CN112502694A - 一种测算油井动液面的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田技术领域,具体涉及一种测算油井动液面的系统及方法。本发明通过油管、套管、泵筒、细钢管、传压筒、测压装置、控制柜、控氮装置、电缆和井场RTU有机组合成测算油井动液面的系统。本发明不发射声波,没有易损件,不采用套管气,克服了传统声波法测量装置在使用时,每次测量都需要携带气瓶、测量仪,在井口拆装工作量较为繁琐的问题,可靠性、安全性较高。本发明实时采集,还能够将采集的信号传递到井场RTU,实现了井场无人值守及现单井的实时远程控制,实现油井的自动化智能间开。本发明通过实时监控动液面实现单井最优开采,及时调整开采参数,提高了单井系统效率。
Description
技术领域
本发明属于油田采油工艺技术领域,具体涉及一种测算油井动液面的系统及方法。
背景技术
抽油井正常生产过程中测得的油套管环形空间中的液面深度叫动液面。测液面的目的是为了了解油井的液面高度,确定泵挂深度,分析深井泵工作情况及油井供液能力,并根据液面的高低和液体的相对密度,来确定抽油泵的沉没度、流压和静压。
动液面测试传统的方法是一种利用声波进行测试的方法。通过回声的技术探测动液面的深度。这种方法使用回声仪,通过采集经过井管接头反射的节箍波信号和经过油层表面反射的液面波信号,找出井口位置、动液面位置和基准节箍波。然后利用公式来计算动液面深度。但是,这种方法有两方面的缺点:一是回声的技术受井筒的情况制约产生误差,比如井筒内的结腊点、油污泡沫都会对回声产生影响而导致探测数据出差误差;二是不能实时在线测量,采油单位管理人员不能实时掌握动液面相关数据。
发明内容
本发明提供了一种一种测算油井动液面的系统及方法,目的在于提供一种能够同步实时采集井底压力、动液面相关数据,通过这些数据辅助油田管理人员更好地管理油井,并通过控制设备实现油井运行参数的自动调整或者油井的智能间开,时刻保持采油井的高效运行。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种测算油井动液面的系统,至少包括油管、套管和泵筒;油管、套管和泵筒设置在油井内,油管置于套管内,油管下端连接泵筒,还包括毛细钢管、传压筒、测压装置、控制柜、控氮装置和电缆;所述的传压筒套接在油管上,且传压筒底端开孔与井筒环空连通;所述控氮装置设置在地面上;所述毛细钢管内充满氮气,且其上端通过油井井口与控氮装置连通,其下端连接在传压筒上,且毛细钢管与传压筒之间设置有密封圈胶套;在地面段的毛细钢管上设置有测压装置;所述的控制柜设置在地面上,控制柜通过电缆与控氮装置电连接,控制柜与测压装置及控氮装置电信号连接。
所述的传压筒套接在靠近泵筒且居于其上方的油管上。
所述的传压筒的容积是毛细钢管容积的20倍以上。
所述的测压装置采用的是压力传感器。
所述的控制柜至少包括分析处理模块、数据存储模块和数据通讯模块和电源;所述分析处理模块分别与数据存储模块和数据通讯模块电信号连接;所述的数据通讯模块分别与测压装置和控氮装置电信号连接;所述的电源与电缆连接。
还包括井场RTU;所述的井场RTU分别与控制柜中的发送器和接收器电信号连接。
一种测算油井动液面的系统测算油井动液面的方法,包括如下步骤,
步骤一:泵筒工作;
步骤二:泵筒处液体压力通过传压筒对毛细钢管内的氮气产生压力,压力传感器测得传压筒所在位置的压力并将测得的压力信号转换为数字信号发送给控制柜,控制柜进行数据处理,得到油井动液面数据;
步骤三:井场RTU获取步骤二得到的油井动液面数据,并根据此数据,调整运行参数或者油井的智能间开。
所述的控制柜进行计算处理的方法为:
P底=P套+P液 (1)
P液=ρgh液 (2)
其中:
P底是油井井底压力;
P套是油井套管压力;
P液是井筒管柱液体压力;
ρ是油井产液密度;
h液是油井动液面高度;
G是常数系数,取9.8N/kg。
有益效果:
1、本发明能够实时采集油井动液面和井下压力数值,为管理人员决策提供数据支撑。
2、本发明能够将采集的信号传递到和上位机,实现了井场无人值守,实现单井的实时远程控制,实现油井的自动化智能间开。
3、本发明通过实时监控动液面实现单井最优开采,及时调整开采参数,提高了单井系统效率。
4、本发明装置中没有易损件,可靠性较高,本发明装置不发射声波,不采用套管气,安全可靠度高。
5、本发明装置克服了传统声波法测量装置在使用时,每次测量都需要携带气瓶、测量仪,在井口拆装工作量较为繁琐的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚的了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例,详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明装置的整体结构示意图;
图2是本发明装置的信号流程图。
图中:1-毛细钢管;2-油井井口;3-油管;4-套管;5-传压筒;6-泵筒;7-人工井底;8-压力传感器;9-控制柜;10-控氮装置;11-电缆。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚的了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例,详细说明如后。
具体实施方式
下面将结合实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
参照图1和图2所示的一种测算油井动液面的系统,至少包括油管3、套管4和泵筒6;油管3、套管4和泵筒6设置在油井内,油管3置于套管 4内,油管3下端连接泵筒6,还包括毛细钢管1、传压筒5、测压装置、控制柜9、控氮装置10和电缆11;所述的传压筒5套接在油管3上,且传压筒5底端开孔与井筒环空连通;所述控氮装置10设置在地面上;所述毛细钢管1内充满氮气,且其上端通过油井井口2与控氮装置10连通,其下端连接在传压筒5上,且毛细钢管1与传压筒5之间设置有密封圈胶套;在地面段的毛细钢管1上设置有测压装置;所述的控制柜9设置在地面上,控制柜9通过电缆11与控氮装置10电连接,控制柜9与测压装置及控氮装置10电信号连接。
本发明的技术方案中,传压筒5的容积比毛细钢管1的容积大几十倍,因此保证了当井下压力发生变化时,可以保持传压筒5内气液两相界面深度的基本稳定。毛细钢管1与传压筒5通过螺纹及密封圈胶套连接,保证了气密性。
在具体应用时,当需要测算油井动液面时,启动泵筒6,泵筒6处液体压力通过传压筒5对毛细钢管1内的氮气产生压力,测压装置即压力传感器8将测得传压筒5所在位置的压力,并将信号转换为数字信号发送给控制柜9,由于传压筒5紧挨着抽油泵上安装,可近似为泵筒6处压力,设为 P泵;同时,由于油井井口常规配有测量井口套压的压力变送器或机械压力表,通过该仪表,可以测得井口套压,设为P套,如果采集仪表为压力变送器,该压力值可通过信号线传入控制柜9,如果为机械压力表,则需提前记录,手动输入;通过化验原油中含水率,可计算得出油井产液密度,设为ρ,化验原油含水率为油田生产日常工作,该数值可通过电脑客户端写入控制柜与系统中,也可以现场调试安装时写入系统与控制柜,或直接从其他系统读取数值,然后控制柜对以上数据进行加工处理,得到油井动液面数据,并进一步的将数据信号发送至井场RTU,井场RTU得到油井动液面数据,并根据此数据,调整运行参数或者油井的智能间开,辅助油田管理人员更好地管理油井。
本发明能够实时采集油井动液面和井下压力数值,为管理人员决策提供数据支撑。本发明能够将采集的信号传递到井场RTU和上位机,实现了井场无人值守,实现单井的实时远程控制,实现油井的自动化智能间开。本发明通过实时监控动液面实现单井最优开采,及时调整开采参数,提高了单井系统效率。本发明装置中没有易损件,可靠性较高,本发明装置不发射声波,不采用套管气,安全可靠度高。本发明装置克服了传统声波法测量装置在使用时,每次测量都需要携带气瓶、测量仪,在井口拆装工作量较为繁琐的问题。
本实施例中的控氮装置10采用的是现有技术,主要由氮气源、增压泵、空气压缩机、安全吹扫系统、数据采集控制系统组成;其中安全吹扫系统包括:单流阀、高压针阀;数据采集控制系统又包括继电器、电磁阀、数据采集处理单元;氮气源通过管线与增压泵连接并通过数据采集控制系统与安全吹扫系统连接,通过数据采集控制系统可以控制增压泵起停、吹扫系统阀门开启。
实施例二:
参照图1所示的一种测算油井动液面的系统,在实施例一的基础上:所述的传压筒5套接在靠近泵筒6且居于其上方的油管3上。
进一步的,所述的传压筒5的容积是毛细钢管1容积的20倍以上。
在实际使用时,首先由控氮装置10进行首次吹扫,使氮气充满毛细钢管1和传压筒5,通过对比吹扫的氮气体积和毛细钢管1与传压筒5体积之和的关系,判断是否充满,此时氮气压力大于生产中已经测得的井底压力,然后控氮装置10再稳住压力吹扫1分钟以上,之后关闭控氮装置10。由于传压筒5底端开孔与井筒环空连通,且传压筒5容积是毛细钢管容积的20 倍以上,所以当井筒内液体在井底压力的作用下进入传压筒5以后,会挤压氮气,传压筒5内的部分氮气被挤压进入毛细钢管1以后,压力增高,会和液体产生的压力慢慢达到平衡,并且由于传压筒5容积比毛细钢管1 容积大很多,通常状况下,液体不会进入毛细钢管1内,这样,通过采集地面毛细管管1的压力即可计算得到井下抽油泵上方近似压力。
传压筒5采用本发明的技术方案,可以动态的保证传压筒5内气液两相界面深度的基本稳定,使气液两相界面不会侵入到毛细钢管1中。
本实施例中的传压筒5采用的是现有技术。
实施例三:
参照图1所示的一种测算油井动液面的系统,在实施例一的基础上,所述的测压装置采用的是压力传感器8。
在实际使用时,测压装置采用压力传感器8技术方案,不仅能够满足获取压力数据并传输的功能,而且方案实施便利,成本低。
实施例四:
参照图1和图2所示的一种测算油井动液面的系统,在施例一的基础上:所述的控制柜9至少包括分析处理模块、数据存储模块和数据通讯模块和电源;所述分析处理模块分别与数据存储模块和数据通讯模块电信号连接;所述的数据通讯模块分别与测压装置和控氮装置10电信号连接;所述的电源与电缆11连接。
在实际使用时,控制柜9能够将获取的数据进行处理并传输,同时还为设备提供动能。
实施例五:
参照图1和图2所示的一种测算油井动液面的系统,在施例一的基础上:还包括井场RTU;所述的井场RTU分别与控制柜9中的发送器和接收器电信号连接。
在实际使用时,将井场RTU分别与控制柜9电信号连接,远程实现油井运行参数的自动调整或者油井的智能间开,时刻保持采油井的高效运行。
本实施例中的井场RTU采用的是现有技术,只要能够实现其功能的RTU 产品均可使用。
实施例六:
一种测算油井动液面的系统测算油井动液面的方法,包括如下步骤,
步骤一:泵筒6工作;
步骤二:泵筒6处液体压力通过传压筒5对毛细钢管1内的氮气产生压力,压力传感器8测得传压筒5所在位置的压力并将测得的压力信号转换为数字信号发送给控制柜9,控制柜9进行数据处理,得到油井动液面数据;
步骤三:井场RTU获取步骤二得到的油井动液面数据,并根据此数据,调整运行参数或者油井的智能间开。
进一步的,所述的控制柜9进行计算处理的方法为:
P底=P套+P液 (1)
P液=ρgh液 (2)
其中:
P底是油井井底压力;
P套是油井套管压力;
P液是井筒管柱液体压力;
ρ是油井产液密度;
h液是油井动液面高度;
G是常数系数,取9.8N/kg。
本发明在具体应用时,泵筒6处液体压力通过传压筒5对毛细钢管1 内的氮气产生压力,测压装置即压力传感器8将测得传压筒5所在位置的压力,并将信号转换为数字信号发送给控制柜9,由于传压筒5紧挨着抽油泵上安装,可近似为泵筒6处压力,设为P泵;同时,由于油井井口常规配有测量井口套压的压力变送器或机械压力表,通过该仪表,可以测得井口套压,设为P套,如果采集仪表为压力变送器,该压力值可通过信号线传入控制柜9,如果为机械压力表,则需提前记录,手动输入;通过化验原油中含水率,可计算得出油井产液密度,设为ρ,化验原油含水率为油田生产日常工作,该数值可通过电脑客户端写入控制柜与系统中,也可以现场调试安装时写入系统与控制柜,或直接从其他系统读取数值,然后控制柜对以上数据进行加工处理。
本发明能够实时采集油井动液面和井下压力数值,为管理人员决策提供数据支撑。本发明能够将采集的信号传递到井场RTU,实现了井场无人值守,实现单井的实时远程控制,实现油井的自动化智能间开。本发明通过实时监控动液面实现单井最优开采,及时调整开采参数,提高了单井系统效率。本发明装置中没有易损件,可靠性较高,本发明装置不发射声波,不采用套管气,安全可靠度高。本发明装置克服了传统声波法测量装置在使用时,每次测量都需要携带气瓶、测量仪,在井口拆装工作量较为繁琐的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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。
在不冲突的情况下,本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合,以达到相应的技术效果,具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
以上所述,只是本发明的较佳实施例而已,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种测算油井动液面的系统,至少包括油管(3)、套管(4)和泵筒(6);油管(3)、套管(4)和泵筒(6)设置在油井内,油管(3)置于套管(4)内,油管(3)下端连接泵筒(6),其特征在于:还包括毛细钢管(1)、、测压装置、控制柜(9)、控氮装置(10)和电缆(11);所述的传压筒(5)套接在油管(3)上,且传压筒(5)底端开孔与井筒环空连通;所述控氮装置(10)设置在地面上;所述毛细钢管(1)内充满氮气,且其上端通过油井井口(2)与控氮装置(10)连通,其下端连接在传压筒(5)上,且毛细钢管(1)与传压筒(5)之间设置有密封圈胶套;在地面段的毛细钢管(1)上设置有测压装置;所述的控制柜(9)设置在地面上,控制柜(9)通过电缆(11)与控氮装置(10)电连接,控制柜(9)与测压装置及控氮装置(10)电信号连接。
2.如权利要求1所述的一种测算油井动液面的系统,其特征在于:所述的传压筒(5)套接在靠近泵筒(6)且居于其上方的油管(3)上。
3.如权利要求1或2所述的一种测算油井动液面的系统,其特征在于:所述的传压筒(5)的容积是毛细钢管(1)容积的20倍以上。
4.如权利要求1所述的一种测算油井动液面的系统,其特征在于:所述的测压装置采用的是压力传感器(8)。
5.如权利要求1所述的一种测算油井动液面的系统,其特征在于:所述的控制柜(9)至少包括分析处理模块、数据存储模块和数据通讯模块和电源;所述分析处理模块分别与数据存储模块和数据通讯模块电信号连接;所述的数据通讯模块分别与测压装置和控氮装置(10)电信号连接;所述的电源与电缆(11)连接。
6.如权利要求1所述的一种测算油井动液面的系统,其特征在于:还包括井场RTU;所述的井场RTU分别与控制柜(9)中的发送器和接收器电信号连接。
7.如权利要求1-6任意一项所述的一种测算油井动液面的系统测算油井动液面的方法,其特征在于,包括如下步骤,
步骤一:泵筒(6)工作;
步骤二:泵筒(6)处液体压力通过传压筒(5)对毛细钢管(1)内的氮气产生压力,压力传感器(8)测得传压筒(5)所在位置的压力并将测得的压力信号转换为数字信号发送给控制柜(9),控制柜(9)进行数据处理,得到油井动液面数据;
步骤三:井场RTU获取步骤二得到的油井动液面数据,并根据此数据,调整运行参数或者油井的智能间开。
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