CN110566187A - 火驱注气井吸气剖面测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种火驱注气井吸气剖面测试装置及方法，其中，该装置包括：多个发声装置，每一发声装置设置在隔热油管上的位于每一油层上方或下方的位置，用于在气体通过时，发出声音信号；吸气剖面测试仪，用于在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发出；地面控制系统，与吸气剖面测试仪连接，用于接收各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号转换为电信号，根据电信号确定每个发声装置处的气体流量，根据气体流量，确定各油层的吸气比例。上述技术方案实现了火驱注气方式的各油层的吸气比例的测试。

Description

火驱注气井吸气剖面测试装置及方法

技术领域

本发明涉及石油行业火驱注气井吸气剖面测试技术领域，特别涉及一种火驱注气井吸气剖面测试装置及方法。

背景技术

目前，随着油田行业火驱油的发展，注气井越来越多，传统的注气井吸气剖面测试方法采用涡轮、热式质量测试等接触式测试方法。其中有一种火驱注气方式是将油管及隔热油管下入油层底部，然后注气，此时气体将由下往上进入油层。这种注气方式的效果十分好，但是会给吸气剖面的测试带来了诸多不便，因为有油管或隔热油管阻隔，采用传统的方法无法进行各层吸气剖面的测试。

发明内容

本发明实施例提供了一种火驱注气井吸气剖面测试装置，用以实现火驱注气方式的各油层的吸气比例的测试，该装置包括：

多个发声装置，每一发声装置设置在隔热油管上的位于每一油层上方或下方的位置，用于在气体通过时，发出声音信号；

吸气剖面测试仪，用于在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发出；

地面控制系统，与所述吸气剖面测试仪连接，用于接收所述各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号转换为电信号，根据电信号确定每个发声装置处的气体流量，根据气体流量，确定各油层的吸气比例。

本发明实施例还提供了一种火驱注气井吸气剖面测试方法，用以实现火驱注气方式的各油层的吸气比例的测试，该方法包括：

多个发声装置在气体通过时，发出声音信号；

吸气剖面测试仪在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发出；

地面控制系统接收所述各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号转换为电信号，根据电信号确定每个发声装置处的气体流量，根据气体流量，确定各油层的吸气比例。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述火驱注气井吸气剖面测试方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述火驱注气井吸气剖面测试方法的计算机程序。

本发明实施例提供的技术方案通过设置多个发声装置，在气体通过时，发出声音信号，吸气剖面测试仪在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发送至地面控制系统，地面控制系统将各个发声装置的声音信号转换为电信号，根据电信号确定每个发声装置处的气体流量，根据气体流量，确定各油层的吸气比例，实现了在油管内测试油管外各油层的吸气比例。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中火驱注气井吸气剖面测试装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中发声装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中条状薄板分布结构示意图；

图4是本发明实施例中气体通道的结构示意图；

图5是本发明实施例中吸气剖面测试仪的结构示意图；

图6是本发明实施例中火驱注气井吸气剖面测试方法的流程示意图；

图7是本发明实施例中测试曲线示意图。

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明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在介绍本发明实施例提供的技术方案之前，首先介绍本发明实施例中涉及的专业名词：

1、火驱注气方式：火驱注气方式有很多种，比如隔热油管在油层上面的笼统注气，比如分层注气等等。不同火驱注气方式的成本不一样，效果也不一样。该名词的含义是：在火驱中，采用的注气的方式。

2、吸气剖面：注气时，由于一个油井有多个油层，每个油层的吸入气体的含量百分比不一样。吸气剖面是指各油层的吸气比例，也可以叫气体的注入剖面、注入比例。

发明人发现：火驱注气方式是将油管及隔热油管下入油层底部，然后注气，此时气体将由下往上进入油层，气流方向如图1中箭头所示。这种注气方式的效果十分好，但是会给吸气剖面的测试带来了诸多不便。因为有油管或隔热油管阻隔，采用传统的方法无法进行各层吸气剖面的测试。

由于发明人发现了上述技术问题，提出了一种测试油管外吸气剖面的方法，可以实现在油管内测试油管外各油层的吸气比例。该方案采用将气体流速信号转换为声音信号，再将声音信号转换为电信号，由仪器测试电信号，从而确定声音信号的大小，最终确认气体流速及流量的大小。采用的详细方法是将发声装置接在油管上，按照油层情况，设计将发声装置置于油层的上下部，当气流通过发声装置时，由于气流作用，会使发声装置发声，气体流速越大，声音分贝越高，之后将吸气剖面测试仪下入油管中，仪器采集各发声装置的声音信号，将声音信号接收后转换为电信号进行测试，由电信号确定气体流速的大小，最终确定各油层的吸气比例。下面对该吸气剖面测试的方案进行详细介绍如下。

图1是本发明实施例中火驱注气井吸气剖面测试装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：

多个发声装置11，每一所述发声装置11设置在隔热油管12上的位于每一油层上方或下方的位置，用于在气体通过时，发出声音信号；

吸气剖面测试仪14，用于在被依次下放至隔热油管12内位于各个发声装置11处时，采集气体通过时各个发声装置11的声音信号，将各个发声装置11的声音信号发出；

地面控制系统7，与所述吸气剖面测试仪14连接，用于接收所述各个发声装置11的声音信号，将各个发声装置11的声音信号转换为电信号，根据电信号确定每个发声装置11处的气体流量，根据气体流量，确定各油层的吸气比例。

具体实施时，每一发声装置11设置在隔热油管12上的位于每一油层上方或下方的位置，即每一油层层位的上方和下方均设置有发声装置11，举一例来说明如何测得每一油层的吸气量，例如测试3号油层的吸气量，如图1所示，气流从隔热油管出口下面向上流动(如图1中箭头方向所示)，第一个发声装置(位于3号油层下方的发声装置)时声音信号的大小，与流经第二个发声装置(位于2号油层和3号油层之间的发声装置)的声音信号的大小通过吸气剖面测试仪14采集至地面控制系统7，地面控制系统7将这两个发声装置的声音信号转换为电信号，根据电信号确定该两个发声装置处的气体流量，根据气体流量，确定该油层的吸气量，例如将这两个声音信号做比较，到第二个发声装置的气流量小了多少，就证明3号油层吸收了多少气流量。其他油层的吸气量确定请参照3号油层的吸气量确定方法，在此不再赘述。在确定了每个油层的吸气量之后，每个油层的吸气量的比值就是各个油层的吸气比例。

本发明实施例提供的技术方案：通过设置多个发声装置，在气体通过时，发出声音信号，吸气剖面测试仪在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发送至地面控制系统，地面控制系统将各个发声装置的声音信号转换为电信号，根据电信号确定每个发声装置处的气体流量，根据气体流量，确定各油层的吸气比例，实现了在油管内测试油管外各油层的吸气比例。

在一个实施例中，如图2所示，上述发声装置11可以包括：

发声短节本体；该发声短节本体的一端设置有与第一隔热油管段一端的公扣匹配的母扣1；该发声短节本体的另一端设置有与第二隔热油管段一端的母扣匹配的公扣6；

发声单元3，固定在上述发声短节本体上；该发声单元上沿着隔热油管轴向设置有气体通道；该气体通道包括设置在靠近上述公扣6的一端的气体入口4，以及靠近上述母扣1一端的气体出口5；上述发声单元3用于在气体通过所述气体通道时，发出声音信号。

具体实施时，发声装置与隔热油管的连接方式可以为将隔热油管分成多个隔热油管段，每个隔热油管段与发声装置连接，例如，第一隔热油管段一端的公扣与发声短节本体的一端的母扣1连接，发声短节本体的另一端的公扣6与第二隔热油管段一端的母扣连接，这样依次连接。上述公扣母扣连接方式可以是螺纹方式，也可以是卡扣方式。当然，发生装置的设置方式不限于该种连接方式，例如也可以是：隔热油管不分段，一整个隔热油管外表面上分别套设有该发声装置，每个发声装置可以根据实际工作需要，通过固定装置固定在隔热油管外表面上的各个位置处，也可以是通过螺纹连接的方式设置在隔热油管上。

具体实施时，发声单元可以采用螺丝与螺帽固定在发声短节本体上。

具体实施时，可以根据油层层位分布特点，将发声装置11分布于各油层之间的位置，具体地，按照油井实际层位情况，在套管9中，将发声装置11与隔热油管12经过组合之后下入井中，使油层上下都有发声装置，且在油层之间的发声装置尽量位于两油层之间较中间的位置，这样可以获得较为精确和稳定的测试结果。之后下入封隔器10，之后下入油管13直至井口，安装好地面装置之后，对井进行注气。待注气稳定后，测试车(地面控制系统7)中的电缆8连接吸气剖面测试仪14，下入井中进行测试。

在一个实施例中，如图3所示，上述发声装置还可以包括：条状薄板2，均匀设置在上述发声短节本体上。

具体实施时，图3是本发明实施例中条状薄板分布示意图，也是本发明另一实施例中发声装置的结构示意图，如图3所示，薄板呈条状，均匀地分布在发声短节本体上，可以较大将发声单元3产生的声音传播至隔热油管内，保证测试的快速进行和稳定性。

在一个实施例中，上述气体入口4的数目可以有八个；上述气体出口5的数目可以有八个。

具体实施时，上述气体通道可以是可以是八对气体入口4和八对气体出口5构成的气体通道45，如图4所示，发声单元3沿隔热油管轴向上均匀地分布着八对气体入口4及气体出口5，入口与出口一一对应，气体从入口进入后经过发声单元，产生声音后，由出口出去，继续上行。

在一个实施例中，上述发声单元3的外径比隔热油管12的外径大0.8英寸至1.5英寸。

经过发明人的大量实验表明，发声单元3的外径比隔热油管12的外径大0.8英寸至1.5英寸，可以起到一定的集流作用，从而放大声音信号，保证测试的快速进行和稳定性。

在一个实施例中，上述发声单元3的外径比隔热油管12的外径大1英寸。

经过发明人的大量实验表明，发声单元3的外径比隔热油管12的外径大1英寸，可以更好地起到一定的集流作用，从而放大声音信号，更加地保证测试的快速进行和稳定性。

在一个实施例中，如图5所示，上述吸气剖面测试仪可以包括：微控制器，以及与所述微控制器连接的自然伽马测试单元(如图5中的自然伽马测试)、磁定位测试单元(如图5中的磁定位测试)和声音测试单元(如图5中的声音测试)；其中：

自然伽马测试单元，用于在微控制器控制下，根据自然伽马测试结果，获取当前深度位置信息；

磁定位测试单元，用于在微控制器控制下，确定所述发声装置11的位置信息；

声音测试单元，用于在微控制器控制下，根据各发声装置11的位置信息和当前深度位置信息，采集气体通过时各个发声装置的声音信号；

通信模块，用于在微控制器控制下，将各个发声装置的声音信号发出。

具体实施时，如图5所示，吸气剖面测试仪可以包括通信模块、微控制器、声音测试、压力测试、磁定位测试、自然伽马测试、温度测试。地面控制系统通过电缆与吸气剖面测试仪通信，并给吸气剖面测试仪提供电源。微控制器通过通信模块与地面进行双向通信，例如接收地面控制系统7发来的各种控制信号(控制下放的速度距离，每个发生装置处的测试时间等等)，也可以是将各个单元的测试结果传输至地面控制系统7。自然伽马测试用来进行深度的定位，可以准确的进行深度定位，磁定位测试用来测试油管及隔热油管的节箍(发生装置的位置信息)。温度、压力测试是常规测试项目，声音测试用来进行气体流速的测试，最终确定各层吸气比例。

在一个实施例中，上述吸气剖面测试仪还可以包括：

温度测试单元(如图5中的温度测试)，与所述微控制器连接，用于在微控制器控制下，测试各发声装置11处的温度信息；

压力测试单元(如图5中的压力测试)，与所述微控制器连接，用于在微控制器控制下，测试各发声装置11处的压力信息；

所述通信模块还用于将所述温度信息和压力信息发出；

所述地面控制系统还用于接收所述温度信息和压力信息，根据电信号、温度信息和压力信息，确定各油层的吸气比例。

具体实施时，在测试个发声装置的声音信号，还综合了温度信息和压力信息，得出各油层的吸气比例更加精确。

在一个实施例中，上述地面控制系统还可以用于发送定点时间控制信号；上述定点时间控制信号可以包括：在每一发声装置测量的时间为4至6分钟；

上述通信模块还可以用于接收所述定点时间控制信号，将定点时间控制信号发送至微控制器；

微控制器根据定点时间控制信号，控制吸气剖面测试仪在每一发声装置测量的时间为4至6分钟。

经过发明人的大量实验表明，控制吸气剖面测试仪在每一发声装置测量的时间为4至6分钟，可以获得稳定精确的声音信号。具体实施时，测量的时间为5分钟，可以获得更加稳定精确的声音信号。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种火驱注气井吸气剖面测试方法，如下面的实施例。由于火驱注气井吸气剖面测试方法与火驱注气井吸气剖面测试装置的解决问题的原理相似，因此该火驱注气井吸气剖面测试方法的实施可以参见火驱注气井吸气剖面测试装置实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图6是本发明实施例中火驱注气井吸气剖面测试方法的流程示意图，如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤101：多个发声装置在气体通过时，发出声音信号；

步骤102：吸气剖面测试仪在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发出；

步骤103：地面控制系统接收各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号转换为电信号，根据电信号确定每个发声装置处的气体流量，根据气体流量，确定各油层的吸气比例。

在一个实施例中，吸气剖面测试仪在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发出，可以包括：

自然伽马测试单元在微控制器控制下，根据自然伽马测试结果，获取当前深度位置信息；

磁定位测试单元在微控制器控制下，确定所述发声装置的位置信息；

声音测试单元在微控制器控制下，根据各发声装置的位置信息和当前深度位置信息，采集气体通过时各个发声装置的声音信号；

通信模块在微控制器控制下，将各个发声装置的声音信号发出。

在一个实施例中，吸气剖面测试仪在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发出，还可以包括：

温度测试单元在微控制器控制下，测试各发声装置11处的温度信息；

压力测试单元在微控制器控制下，测试各发声装置11处的压力信息；

通信模块将所述温度信息和压力信息发出；

地面控制系统还接收所述温度信息和压力信息，根据电信号、温度信息和压力信息，确定各油层的吸气比例。

下面结合附图7举一实施，以便于理解本发明如何实施。

图7为测试曲线示意图。通过自然伽马测试可以较准确的将吸气剖面测试仪下放至油层段上面约20-30m的距离，其中，将吸气剖面测试仪下放至油层段上面约20-30m的距离，该距离可以获得精确稳定的测试结果，当然，其中的距离并不是特指20-30m，可以根据实际情况有所调整。

之后，降低仪器下放速度，并将仪器以较低的匀速将仪器下放至隔热油管出口下面1m以内，其中，将仪器以较低的匀速将仪器下放至隔热油管出口下面1m以内可以获得精确稳定的测试结果，当然，其中的距离并不是特指1m以内，可以根据实际情况有所调整，从而完成了油层段声音(或流量)剖面的测试，其剖面测试效果图应该类似图7所示。图7中箭头所指波峰，为发声装置声音最强处，图中从左向右深度逐渐变大，最左边波峰为图1中1号油层上部的发声装置，最右边最高波峰处为图1中3号油层下部的发声装置。

为准确测试各层吸气比例，上提吸气剖面测试仪至1号油层段之上声波最强处，对声波强度进行定点测试大约5分钟，并保存测试数据。之后依次下放至各发声装置声波最强处进行定点测试大约5分钟，定点测试5分钟可以获得精确稳定的测试结果，当然，并不是特指5分钟，可以根据实际情况有所调整，并保存数据。

测试完毕后，对各发声装置处定点测试数据进行滤波及平均处理，即可得到发声装置处的流量值大小，之后根据声音变化的大小程度来计算各层的吸气比例。图7中测试曲线示意图只是示意波峰从左往右逐渐变高，而波谷则不一定从左往右逐渐变高，在声波测试曲线的波峰处，进行定点测试，然后根据定点测试的值来计算流量的差值大小，最终确定各油层的吸气比例。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述火驱注气井吸气剖面测试方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述火驱注气井吸气剖面测试方法的计算机程序。

本发明实施提供的技术方案的有益技术效果为：本发明实施例提供的技术方案适用于石油行业火驱注气井吸气剖面测试，可以实现在油管内测试油管外各油层的吸气比例。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。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 (13)

1.一种火驱注气井吸气剖面测试装置，其特征在于，包括：

多个发声装置(11)，每一所述发声装置(11)设置在隔热油管(12)上的位于每一油层上方或下方的位置，用于在气体通过时，发出声音信号；

吸气剖面测试仪(14)，用于在被依次下放至隔热油管(12)内位于各个发声装置(11)处时，采集气体通过时各个发声装置(11)的声音信号，将各个发声装置(11)的声音信号发出；

地面控制系统(7)，与所述吸气剖面测试仪(14)连接，用于接收所述各个发声装置(11)的声音信号，将各个发声装置(11)的声音信号转换为电信号，根据电信号确定每个发声装置(11)处的气体流量，根据气体流量，确定各油层的吸气比例。

2.如权利要求1所述的火驱注气井吸气剖面测试装置，其特征在于，所述发声装置(11)包括：

发声短节本体；所述发声短节本体的一端设置有与第一隔热油管段一端的公扣匹配的母扣(1)；所述发声短节本体的另一端设置有与第二隔热油管段一端的母扣匹配的公扣(6)；

发声单元(3)，固定在所述发声短节本体上；所述发声单元上沿着隔热油管轴向设置有气体通道；所述气体通道包括设置在靠近所述公扣(6)的一端的气体入口(4)，以及靠近所述母扣(1)一端的气体出口(5)；所述发声单元(3)用于在气体通过所述气体通道时，发出声音信号。

3.如权利要求2所述的火驱注气井吸气剖面测试装置，其特征在于，所述发声装置还包括：条状薄板(2)，均匀设置在所述发声短节本体上。

4.如权利要求2所述的火驱注气井吸气剖面测试装置，其特征在于，所述气体入口(4)的数目有八个；所述气体出口(5)的数目有八个。

5.如权利要求2所述的火驱注气井吸气剖面测试装置，其特征在于，所述发声单元(3)的外径比隔热油管(12)的外径大0.8英寸至1.5英寸。

6.如权利要求5所述的火驱注气井吸气剖面测试装置，其特征在于，所述发声单元(3)的外径比隔热油管(12)的外径大1英寸。

7.如权利要求1所述的火驱注气井吸气剖面测试装置，其特征在于，所述吸气剖面测试仪包括：微控制器，以及与所述微控制器连接的自然伽马测试单元、磁定位测试单元和声音测试单元；其中：

自然伽马测试单元，用于在微控制器控制下，根据自然伽马测试结果，获取当前深度位置信息；

磁定位测试单元，用于在微控制器控制下，确定所述发声装置(11)的位置信息；

声音测试单元，用于在微控制器控制下，根据各发声装置(11)的位置信息和当前深度位置信息，采集气体通过时各个发声装置的声音信号；

通信模块，用于在微控制器控制下，将各个发声装置的声音信号发出。

8.如权利要求7所述的火驱注气井吸气剖面测试装置，其特征在于，所述吸气剖面测试仪还包括：

温度测试单元，与所述微控制器连接，用于在微控制器控制下，测试各发声装置(11)处的温度信息；

压力测试单元，与所述微控制器连接，用于在微控制器控制下，测试各发声装置(11)处的压力信息；

所述通信模块还用于将所述温度信息和压力信息发出；

所述地面控制系统还用于接收所述温度信息和压力信息，根据电信号、温度信息和压力信息，确定各油层的吸气比例。

9.如权利要求7所述的火驱注气井吸气剖面测试装置，其特征在于，所述地面控制系统还用于发送定点时间控制信号；所述定点时间控制信号包括：在每一发声装置测量的时间为4至6分钟；

所述通信模块还用于接收所述定点时间控制信号，将定点时间控制信号发送至所述微控制器；

微控制器根据所述定点时间控制信号，控制吸气剖面测试仪在每一发声装置测量的时间为4至6分钟。

10.一种火驱注气井吸气剖面测试方法，其特征在于，包括：

多个发声装置在气体通过时，发出声音信号；

吸气剖面测试仪在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发出；

地面控制系统接收所述各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号转换为电信号，根据电信号确定每个发声装置处的气体流量，根据气体流量，确定各油层的吸气比例。

11.如权利要求10所述的火驱注气井吸气剖面测试方法，其特征在于，吸气剖面测试仪在被依次下放至隔热油管内位于各个发声装置处时，采集气体通过时各个发声装置的声音信号，将各个发声装置的声音信号发出，包括：

自然伽马测试单元在微控制器控制下，根据自然伽马测试结果，获取当前深度位置信息；

磁定位测试单元在微控制器控制下，确定所述发声装置的位置信息；

声音测试单元在微控制器控制下，根据各发声装置的位置信息和当前深度位置信息，采集气体通过时各个发声装置的声音信号；

通信模块在微控制器控制下，将各个发声装置的声音信号发出。

12.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求10至11任一所述方法。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求10至11任一所述方法的计算机程序。