CN113588797A - 用于储气库的井筒结盐监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于储气库的井筒结盐监测装置，其包含：监测工具，其用于在从井底至下而上的上行过程中，在采集指令的指导下向四周发射超声波，并接收反馈信号；地面系统，其用于向监测工具发送所述采集指令，并接收监测工具传输的反馈信号，依据反馈信号结合井筒壁厚度，实时测算出井筒结盐的位置及厚度。本发明能够实现油管及套管结盐程度及结盐位置的监测；本发明除能够实现井筒结盐监测外，还可以在上提无法起出管柱时，在必要的情况下切断电缆，避免出现严重事故；本发明所涉及的井筒结盐监测装置，所需地面流程设备简单，施工简单可靠。

Description

用于储气库的井筒结盐监测装置及方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，具体地说，涉及一种用于储气库的井筒结盐监测装置及方法。

背景技术

随着储气库发展的不断深入，储气库的采出程度高、地层压力低，开采之后造成气井结盐增多、结盐程度加重，从而造成气井产量减少或者停产，极大的影响了生产。

现有技术中，结盐预测方法主要是通过对地层沉积环境，如储层岩性、物性，孔隙度、渗透率、流体流动速度以及岩石的表面性质等进行有限元公式分析，而且仅仅是预测地层的结盐方法，但是对于井筒结盐监测方法还没有行之有效的手段。

因此，本发明提供了一种用于储气库的井筒结盐监测装置及方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于储气库的井筒结盐监测装置，所述装置包含：

监测工具，其用于在从井底至下而上的上行过程中，在采集指令的指导下向四周发射超声波，并接收反馈信号；

地面系统，其用于向所述监测工具发送所述采集指令，并接收所述监测工具传输的所述反馈信号，依据所述反馈信号结合井筒壁厚度，实时测算出井筒结盐的位置及厚度。

根据本发明的一个实施例，所述监测工具包含：电缆、马笼头、安全接头、加重杆以及脉冲声波仪。

根据本发明的一个实施例，所述监测工具具备紧急切断功能，在井下遇卡情况下，切断所述电缆，拉断所述安全接头。

根据本发明的一个实施例，所述脉冲声波仪包含：

信号产生器，其用于产生所述超声波；

信号采集模块，其用于接收所述反馈信号；

声波换能器，其用于电磁能与声能之间的转换；

中央控制器，其用于接收所述地面系统传送的所述采集指令，并向所述地面系统传送所述反馈信号。

根据本发明的一个实施例，所述监测工具还包含通讯模块，其用于与所述地面系统展开通讯。

根据本发明的一个实施例，所述监测工具还包含电源模块，其用于为所述监测工具中的设备供电。

根据本发明的一个实施例，所述脉冲声波仪为低频脉冲声波仪，其用于油套环空结盐位置的监测。

根据本发明的一个实施例，所述脉冲声波仪为高频脉冲声波仪，其用于油管内结盐位置的监测。

根据本发明的一个实施例，所述地面系统包含数据分析模块，其用于基于所述反馈信号进行绘图，进行结盐程度及空间定位分析，得到油管与套管的结盐程度及结盐位置。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于储气库的井筒结盐监测方法，所述方法包含以下步骤：

在从井底至下而上的上行过程中，通过监测工具在采集指令的指导下向四周发射超声波，并接收反馈信号；

通过地面系统向所述监测工具发送所述采集指令，接收所述监测工具传输的所述反馈信号，依据所述反馈信号结合井筒壁厚度，实时测算出井筒结盐的位置及厚度。

本发明提供的用于储气库的井筒结盐监测装置及方法能够实现油管及套管结盐程度及结盐位置的监测；本发明除能够实现井筒结盐监测外，还可以在上提无法起出管柱时，在必要的情况下切断电缆，避免出现严重事故；本发明所涉及的井筒结盐监测装置，所需地面流程设备简单，施工简单可靠。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于储气库的井筒结盐监测装置结构示意图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的脉冲声波仪工作示意图；以及

图3显示了根据本发明的一个实施例的同于储气库的井筒结盐监测方法流程图。

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，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

现有技术中，公开了一种用于结盐油井的防盐采油一体化生产管柱，包括由上往下依次连接的防盐注采泵、定压单向掺水阀、安全接头、封隔器、筛管以及导锥。

防盐注采泵包括外套筒、泵筒和柱塞，外套筒与泵筒同轴设置，柱塞设于泵筒内腔，泵筒包括短泵筒和长泵筒，短泵筒与长泵筒通过长泵筒上接箍相连，短泵筒由两段泵筒通过短泵筒下接箍相连组成，短泵筒的上部通过短泵筒上接箍与所述外套筒上部相连，短泵筒下接箍上开有连通孔，长泵筒的下部设有长泵筒下接箍，长泵筒底部设有泵筒进油阀，柱塞顶部开有出油孔，上部设有柱塞出油阀，柱塞底部设有柱塞进油阀。

但是，以上现有技术主要是用于结盐油井的生产，并没有涉及到在储气库中实现井筒双重监测结盐程度及结盐位置。

另外，现有技术油井监测装置及油井监测方法，用于监测待监测油井的压力和/或温度的探测器，放置在待监测油井中；绕线部；光缆，光缆缠绕在绕线部上，光缆具有固定端和自由端，固定端随绕线部一起转动，自由端与探测器连接；信号传输器，与固定端连接，探测器监测到的压力和/或温度通过光缆实时地传输到信号传输器中。

但是，以上现有技术主要应用于水平井测试中，也没有在储气库中实现井筒双重监测结盐程度及结盐位置。

鉴于此，针对现有技术的问题，本发明主要针对储气库结盐井，提出了安全经济高效可靠的采用电缆传送的用于储气库的井筒结盐监测装置及其监测方法，来保证结盐井结盐位置及结盐程度的准确性，之后采取有效的除盐工艺进行有效去除。

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于储气库的井筒结盐监测装置结构示意图。如图1，井下包含封隔器5、油管6、套管7、盐垢10、储层11以及人工井底12。

监测工具用于在从井底至下而上的上行过程中，在采集指令的指导下向四周发射超声波，并接收反馈信号。

如图1所示，监测工具包含：电缆1、马笼头2、安全接头3、加重杆4以及脉冲声波仪。其中，在实际应用中脉冲声波仪包含低频脉冲声波仪8以及高频脉冲声波仪9。

在一个实施例中，监测工具具备紧急切断功能，在井下遇卡情况下，切断电缆1，拉断安全接头3。

具体来说，监测工具下到井下时，在上提过程中，可能会存在卡住的情况，在监测工具卡住的情况下，为了保证井下安全，可以切断电缆1，拉断安全接头3，此时，监测工具的下半部分会与监测工具本体脱离。在安全的情况下，可以在事后找回监测工具的下半部分。

在本发明中，安全接头3的设置保证了井下安全，避免出现严重事故，提升了作业的安全性。

在一个实施例中，脉冲声波仪包含：信号产生器、信号采集模块、声波换能器以及中央控制器。

其中，信号产生器，其用于产生超声波；信号采集模块，其用于接收反馈信号；声波换能器，其用于电磁能与声能之间的转换；中央控制器，其用于接收地面系统传送的采集指令，并向地面系统传送反馈信号。

具体来说，低频脉冲声波仪8与高频脉冲声波仪9能够实现不同位置的结盐程度监测，进一步地，低频脉冲声波仪8能够用于油套环空结盐位置的监测；高频脉冲声波仪9能够用于油管内结盐位置的监测。

具体来说，高频脉冲声波仪的发射-接收系统主响应频率为1KHz，所发出的高频脉冲声波大部分能量遇油管壁反射，少量能量穿透油管散射，通过接收和分析油管壁反射的高频脉冲声波瞬时时差变化状况，可实现油管内结盐位置监测；低频脉冲声波仪的发射-接收系统频率均低于100Hz，具备较好的穿透能力，能分别穿透油管内及油管壁，通过综合高频脉冲声波的响应状况，扣除油管内流体、油管内结盐及油管壁对监测影响，通过穿透油管的低频声波散射频率响应，可实现油套环空结盐位置监测。

进一步地，将高频脉冲声波仪与低频脉冲声波仪组合后通过测井电缆下井，下放至底端后逐步上提并测量，电脑通过地面系统及测井电缆与井下组合高低频脉冲声波仪进行通讯，实时控制及查看声波高频反射及低频散射状况，可对高频反射波形进行实时的瞬时时差分析，得到瞬时时差t，将低频脉冲声波散射波形的前t时间去除后，进行全频谱分析。当仪器所在深度存在油管内结盐而油套环空无结盐时，高频脉冲声波反射波形的瞬时时差将减少，其时差减少量越大代表着油管内结盐程度越高，低频脉冲声波散射波形全频谱分析无异常；当仪器所在深度存在油管内无结盐油套环空结盐时，高频脉冲声波反射波形瞬时时差不变，低频脉冲声波散射波形全频谱存在部分频率成分幅度降低，其降低程度与油套环空内结盐程度正相关；当仪器所在深度同时存在油管内结盐及油套环空结盐时，高频脉冲声波反射波形瞬时时差降低，低频脉冲声波散射波形全频谱存在部分频率成分幅度降低，其两者结盐程度需综合高、低频计算情况，当高频计算出油管内结盐程度较高时，低频计算可能受油管内结盐影响，需适当提高油套环空结盐程度计算值。

在实际的应用中，将低频脉冲声波仪8与高频脉冲声波仪9配合使用，能够全方位的实现对井筒内部的结盐位置及结盐程度监测，因此，本发明提供的用于储气库的井筒结盐监测装置更加全面，更加精确。

在一个实施例中，监测工具还包含通讯模块，其用于与地面系统展开通讯。

在一个实施例中，监测工具还包含电源模块，其用于为监测工具中的设备供电。

在一个实施例中，地面系统通过电缆1与监测工具连接，地面系统用于向监测工具发送采集指令，并接收监测工具传输的反馈信号，依据反馈信号结合井筒壁厚度，实时测算出井筒结盐的位置及厚度。

具体来说，地面系统包含数据分析模块，其用于基于反馈信号进行绘图，进行结盐程度及空间定位分析，得到油管与套管的结盐程度及结盐位置。

综上，本发明提供的用于储气库的井筒结盐监测装置可以用于储气库多周期高强度注采过程中井筒结盐的监测，可大大节约监测时间，缩短停产周期，提高生产时率。

图2显示了根据本发明的一个实施例的脉冲声波仪工作示意图。如图2，在进行监测时，包含：地面系统、电缆、通讯模块、电源模块、中央控制器、低频采集模块、低频信号产生器、低频声波换能器、高频采集模块、高频信号产生器以及高频声波换能器。

具体来说，监测工具通过地面系统由电缆1通过加重杆4的加重效果由油管7旋转下放，最终下放到人工井底12，以上为监测前的准备工作。

接下来，提升监测工具，在油管7内实现由下至上的监测过程，具体来说，由地面系统发出采集指令，通过中央控制器接收采集指令，采集指令用于指示脉冲声波仪发射脉冲声波。

然后，在采集指令的指示下，低频信号产生器与高频信号产生器产生不同频率的脉冲声波，其中，低频信号产生器产生低频脉冲声波，高频信号产生器产生高频脉冲声波。

随后，在低频脉冲声波与高频脉冲声波发出后，开始计时，并接收反馈信号，具体来说，低频采集模块接收低频反馈信号，高频采集模块接收高频反馈信号。期间，低频声波换能器与高频声波换能器进行电磁能与声波之间的转换。

一般来说，低频脉冲声波能够实现油套环空结盐位置的监测，高频脉冲声波能够实现油管内结盐位置的监测，正是由于发射了不同频率的脉冲声波，因此，本发明能够监测不同位置的结盐情况，全面的反应井筒内不同位置的结盐位置及结盐程度。

具体来说，低频采集模块接收的低频反馈信号以及高频采集模块接收的高频反馈信号经由中央控制器以及通讯模块传送至地面系统，在地面系统中，通过接收的脉冲声波序列在地面系统中进行绘图，然后进行数据分析处理，结合井筒壁厚度进行结盐程度分析及空间定位处理，分别得出油管及套管结盐程度及结盐位置。

另外，紧急情况下，如在井下遇卡则切断电缆1，拉断安全接头3，然后在确认安全的情况下打捞安全接头3以下监测工具的下部分组件。

综上，本发明提供的同于储气库的井筒结盐监测装置能够用于储气库，施工简便、安全可靠，能够实现井筒结盐监测，所涉及的监测工具，不仅能够执行地面控制指令，实现井筒结盐监测，而且可以在上提无法解封卡钻时采取其他管柱起出方式，避免出现严重事故。

图3显示了根据本发明的一个实施例的同于储气库的井筒结盐监测方法流程图。

如图3，在步骤S301中，在从井底至下而上的上行过程中，通过监测工具在采集指令的指导下向四周发射超声波，并接收反馈信号。

具体来说，通过地面系统将电缆1及脉冲声波仪送入井内，加重杆4下行的过程中起到加重的作用，在上提过程中，从井底至下而上进行监测。

在上行过程中，脉冲声波仪在井筒内向四周发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，脉冲声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，接收反射回来的波作为反馈信号。

如图3，在步骤S302中，通过地面系统向监测工具发送采集指令，接收监测工具传输的反馈信号，依据反馈信号结合井筒壁厚度，实时测算出井筒结盐的位置及厚度。

具体来说，地面系统能够发出采集指令，指示脉冲声波仪发射脉冲声波，在接收到反馈信号后，能够根据已知的井筒壁厚度，通过数据计算分析，测算出井筒结盐的位置及厚度。

综上，本发明提供的用于储气库的井筒结盐监测装置及方法能够实现油管及套管结盐程度及结盐位置的监测；本发明除能够实现井筒结盐监测外，还可以在上提无法起出管柱时，在必要的情况下切断电缆，避免出现严重事故；本发明所涉及的井筒结盐监测装置，所需地面流程设备简单，施工简单可靠。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于储气库的井筒结盐监测装置，其特征在于，所述装置包含：

监测工具，其用于在从井底至下而上的上行过程中，在采集指令的指导下向四周发射超声波，并接收反馈信号；

地面系统，其用于向所述监测工具发送所述采集指令，并接收所述监测工具传输的所述反馈信号，依据所述反馈信号结合井筒壁厚度，实时测算出井筒结盐的位置及厚度。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测工具包含：电缆、马笼头、安全接头、加重杆以及脉冲声波仪。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述监测工具具备紧急切断功能，在井下遇卡情况下，切断所述电缆，拉断所述安全接头。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述脉冲声波仪包含：

信号产生器，其用于产生所述超声波；

信号采集模块，其用于接收所述反馈信号；

声波换能器，其用于电磁能与声能之间的转换；

中央控制器，其用于接收所述地面系统传送的所述采集指令，并向所述地面系统传送所述反馈信号。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测工具还包含通讯模块，其用于与所述地面系统展开通讯。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测工具还包含电源模块，其用于为所述监测工具中的设备供电。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲声波仪为低频脉冲声波仪，其用于油套环空结盐位置的监测。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲声波仪为高频脉冲声波仪，其用于油管内结盐位置的监测。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述地面系统包含数据分析模块，其用于基于所述反馈信号进行绘图，进行结盐程度及空间定位分析，得到油管与套管的结盐程度及结盐位置。

10.一种用于储气库的井筒结盐监测方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

在从井底至下而上的上行过程中，通过监测工具在采集指令的指导下向四周发射超声波，并接收反馈信号；

通过地面系统向所述监测工具发送所述采集指令，接收所述监测工具传输的所述反馈信号，依据所述反馈信号结合井筒壁厚度，实时测算出井筒结盐的位置及厚度。

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