CN113513301A - 基于电泵传感器的在线含水实时检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油开采设备技术领域，尤其涉及一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统及其检测方法。该在线含水实时检测系统可实现电泵井含水率的实时、在线计量，无需人员现场操作，极大地降低现场检测工作强度，并且具有较高检测结果可靠性，可为油藏管理工作提供有力帮助。基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，包括有如下步骤：步骤1：收集电泵井静态资料；步骤2：获取电泵井实时生产测量数据；步骤3：计算工作条件下全管段内流体的平均压力和平均温度；步骤4：计算工作条件下全管段内流体的油密度和水密度；步骤5：计算工作条件下全管段内流体混合物的密度；步骤6：计算含水率。
Description
技术领域
本发明属于石油开采设备技术领域，尤其涉及一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统及其检测方法。
背景技术
在油田生产作业过程中，及时确定油井含水变化情况对提高油藏管理水平、制定相应的生产措施具有着十分重要的意义。而现有油井含水检测设备大多通过采用提取原油管道输送的原油混合液，而后对其参数检测(例如：压力或导电率等)从而推测得到含水率数据，
例如：专利号为200820109538.6的专利文献中记载了一种油井含水量在线检测装置，该装置包括数据采集装置和数据处理单元，其中，数据采集装置包括数据采集管道、压力传感器及控制阀，控制阀安装在油井主管道上，数据采集管道两端跨接在控制阀两侧的主管道上，数据采集管道上带有一垂直段，压力传感器设置在该垂直段的底部，利用该压力传感器对垂直段内原油混合液所产生的压力进行检测，数据处理单元对压力传感器所采集的数据进行处理，得到原油混合液中的含水值。
又例如：专利号为201320236700.1的专利文献中记载了一种测量传感器。该传感器包括振荡器、耦合器、微波探头、第一放大器、第二放大器、I/Q解调器、第一滤波放大器、第二滤波放大器、ADC转换器、微处理器和接口电路；其中，振荡器与所述耦合器连接，耦合器与所述微波探头连接，耦合器通过第一放大器与I/Q解调器连接，微波探头通过所述第二放大器与I/Q解调器连接，I/Q解调器通过所述第一滤波放大器和第二滤波放大器与所述ADC转换器连接，ADC转换器与微处理器连接，微处理器与所述接口电路连接。
然而发明人在研究过程中发现，现有油井含水检测设备其检测过程受原油混合液的密度、温度、压力等参数影响，致使检测结果可靠率较低，含水检测误差较大，对油井生产的优化亦有所不利。
发明内容
本发明提供了一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统及其检测方法，该在线含水实时检测系统可实现电泵井含水率的实时、在线计量，无需人员现场操作，极大地降低现场检测工作强度，并且具有较高检测结果可靠性，可为油藏管理工作提供有力帮助。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
基于电泵传感器的在线含水实时检测系统，包括有：
电泵传感器；所述电泵传感器设置在套管内，且与潜油电机及其附件的最低处相连接；潜油电机及其附件与潜油泵、油管、井口采油树装置顺次接连；
井口温、压、流量测量组件；井口温、压、流量测量组件设置在井口采油树装置的接出口位置处；
地面数据采集与分析系统；所述地面数据采集与分析系统通过电泵传感器数据线与所述电泵传感器相连接，且所述地面数据采集与分析系统通过井口温、压、流量数据线与所述井口温、压、流量测量组件相连接。
进一步的，还包括有：
控制柜；所述控制柜与潜油电机及其附件通过电缆线相连接。
可选择的，所述井口温、压、流量测量组件由井口温度测量单元、井口压力测量单元以及井口流量计构成。
基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，包括有如下步骤：
步骤1：收集电泵井静态资料；
步骤2：获取电泵井实时生产测量数据；
步骤3：计算工作条件下全管段内流体的平均压力和平均温度；
步骤4：计算工作条件下全管段内流体的油密度和水密度；
步骤5：计算工作条件下全管段内流体混合物的密度；
步骤6：计算含水率。
较为优选的，所述步骤1中电泵井静态资料包括有：电泵井生产基础数据和电泵井流体物性数据。
较为优选的，电泵井生产基础数据包括有油层深度、套管外径、套管内径、油管外径、油管内径、下泵深度；
电泵井流体物性参数包括电泵井原油密度随温度和压力变化的关系曲线或关系式，电泵井产出水密度随温度和压力变化的关系曲线或关系式。
较为优选的，所述步骤2中电泵井实时生产测量数据包括有：潜油泵的入口压力、入口温度、出口压力以及出口温度数据；油管井口位置处的流体温度、压力和液量数据；以及油管井口位置处定期取样化验所获得的含水数据。
较为优选的，所述步骤5中全管段内流体混合物的密度满足如下公式：
其中，ρmix为全管段内流体混合物的密度，单位为kg/m3；Pd为潜油泵出口压力，单位为Pa；DDIs为潜油泵出口深度，单位为m；Pt为油管井口位置处流体的压力，单位为Pa；
其中，M是1立方米油的总质量，单位为kg；D是油管内径，单位为m；f2F是两相流动下的Fanning摩擦系数；
f2F满足：
较为优选的，所述步骤6的含水率满足：
其中，WC是含水率。
本发明提供了一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统及其检测方法，该在线含水实时检测系统包括有电泵传感器、井口温、压、流量测量组件、地面数据采集与分析系统、控制柜等结构单元，基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法则包括有收集电泵井静态资料、获取电泵井实时生产测量数据、计算工作条件下全管段内流体的平均压力和平均温度、计算工作条件下全管段内流体混合物的密度、计算含水率等步骤。具有结构以及步骤特征的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统及其检测方法，其通过将井筒压力和温度测试结果与井筒多相流计算方法相结合，实现了电泵井含水实时、在线计量，无需人员达到现场操作，极大地降低现场测试工作强度、提高工作安全性，从而可为油藏管理和措施决策提供技术依据。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的结构框图；
图2为一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法的流程示意图。
附图标记：100、井口采油树装置；101、油管；102、潜油泵；103、潜油电机及其附件；104、电泵传感器；201、套管；301、电缆线；302、控制柜；501、电泵传感器数据线；502、井口温、压、流量数据线；503、井口温、压、流量测量组件；504、地面数据采集与分析系统。
具体实施方式
本发明提供了一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统及其检测方法，该在线含水实时检测系统可实现电泵井含水率的实时、在线计量，无需人员现场操作，极大地降低现场检测工作强度，并且具有较高检测结果可靠性，可为油藏管理工作提供有力帮助。
实施例一
本发明提供了一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统，如图1所示，该基于电泵传感器的在线含水实时检测系统，包括有：电泵传感器、井口温、压、流量测量组件以及地面数据采集与分析系统。
其中，电泵传感器设置在套管内部，且与潜油电机及其附件的最低处相连接；潜油电机及其附件则进一步与潜油泵、油管、井口采油树装置顺次接连。值得注意的是，电泵传感器用于测量并收集潜油泵的入口压力、入口温度、出口压力和出口温度数据，以实现对上述数据值的实时采集功能。
井口温、压、流量测量组件设置在井口采油树装置的接出口位置处，优选由井口温度测量单元、井口压力测量单元以及井口流量计三部分构成，分别用于测量并收集井口采油树装置的接出口位置处的流体温度数据、流体压力数据、流体流量数据。
地面数据采集与分析系统则分别与电泵传感器、井口温、压、流量测量组件相连接，从而实现对电泵传感器以及井口温、压、流量测量组件所采集的数据进行存储以及分析计算。具体的，地面数据采集与分析系统通过电泵传感器数据线与电泵传感器建立通信连接关系，地面数据采集与分析系统通过井口温、压、流量数据线与井口温、压、流量测量组件建立通信连接关系。
实施例二
如实施例一中的记载，本发明提供了一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统，如图1所示，该基于电泵传感器的在线含水实时检测系统，包括有：电泵传感器、井口温、压、流量测量组件以及地面数据采集与分析系统。
其中，电泵传感器设置在套管内部，且与潜油电机及其附件的最低处相连接；潜油电机及其附件则进一步与潜油泵、油管、井口采油树装置顺次接连。值得注意的是，电泵传感器用于测量并收集潜油泵的入口压力、入口温度、出口压力和出口温度数据，以实现对上述数据值的实时采集功能。
井口温、压、流量测量组件设置在井口采油树装置的接出口位置处，优选由井口温度测量单元、井口压力测量单元以及井口流量计三部分构成，分别用于测量并收集井口采油树装置的接出口位置处的流体温度数据、流体压力数据、流体流量数据。
地面数据采集与分析系统则分别与电泵传感器、井口温、压、流量测量组件相连接，从而实现对电泵传感器以及井口温、压、流量测量组件所采集的数据进行存储以及分析计算。具体的，地面数据采集与分析系统通过电泵传感器数据线与电泵传感器建立通信连接关系，地面数据采集与分析系统通过井口温、压、流量数据线与井口温、压、流量测量组件建立通信连接关系。
此外，如图1所示，该基于电泵传感器的在线含水实时检测系统中，还包括有：控制柜。其中，该控制柜与潜油电机及其附件通过电缆线相连接，用于为潜油电机提供动力以及控制源信号。
需要补充说明的是一点是，地面数据采集与分析系统以及控制柜共同构成本发明在线含水实时检测系统的核心部分。在地面数据采集与分析系统中预存有油井生产过程中的基础数据以及油井流体物性数据；在经电泵传感器数据线、井口温、压、流量数据线收集得到井下数据后(例如流体温度数据、流体压力数据、流体流量数据以及潜油泵的入口压力、入口温度、出口压力和出口温度数据等信息)，可计算得到该电泵井的实时含水率结果，并进一步提供给显示单元以将实时含水率结果以数据表/曲线的形式显示出来。
实施例三
本发明提供了一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，如图2所示，包括有如下步骤：
步骤1：收集电泵井静态资料；
具体的，电泵井静态资料由两大部分数据构成，分别是：电泵井生产基础数据和电泵井流体物性数据。
其中，电泵井生产基础数据进一步又包括有油层深度、套管外径、套管内径、油管外径、油管内径、下泵深度；
而电泵井流体物性参数则包括有电泵井原油密度随温度和压力变化的关系曲线或关系式，电泵井产出水密度随温度和压力变化的关系曲线或关系式等等。
步骤2：获取电泵井实时生产测量数据；
具体的，电泵井实时生产测量数据包括有：潜油泵的入口压力、入口温度、出口压力以及出口温度数据；油管井口位置处的流体温度、压力和液量数据；以及油管井口位置处定期取样化验所获得的含水数据。
需要说明的是，根据实际工作情况的需要，该定期取样化验的周期可以是半个月、一个月或一个季度，也可以是工作人员确定的任意间隔天数。
步骤3：计算工作条件下全管段内流体的平均压力和平均温度；
具体的，首先分别采集井口油管内流体的压力和温度数据、潜油泵出口压力和出口温度数据；而后将上述数据进行拟合展开，即可计算得到工作条件下全管段内流体的平均压力和平均温度。
步骤4：计算工作条件下全管段内流体的油密度和水密度；
具体的，在得到步骤3所示的工作条件下全管段内流体的平均压力和平均温度的基础上，进一步结合步骤1提供的电泵井原油密度随温度和压力变化的关系曲线或关系式，电泵井产出水密度随温度和压力变化的关系曲线或关系式，即可计算得到工作条件下全管段内流体的油密度ρo和水密度ρw。
步骤5：计算工作条件下全管段内流体混合物的密度；
作为本发明一种较为优选的实施方式，全管段内流体混合物的密度满足如下公式：
其中，ρmix为全管段内流体混合物的密度，单位为kg/m3；Pd为潜油泵出口压力，单位为Pa；DDIs为潜油泵出口深度，单位为m；Pt为油管井口位置处流体的压力，单位为Pa；
其中，M是1立方米油的总质量，单位为kg；D是油管内径，单位为m；f2F是两相流动下的Fanning摩擦系数；
f2F满足：
步骤6：计算含水率。
具体的，在步骤5计算得到全管段内流体混合物的密度、以及步骤4计算得到全管段内流体的油密度和水密度的基础上，进一步计算含水率。其中，含水率WC满足：
实施例四
在实施例三的基础上，本发明提供的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，如图2所示，还包括有如下步骤：
步骤7：计算含水校正系数；
值得注意的是，在步骤6计算得到含水率WC的基础上，通过油井生产参数可测量并分析得到井口取样的实际含水数据WCs；并且可计算实际含水数据WCs与步骤6计算所得含水率WC的比值，从而得到含水校正系数J：
J＝WCs/WC (5)。
步骤8：校正计算含水率；
在完成步骤7的基础上，根据最近一次计算所得的含水校正系数J，实现对步骤6计算得到含水率WC的校正，得到校正后的含水率WCc：
WCc＝WC×J (6)。
实施例五
在实施例三、实施例四的基础上，本发明提供的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法还可包含有进一步处理含水率WC(或校正后的含水率WCc)的步骤，例如以曲线和数据表方式实时将上述数据显示在计算机/手机等智能显示装置上的步骤，在此不做赘述。
本发明提供了一种基于电泵传感器的在线含水实时检测系统及其检测方法，该在线含水实时检测系统包括有电泵传感器、井口温、压、流量测量组件、地面数据采集与分析系统、控制柜等结构单元，基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法则包括有收集电泵井静态资料、获取电泵井实时生产测量数据、计算工作条件下全管段内流体的平均压力和平均温度、计算工作条件下全管段内流体混合物的密度、计算含水率等步骤。具有结构以及步骤特征的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统及其检测方法，其通过将井筒压力和温度测试结果与井筒多相流计算方法相结合，实现了电泵井含水实时、在线计量，无需人员达到现场操作，极大地降低现场测试工作强度、提高工作安全性，从而可为油藏管理和措施决策提供技术依据。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.基于电泵传感器的在线含水实时检测系统，其特征在于，包括有：
电泵传感器；所述电泵传感器设置在套管内，且与潜油电机及其附件的最低处相连接；潜油电机及其附件与潜油泵、油管、井口采油树装置顺次接连；
井口温、压、流量测量组件；井口温、压、流量测量组件设置在井口采油树装置的接出口位置处；
地面数据采集与分析系统；所述地面数据采集与分析系统通过电泵传感器数据线与所述电泵传感器相连接，且所述地面数据采集与分析系统通过井口温、压、流量数据线与所述井口温、压、流量测量组件相连接。
2.根据权利要求1所述的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统，其特征在于，还包括有：
控制柜；所述控制柜与潜油电机及其附件通过电缆线相连接。
3.根据权利要求1所述的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统，其特征在于，所述井口温、压、流量测量组件由井口温度测量单元、井口压力测量单元以及井口流量计构成。
4.基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，其特征在于，包括有如下步骤：
步骤1：收集电泵井静态资料；
步骤2：获取电泵井实时生产测量数据；
步骤3：计算工作条件下全管段内流体的平均压力和平均温度；
步骤4：计算工作条件下全管段内流体的油密度和水密度；
步骤5：计算工作条件下全管段内流体混合物的密度；
步骤6：计算含水率。
5.根据权利要求4所述的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤1中电泵井静态资料包括有：电泵井生产基础数据和电泵井流体物性数据。
6.根据权利要求5所述的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，其特征在于，电泵井生产基础数据包括有油层深度、套管外径、套管内径、油管外径、油管内径、下泵深度；
电泵井流体物性参数包括电泵井原油密度随温度和压力变化的关系曲线或关系式，电泵井产出水密度随温度和压力变化的关系曲线或关系式。
7.根据权利要求4所述的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤2中电泵井实时生产测量数据包括有：潜油泵的入口压力、入口温度、出口压力以及出口温度数据；油管井口位置处的流体温度、压力和液量数据；以及油管井口位置处定期取样化验所获得的含水数据。
8.根据权利要求4所述的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤5中全管段内流体混合物的密度满足如下公式：
其中，ρmix为全管段内流体混合物的密度，单位为kg/m3；Pd为潜油泵出口压力，单位为Pa；DDIS为潜油泵出口深度，单位为m；Pt为油管井口位置处流体的压力，单位为Pa；
其中，M是1立方米油的总质量，单位为kg；D是油管内径，单位为m；f2F是两相流动下的Fanning摩擦系数；
f2F满足：
9.根据权利要求8所述的基于电泵传感器的在线含水实时检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤6的含水率满足：
其中，WC是含水率。
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