CN114622897A - 动液面深度的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种动液面深度的检测方法及装置，属于石油开采领域。所述方法可以测量向井内的环空中输入目标体积气体后的目标压力，并可以根据目标体积、目标压力与动液面深度之间的关系，确定出井内环空中的动液面深度。无需通过回声法来进行测量，避免了回声法测量动液面深度的缺陷，测量的可靠性更高。本申请用于动液面深度的检测。

Description

动液面深度的检测方法及装置

技术领域

本申请涉及石油开采领域，特别涉及一种动液面深度的检测方法及装置。

背景技术

油井在正常生产时，油管和套管之间的环形空间内的液面称为动液面。油井的动液面的深度是反映地层供液能力的一个重要指标，因此在油井生产时需要对动液面的深度进行检测。

相关技术中，一般采用回声法测量动液面深度，回声法是利用声波在环空(油管与套管之间的环形空间)传播遇到液面时会被反射的原理进行测量。

但是，由于声波在传输过程中的衰减，以及井中其他障碍物反射声波的干扰，都容易造成动液面深度无法测出，使得测量的可靠性较差。

发明内容

本申请提供了一种动液面深度的检测方法及装置，可以解决现有技术测量动液面深度的可靠性较差的问题，所述技术方案如下：

一方面，提供了一种动液面深度的检测方法，所述方法包括：

向井内的环空中输入目标体积的气体；

检测所述环空在输入所述目标体积的气体后的目标压力；

根据所述目标体积和所述目标压力，确定所述环空中动液面的深度。

可选地，所述方法还包括：

获取所述环空中目标深度处的目标温度；

根据所述目标体积和所述目标压力，确定所述环空中动液面的深度，包括：

根据所述目标体积、所述目标压力、所述目标深度和所述目标温度，确定所述动液面的深度。

可选地，所述环空中动液面的深度L满足：

其中，p表示所述目标压力，π表示圆周率，r₂表示所述油井的套管的内径，r₁表示所述油井的油管的外径，n表示所述目标体积的气体的物质的量，R为理想气体常数，T₀表示所述目标温度，l表示所述目标深度，x表示地温梯度。

可选地，所述向井内的环空中输入目标体积的气体，包括：

将检测装置中管体的一端连通所述环空，其中，所述检测装置包括：所述管体，以及位于所述管体上的压力计、第一阀门和流量计，且所述压力计和所述第一阀门沿远离所述管体的一端的方向依次排布，所述压力计用于检测所述管体内所述压力计所在位置的压力，所述流量计用于检测所述管体内所述流量计所在位置流过的气体的体积；

打开所述第一阀门，以导通所述管体；

从所述管体的另一端通过所述管体向所述环空内输入气体；

当所述流量计检测到的体积达到所述目标体积时，关闭所述第一阀门以封堵所述管体；

所述检测所述环空在输入所述目标体积的气体后的目标压力，包括：

将所述压力计检测到的压力确定为所述目标压力。

可选地，所述从所述管体的另一端通过所述管体向所述环空内输入气体，包括：

将所述管体的另一端与充气结构连通；

控制所述充气结构从所述另一端通过所述管体向所述环空内输入气体。

可选地，所述检测装置还包括：与所述管体的侧壁连通的放空管，且所述放空管上设置有第二阀门；所述方法还包括：

在向所述环空中输入所述目标体积的气体时，以及在检测所述目标压力时，关闭所述第二阀门，以封堵所述放空管；

在关闭所述第一阀门之后，打开所述第二阀门，以导通所述放空管。

可选地，所述检测装置还包括：深度确定器，所述深度确定器与所述压力计和所述流量计均电连接，用于获取所述压力计检测到的压力，以及所述流量计检测到的体积，所述根据所述目标体积和所述目标压力，确定所述环空中动液面的深度，包括：

通过所述深度确定器根据获取到的所述目标体积和所述目标压力，确定所述动液面的深度。

另一方面，提供了一种检测装置，所述检测装置包括：管体，以及位于所述管体上的压力计、第一阀门和流量计；

所述压力计和所述第一阀门沿远离所述管体的一端的方向依次排布；

所述压力计用于检测所述管体内所述压力计所在位置的压力；

所述流量计用于检测所述管体内所述流量计所在位置流过的气体的体积。

可选地，所述检测装置还包括：与所述管体的侧壁连通的放空管，且所述放空管上设置有第二阀门。

可选地，所述检测装置还包括：深度确定器，所述深度确定器与所述压力计和所述流量计均电连接，用于获取所述压力计检测到的压力，以及所述流量计检测到的体积，以及根据获取到的所述目标体积和所述目标压力，确定井内的环空中动液面的深度。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请实施例提供了一种动液面深度的检测方法，可以测量向井内的环空中输入目标体积气体后的目标压力，并可以根据目标体积、目标压力与动液面深度之间的关系，确定出井内环空中的动液面深度。无需通过回声法来进行测量，避免了回声法测量动液面深度的缺陷，测量的可靠性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种动液面深度的检测装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种动液面深度的检测装置的左视图；

图3是本申请实施例提供的一种动液面深度的检测装置的俯视图；

图4是本申请实施例提供的一种动液面深度的检测方法流程图；

图5是本申请实施例提供的一种使用动液面深度的检测装置的流程图；

图6是本申请实施例提供的另一种动液面深度的检测方法流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

相关技术中，回声法测量动液面深度的原理如下：

在井口设置能够发出声波和能够接收声波的高能微音器。在测量动液面深度时，高能微音器发出的声波沿着环空向井下传输，并在油管接箍、音标和动液面等障碍物上反射。当声波反射至高能微音器时，高能微音器会将声波转换成电脉冲，然后经过通道放大、电路整形、滤波后由探测仪接收下来，并形成以时间为横坐标，以信号强度为纵坐标的声波变化的高频曲线和低频曲线。其中，高频曲线主要记录有油管接箍反射的声波的信号强度，低频曲线主要记录有动液面和其它较大障碍物反射的声波的信号强度。之后，根据这两条曲线的波峰与波谷的位置可确定井下动液面的深度。

但是，在动液面较深时声波衰减严重，井口的高能微音器可能接收不到反射的声波，使得动液面深度无法测出。另外，受油井生产时振动影响，以及井筒结蜡或存在死油的影响，使得反射的声波中的干扰因素较多，也容易造成动液面无法测出。

本申请实施例提供了一种动液面深度的检测方法及装置，本申请并未利用回声法的原理，也可以实现对动液面深度的测量。从而避免了回声法测量动液面深度的缺陷，可靠性更高。

图1是本申请实施例提供的一种动液面深度的检测装置的结构示意图，图2是本申请实施例提供的一种图1中检测装置的左视图，图3是本申请实施例提供的一种图1中检测装置的俯视图。需要说明的是，图2和图3未示出图1中的全部结构。

请参考图1至图3，该检测装置00可以包括：管体001，以及位于所述管体上的压力计002、第一阀门003和流量计004。

压力计和第一阀门沿远离管体的一端的方向依次排布，也即是压力计位于管体的一端与第一阀门之间。

管体001可以包括多个导管段(如图1中的导管段001a、001b和001c)，该多个导管段中的至少部分导管段分别与压力计002、第一阀门003或流量计004连通。

该压力计002与管体的侧壁连通，用于检测管体内压力计002所在位置的压力。例如，如图1所示，压力计002与导管段001a的侧壁连通。

第一阀门003位于管体001上，比如第一阀门003连接在管体001的两个导管段之间，第一阀门003用于控制管体的导通。其中，第一阀门003与导管段可以螺纹连接。

示例地，如图1所示，第一阀门003的一端与导管段001a螺纹连接，另一端与导管段001b螺纹连接。当第一阀门003打开时，导管段001a与导管段001b导通，管体001导通。

该第一阀门003可以为不锈钢截止阀，截止阀开闭过程中密封面之间摩擦力小，比较耐用，并且制造容易，维修方便。

流量计004也连接在管体001的两个导管段之间，用于检测管体001内流量计所在位置流过的气体的体积。其中，流量计004与导管段可以通过法兰005连接。

示例地，如图1所示，流量计004包括两个管口，一个管口与导管段001b通过法兰005a连接，另一个管口与导管段001c通过法兰005b连接，导管段001b与导管段001c通过流量计004导通，从而该流量计004可以检测到从其中流过气体的体积。

可选地，检测装置00还可以包括与管体的侧壁连通的放空管006，且放空管006上设置有第二阀门007。该放空管006还可以包括弯头008、接头009、接管010以及接管011。

示例地，参考图1，弯头008的一端与接管010的一端通过接头009连接，接管010的另一端通过第二阀门007与导管段001c的侧壁连接。当第二阀门007打开时，导管段001c与接管010导通，放空管006导通。其中，第二阀门007可以为不锈钢球阀，球阀结构简单紧凑，密封可靠，该第二阀门007的连接方式可以为螺纹连接。接头009可以为活接头，活接头体积小结构简单，方便安装和更换，并且成本较低。此外，还可以参考图3，弯头008的另一端与接管011连接。

可选地，压力计002与管体的侧壁之间还可以设置有第三阀门012，该第三阀门012用于控制管体001与压力计002的导通。其中，该第三阀门012的连接方式可以是螺纹连接。

示例地，如图1所示，第三阀门012连接在压力计002与导管段001a的侧壁之间，当第三阀门012打开时，压力计002才与导管段001a导通。其中，该第三阀门012可以为针型阀，针型阀相比其他类型的阀门能够耐受更大的压力，密封性能好，很适合与压力计002配合使用进行测压。一般针型阀门的连接方式为螺纹连接。

可选地，管体001的管壁上设置有向外凸起的接管013用于与其他组件连接，该接管013的管口可以设计为螺纹连接的方式。例如，导管段001a上凸起的接管013a与第三阀门012螺纹连接，导管段001c上凸起的接管013b与第二阀门007螺纹连接。

可选地，压力计002、第一阀门003、流量计004和放空管006在管体001上依次排布。例如，如图1所示，从管体001的一端起至另一端，依次为压力计002、第一阀门003、流量计004和放空管006。

可选地，管体001的两端可以设置有接头014(如管体001一端的接头014a，以及管体001另一端的接头014b)，用于与外部管道连接。该接头014可以为快速接头，快速接头能够快速拆断和连接，操作简单，省时省力。管体001上还设置有管夹015(如导管段001b上的管夹015a，以及导管段001c上的管夹015b)，用于固定管体。

可选地，检测装置00还可以包括支架016，管体001固定在支架016上。如图1所示，该支架016包括两端的侧支架和中间的底座，管体001固定在两端的侧支架上。

可选地，检测装置00还可以包括与支架016连接的把手017和防滑支撑脚018。如图1所示，支架016中位于两端的两个侧支架上各固定连接有一个把手017，该把手017可以通过螺钉固定在侧支架上；支架016底座的四个角均固定连接有防滑支撑脚018，起到支撑和防滑的作用。此外，参考图3，支架016底座四边的连接处可以通过螺钉019固定。

可选地，检测装置00还可以包括深度确定器(图中未示出)，该深度确定器可以与压力计和流量计均电连接，用于获取压力计检测到的压力，以及流量计检测到的体积。该深度确定器还可以根据获取到的目标体积和目标压力，确定井内的环空中动液面的深度。

需要说明的是，本申请实施例提供的检测装置在用于动液面深度的检测时，需要将其与井内的环间连通，并通过该检测装置向环空内注入一定量的气体。

应理解的是，上述实施例中的各个阀门也可以是其他类型的阀门，检测装置中各个组件的连接方式也可以为其他的连接方式，上述实施例仅是示意性的给出参考，本申请实施例对此不做限定。

以下将结合本申请实施例提供的动液面深度的检测方法，对本申请实施例提供的检测装置的功能进行解释说明。

示例地，图4是本申请实施例提供的一种动液面深度的检测方法的流程图，如图4所示，该方法可以包括以下步骤。

步骤101、获取环空中的目标深度处的目标温度。

环空是指井内油管和套管之间的环形空间，目标深度可以为井下的任意深度，只要该目标深度处的温度与地表温度有温差即可。在确定待检测动液面深度的井之后，可以查询待检测井的地质测量数据，获取该井的环空中的目标深度处的目标温度。其中，井的相关数据可以是预先地质勘探测量好的，无需在测量动液面深度时进行测量。

步骤102、向井内的环空中输入目标体积的气体。

向井内的环空中输入目标体积的气体需要使用本申请实施例提供的检测装置来完成。该检测装置可以包括：管体，以及位于管体上的压力计、第一阀门和流量计，且压力计和第一阀门沿远离管体的一端的方向依次排布。压力计用于检测管体内压力计所在位置的压力，流量计用于检测管体内流量计所在位置流过的气体的体积。

如图5所示，使用检测装置向井内的环空中输入目标体积的气体的过程，可以包括如下步骤。

步骤1021、将检测装置中管体的一端与井内的环空连通。

将检测装置中管体的一端与井口装置连接，该井口装置与井内的环空导通，从而使得检测装置中的管体与井内的环空连通。

步骤1022、将管体的另一端与充气结构连通。

充气结构用于向环空内注入气体。示例地，该充气结构可以是用于充入任一种气体的结构，比如，该充气结构可以包括氮气瓶等。

步骤1023、打开第一阀门。

打开管体上的第一阀门，使得管体导通。

步骤1024、控制充气结构从另一端通过管体向环空内输入气体。

打开充气结构的开关，使得充气结构输出的气体通过管体注入环空中。

步骤1025、当流量计检测到的体积达到目标体积时，关闭第一阀门。

在气体输入的过程中工作人员可以实时监测流量计的读数，当流量计检测到的体积达到目标体积时，关闭第一阀门以封堵管体，停止向环空输入气体。

需要说明的是，在向环空中输入目标体积的气体时，以及在检测目标压力时，需要关闭第二阀门以封堵放空管，此举可以确保检测装置的气密性。在关闭第一阀门封堵管体之后，可以打开第二阀门以导通放空管，使管体内残留的气体从放空管排出，确保充气结构可以安全地从管体的另一端拆卸下来。

示例地，可以使用申请实施例提供的如图1所示的检测装置00向井内的环空中输入氮气。首先，将管体001接近压力计的一端通过快速接头014a与一根高压软管的一端连接，并将该高压软管的另一端与井口装置的套管阀门连接。然后，将管体001的另一端通过快速接头014b与一根高压软管的一端连接，并将该高压软管另一端通过减压阀与氮气瓶(一种充气结构)连接。其次，需要将放空管006上的第二阀门007关闭，以保证输入氮气过程中的气密性。之后，打开第一阀门003导通管体001，即可打开氮气瓶开关向井内环空输入氮气。最后，当观察到流量计004检测到的输入氮气的量达到了目标体积，立即关闭第一阀门003，完成注入气体的过程。

步骤103、检测环空在输入目标体积的气体后的目标压力。

在向环空内输入目标体积的气体后，将压力计检测到的压力确定为目标压力。

示例地，在向环空内输入目标体积的气体以及关闭第一阀门003后，打开与压力计004连接的第三阀门012，此时压力计004与井内的环空导通，便能检测到输入目标体积的气体后的环空内的压力，将此时读取到的压力确定为目标压力。需要说明的是，第三阀门012也可以是一直处于打开状态的，从而压力计004可以在输入气体的过程中实时的测量井内环空的压力值。

步骤104、根据目标体积、目标压力、目标深度和目标温度，确定环空中动液面的深度。

环空中动液面的深度L满足：

其中，p表示目标压力，π表示圆周率，r₂表示油井的套管的内径，r₁表示油井的油管的外径，n表示目标体积的气体的物质的量，R为常数，T₀表示目标温度，l表示目标深度，x表示地温梯度，比如x＝3。

将上述步骤获取到的待测井的目标体积、目标压力、目标深度和目标温度代入公式(1)中，经过计算便可得到动液面的深度L。

需要说明的是，步骤104可以是由检测装置执行的，比如本申请实施例提供的检测装置00中的深度确定器可以用来确定动液面的深度，也可以是技术人员根据获取到的目标体积、目标压力、目标深度和目标温度人工完成的，本申请实施例对此不做限定。

综上所述，本申请实施例提供了一种动液面深度的检测方法，可以测量向井内的环空中输入目标体积气体后的目标压力，并可以根据目标体积、目标压力、目标深度和目标温度之间的数值关系，确定出井内环空中的动液面深度。无需通过回声法来进行测量，避免了回声法测量动液面深度的缺陷，测量的可靠性更高。

图6是本申请实施例提供的另一种动液面深度的检测方法的流程图，如图6所示，该方法可以包括以下步骤。

步骤201、向井内的环空中输入目标体积的气体。

示例地，可以通过本申请实施例提供的如图1所示的检测装置00向井内的环空中输入气体，步骤201可以参考步骤102的相关描述。

需要说明的是，也可以通过其他方式向井内的环空中输入气体，本申请实施例对此不做限定。

步骤202、检测环空在输入目标体积的气体后的目标压力。

示例地，可以通过本申请实施例提供的如图1所示的检测装置00中的压力计004，检测输入目标体积的气体后环空内的目标压力。

需要说明的是，也可以通过其他方式检测目标压力，本申请实施例对此也不做限定。

步骤203、根据目标体积和目标压力，确定环空中动液面的深度。

目标压力、目标体积与动液面的深度存在一定的关系，因此，可以根据执行步骤201和步骤202后获取到的待测井的目标体积和目标压力，计算得到动液面的深度。

综上所述，本申请实施例提供了一种动液面深度的检测方法，可以测量向井内的环空中输入目标体积气体后的目标压力，并可以根据目标体积、目标压力与动液面深度之间的关系，确定出井内环空中的动液面深度。无需通过回声法来进行测量，避免了回声法测量动液面深度的缺陷，测量的可靠性更高。

需要说明的是，本申请实施例提供的动液面深度的检测方法，相比于传统的回声法，不仅检测的可靠性更好，而且准确性也较好。

示例地，以对井A环空内的动液面深度测量为例，对井A测量的目标深度为4068米(m)，测量出的目标温度为392.9开尔文(K)，打入标准状态下气体体积9.35立方米(m³)，气体压力101325帕(Pa)、压力表读数102000Pa，套管内径0.0789m，油管外径0.0365m，带入公式(1)可以得出井A的动液面深度为620m。而对于井A采用回声法测量出的结果为654m，本申请实施例提供的方法相比于回声法，误差为34m。可以看出，本申请实施例提供的方法测量动液面深度的准确性也较好。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动液面深度的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

向井内的环空中输入目标体积的气体；

检测所述环空在输入所述目标体积的气体后的目标压力；

根据所述目标体积和所述目标压力，确定所述环空中动液面的深度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述环空中目标深度处的目标温度；

根据所述目标体积和所述目标压力，确定所述环空中动液面的深度，包括：

根据所述目标体积、所述目标压力、所述目标深度和所述目标温度，确定所述动液面的深度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述环空中动液面的深度L满足：

其中，p表示所述目标压力，π表示圆周率，r₂表示所述油井的套管的内径，r₁表示所述油井的油管的外径，n表示所述目标体积的气体的物质的量，R为理想气体常数，T₀表示所述目标温度，l表示所述目标深度，x表示地温梯度。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述向井内的环空中输入目标体积的气体，包括：

将检测装置中管体的一端连通所述环空，其中，所述检测装置包括：所述管体，以及位于所述管体上的压力计、第一阀门和流量计，且所述压力计和所述第一阀门沿远离所述管体的一端的方向依次排布，所述压力计用于检测所述管体内所述压力计所在位置的压力，所述流量计用于检测所述管体内所述流量计所在位置流过的气体的体积；

打开所述第一阀门，以导通所述管体；

从所述管体的另一端通过所述管体向所述环空内输入气体；

当所述流量计检测到的体积达到所述目标体积时，关闭所述第一阀门以封堵所述管体；

所述检测所述环空在输入所述目标体积的气体后的目标压力，包括：

将所述压力计检测到的压力确定为所述目标压力。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述从所述管体的另一端通过所述管体向所述环空内输入气体，包括：

将所述管体的另一端与充气结构连通；

控制所述充气结构从所述另一端通过所述管体向所述环空内输入气体。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测装置还包括：与所述管体的侧壁连通的放空管，且所述放空管上设置有第二阀门；所述方法还包括：

在向所述环空中输入所述目标体积的气体时，以及在检测所述目标压力时，关闭所述第二阀门，以封堵所述放空管；

在关闭所述第一阀门之后，打开所述第二阀门，以导通所述放空管。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测装置还包括：深度确定器，所述深度确定器与所述压力计和所述流量计均电连接，用于获取所述压力计检测到的压力，以及所述流量计检测到的体积，所述根据所述目标体积和所述目标压力，确定所述环空中动液面的深度，包括：

通过所述深度确定器根据获取到的所述目标体积和所述目标压力，确定所述动液面的深度。

8.一种检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：管体，以及位于所述管体上的压力计、第一阀门和流量计；

所述压力计和所述第一阀门沿远离所述管体的一端的方向依次排布；

所述压力计用于检测所述管体内所述压力计所在位置的压力；

所述流量计用于检测所述管体内所述流量计所在位置流过的气体的体积。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：与所述管体的侧壁连通的放空管，且所述放空管上设置有第二阀门。

10.根据权利要求8或9所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：深度确定器，所述深度确定器与所述压力计和所述流量计均电连接，用于获取所述压力计检测到的压力，以及所述流量计检测到的体积，以及根据获取到的所述目标体积和所述目标压力，确定井内的环空中动液面的深度。

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