井口检测仪(26)内的测试管(13)内发出次声波；
当压力值不低于预设的压力阈值时，选择内爆的工作模式测量环空试油液面(31)位置：环空试油液面井口检测仪(26)内的内爆电磁阀(10)开启，通过环空试油液面井口检测仪(26)内的放气管(15)泄气向对应的测试管(13)内发出次声波；
步骤一中油管试油液面井口检测仪(30)向油管(29)发出油管次声波信号前，采用油管试油液面井口检测仪(30)内压力传感器(9)采集与油管(29)连通的测试管(13)内的压力值，当压力值低于预设的压力阈值时，选择外爆的工作模式测量油管试油液面(32)位置；当压力值不低于预设的压力阈值时，选择内爆的工作模式测量油管试油液面(32)，油管试油液面井口检测仪(30)外爆的工作模式和内爆的工作模式与环空试油液面井口检测仪(26)对应的外爆的工作模式和内爆的工作模式相同。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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