CN112177597B - 井筒液面监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井筒液面监测装置。井筒液面监测装置包括用于接收反射波的微音器，还包括依次连接的井筒套管接头、进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀；泄压电磁阀具有用于与外部大气或气体处理装置相通的泄压阀出口；井筒液面监测装置还包括进气侧气压传感器、出口侧气压传感器，井筒液面监测装置还包括控制器，进气侧气压传感器和出口侧气压传感器与控制器信号连接，进气电磁阀和泄压电磁阀与控制器控制连接。通过控制器分别控制进气电磁阀与泄压电磁阀的开闭，从而控制中间气室的压力，能够精确控制进气电磁阀的进口侧和出口侧之间的压差为设定压差，设定压差能够与高信噪比声波信号对应，保证对液面的监测精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种井筒液面监测装置。
背景技术
高含硫气田地质储量丰富，高压高含硫产液气井开发过程中，长期连续监测井筒液面深度对于高压产液气井工作制度的调整、措施的制定具有重要的指导意义。现有技术中采用回声法对高压连续液面进行监测，通过控制单个电磁阀瞬时开启释放套管气以产生声波信号，声波信号沿着井筒向井底传播，接触到液面后反射回井口，井口设有用于接收反射波的高精度微音器，通过对声波在筒体内的传播时间进行分析处理，可以获得井筒液面深度,具体的液面监测装置如授权公告号为CN206804063U，授权公告日为2017年12月26日的中国实用新型专利公开的一种油井压力恢复测试装置及系统。
但是现有技术中的液面监测装置无法实现对进气电磁阀内外压差的精确控制、监测精度低。
授权公告号为CN205823269U，授权公告日为2016年12月21日的中国实用新型专利公开了一种多功能油井液面自动监测装置，通过压力器传感器判断油井内的压力，如果油井内无压或低压，通过压缩机对与进气电磁阀连通的储气罐加压，使进气电磁阀内外的压差达到设定值后再开启电磁阀，使井口处的空气瞬间发生压缩以产生预定波段的声波信号。如果油井内压力较高，直接开放进气电磁阀，使井口处的空气瞬间发生膨胀，产生声波信号。
上述多功能油井液面自动监测装置在针对无压或低压油井时，能够实现对电磁阀内外压差的精确控制，保证液面监测的精度，但是对于高压井，仍无法实现对磁阀内外压差的精确控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井筒液面监测装置，用以解决现有技术中的液面监测装置无法实现测试压差的精确控制、液面监测精度低的问题。
为实现上述目的，本发明的井筒液面监测装置的技术方案是：井筒液面监测装置，包括用于接收反射波的微音器，还包括依次连接的井筒套管接头、进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀；
井筒套管接头，用于与待监测井口连接以连通套管气；
进气电磁阀的进气阀进口与井筒套管接头相通，中间气室串联在进气电磁阀与泄压电磁阀之间，泄压电磁阀具有用于与外部大气或气体处理装置相通的泄压阀出口；
井筒液面监测装置还包括进气侧气压传感器、出口侧气压传感器，进气侧气压传感器和出口侧气压传感器分别用于检测进气电磁阀的进口侧压力和出口侧压力；
井筒液面监测装置还包括控制器，进气侧气压传感器和出口侧气压传感器与控制器信号连接，进气电磁阀和泄压电磁阀与控制器控制连接，以在工作时先关闭泄压电磁阀、开启进气电磁阀，在中间气室的压力与井口压力相等后，关闭进气电磁阀、打开泄压电磁阀，进气侧气压传感器、出口侧气压传感器对应监测进气电磁阀的进口侧和出口侧压力，在进气电磁阀进口侧和出口侧压差达到测试要求时，控制器控制泄压电磁阀关闭并开启进气电磁阀进行激发。
本发明的井筒液面监测装置的有益效果是：通过控制器分别控制进气电磁阀与泄压电磁阀的开闭，从而控制中间气室的压力，能够精确控制进气电磁阀的进口侧和出口侧之间的压差为设定压差，设定压差能够与高信噪比声波信号对应，保证对液面的监测精度。
进一步的，所述进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀之间通过螺纹结构可拆连接。
其有益之处在于，便于拆装和维护。
进一步的，所述微音器串联在进气电磁阀与井筒套管接头之间。
其有益之处在于，能够采用较小的井筒套管接头，微音器通过与井筒套管接头连接的过气管路与油井连通，利于声波信号的反射波传递至微音器中。
进一步的，井筒液面监测装置包括密封箱体，所述进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀设置在密封箱体内，所述泄压电磁阀出口引出密封箱体外。
其有益之处在于，对进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀进行保护，减小井口处的高硫气体对进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀的危害，有利于隔离监测时产生的噪音。
进一步的，井筒液面监测装置包括甲烷传感器，甲烷传感器用于检测密封箱体内和/或密封箱体外的甲烷浓度，甲烷传感器与控制器控制连接。
其有益之处在于，能够检测天然气是否泄漏，便于工作人员在天然气泄漏时迅速作出应变措施。
进一步的，井筒液面监测装置包括电动阀，电动阀串联在进气电磁阀与井筒套管接头之间，电动阀与控制器控制连接，用于开关套管接头与进气电磁阀之间的连通。
其有益之处在于，在天然气泄漏时阻断进气电磁阀及其后端的设备与油井的连通并停止检测，利于保证设备和人员的安全。
进一步的，所述密封箱体的外部设有电路模块安装盒，模块安装盒内设有电源、通信模块和所述控制器。
其有益之处在于，电源、通信模块和所述控制器能够与连通套管气的结构分隔开，有利于提高监测装置的安全性，并且，可以减小密封箱体的体积。
附图说明
图1为本发明的井筒液面监测装置的具体实施例的结构示意图；
图2为本发明的井筒液面监测装置的具体实施例的流程图；
图中：1、密封箱体，2、进气电磁阀，3、泄压电磁阀，4、中间气室，5、微音器，6、模块安装盒，7、甲烷传感器，8、井筒套管接头，9、电动阀，10、过滤器，11、压力表,12、泄压阀出口，13、数据远传防爆天线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的井筒液面监测装置的一种具体实施例，如图1所示，井筒液面监测装置包括密封箱体1、用于接收反射波的微音器5和用于与待监测井口连通以连通套管气的井筒套管接头8，密封箱体1中依次螺纹连接有进气电磁阀2、中间气室4和泄压电磁阀3，微音器5串联在进气电磁阀2与井筒套管接头8之间，井筒套管接头8处设有压力表11。
进气电磁阀2和泄压电磁阀3均为高压抗硫中空常闭式电磁阀，进气电磁阀2的进气阀进口与井筒套管接头8相通，中间气室4串联在进气电磁阀2与泄压电磁阀3之间，泄压电磁阀3具有引出密封箱体1外的泄压阀出口12，泄压阀出口12通过气体管路与碱液容器连通以对泄压电磁阀3排出的套管气作无害化处理，碱液容器及碱液容器中的碱性液体构成气体处理装置。
井筒液面监测装置还包括进气侧气压传感器、出口侧气压传感器，进气侧气压传感器位于进气电磁阀2的进气侧，出口侧气压传感器位于进气电磁阀2的出气侧，进气侧气压传感器和出口侧气压传感器分别用于检测进气电磁阀2的进口侧压力和出口侧压力（进气侧气压传感器和出口侧气压传感器图中未示出，）；进气电磁阀2的进口侧压力为井口处的压力，进气电磁阀2的出口侧压力为中间气室4的压力。
密封箱体1的外部设有模块安装盒6和数据远传防爆天线13，模块安装盒6内设有电源、通信模块和控制器，进气侧气压传感器和出口侧气压传感器与控制器信号连接，进气电磁阀2和泄压电磁阀3与控制器控制连接。
井筒液面监测装置包括甲烷传感器7和电动阀9，甲烷传感器7用于检测密封箱体1外的甲烷浓度，甲烷传感器7与控制器控制连接。电动阀9串联在进气电磁阀2与井筒套管接头8之间，电动阀9与控制器控制连接，用于开关套管接头8与进气电磁阀2之间的连通。电动阀9与井筒套管接头8之间设有过滤器10，用于过滤套管气中的杂质，利于防止电动阀9及电动阀9下游的零部件产生堵塞。
本发明的井筒液面监测装置的工作原理如下：如图2所示，先关闭泄压电磁阀3、开启进气电磁阀2，中间气室4通过进气电磁阀2与井口连通，中间气室4内的压力低于井口处的压力，井口处的气体通过进气电磁阀2进入中间气室4中对中间气室4充压。当中间气室4内的压力与井口处的压力相等时，关闭进气电磁阀2、打开泄压电磁阀3，使中间气室4内的气体通过泄压电磁阀3缓慢泄放气体处理装置中，泄压过程中中间气室4内的压力缓慢降低。泄压过程中进气侧气压传感器、出口侧气压传感器实时将进气电磁阀2的进口侧压力和出口侧压力传输至处理器中，处理器对接收到的信号进行分析处理以对进气电磁阀2的进口侧和出口侧的压差进行实时监控。进气电磁阀2的进口侧和出口侧的压差达到测试要求时，控制器控制泄压电磁阀3关闭并开启进气电磁阀2进行激发，此时中间气室4的压力低于井口压力，井口处的气体在压力的作用下通过进气电磁阀2进入中间气室4，井筒套管接头8的气体瞬间膨胀发出声波信号。声波信号沿着井筒向下传播，接触到液面后产生发射波，反射波经井筒向上传播至井口处由微音器5接收。微音器5接收到反射波时向处理器发出信号，处理器得到微音器5接收到反射波的时间，处理器对进气电磁阀2的激发时间以及微音器5接收到反射波的时间进行处理并结合公式进行计算，得出液面深度的数据。
甲烷传感器7把甲烷气体的浓度转换为电压信号传送至处理器，处理器对接收到的电压信号进行处理和分析，判断甲烷气体的浓度是否超标，如果超标，处理器发出关闭前端电动阀9、电磁阀2和电磁阀3命令，暂停液面监测并立刻发出警告，确保高压高含硫气井长时间连续液面监测的施工安全。
其他实施例中，泄压电磁阀的泄压阀出口也可以直接与外部大气连通。
其他实施例中，进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀之间也可以采用螺纹连接以外的形式，例如，焊接。
本实施例中，微音器5设置在进气电磁阀2与井筒套管接头8之间，其他实施例中，微音器也可以设置在其他位置，例如，井口处的井壁上。
其他实施例中，也可以不设置密封箱体，将进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀设置在非密封性的壳体中，或安装在安装组座上。
本实施例中，甲烷传感器7用于检测密封箱体1外的甲烷浓度，在其他实施例中，甲烷传感器也可以同时检测密封箱体内外的甲烷浓度，或者，甲烷传感器仅检测密封箱体内的甲烷浓度。
其他实施例中，可以不设置电动阀，当甲烷浓度超标时，处理器控制进气电磁阀关闭，或者发出警报，通知操作人员进行处理。
其他实施例中，可以不设置电路模块安装盒，控制器及电源和通信模块可以设置在密封壳体中。
Claims (7)
1.井筒液面监测装置，包括用于接收反射波的微音器，其特征在于：还包括依次连接的井筒套管接头、进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀；
井筒套管接头，用于与待监测井口连接以连通套管气；
进气电磁阀的进气阀进口与井筒套管接头相通，中间气室串联在进气电磁阀与泄压电磁阀之间，泄压电磁阀具有用于与外部大气或气体处理装置相通的泄压阀出口；
井筒液面监测装置还包括进气侧气压传感器、出口侧气压传感器，进气侧气压传感器和出口侧气压传感器分别用于检测进气电磁阀的进口侧压力和出口侧压力；
井筒液面监测装置还包括控制器，进气侧气压传感器和出口侧气压传感器与控制器信号连接，进气电磁阀和泄压电磁阀与控制器控制连接，以在工作时先关闭泄压电磁阀、开启进气电磁阀，在中间气室的压力与井口压力相等后，关闭进气电磁阀、打开泄压电磁阀，进气侧气压传感器、出口侧气压传感器对应监测进气电磁阀的进口侧和出口侧压力，在进气电磁阀进口侧和出口侧压差达到测试要求时，控制器控制泄压电磁阀关闭并开启进气电磁阀进行激发。
2.根据权利要求1所述的井筒液面监测装置，其特征在于：所述进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀之间通过螺纹结构可拆连接。
3.根据权利要求1或2所述的井筒液面监测装置，其特征在于：所述微音器串联在进气电磁阀与井筒套管接头之间。
4.根据权利要求1或2所述的井筒液面监测装置，其特征在于：井筒液面监测装置包括密封箱体，所述进气电磁阀、中间气室和泄压电磁阀设置在密封箱体内，所述泄压电磁阀出口引出密封箱体外。
5.根据权利要求4所述的井筒液面监测装置，其特征在于：井筒液面监测装置包括甲烷传感器，甲烷传感器用于检测密封箱体内和/或密封箱体外的甲烷浓度，甲烷传感器与控制器控制连接。
6.根据权利要求5所述的井筒液面监测装置，其特征在于：井筒液面监测装置包括电动阀，电动阀串联在进气电磁阀与井筒套管接头之间，电动阀与控制器控制连接，用于开关套管接头与进气电磁阀之间的连通。
7.根据权利要求4所述的井筒液面监测装置，其特征在于：所述密封箱体的外部设有电路模块安装盒，模块安装盒内设有电源、通信模块和所述控制器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 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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