CN114687731B - 一种保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化检测漏失的方法，包括以下步骤：S1)实时采集抽汲座封过程中钢缆受到的上提拉力，并实时判断座封时抽子钢缆受到的上提拉力是否大于抽汲的极限拉力，找出正确的沉没深度，实施安全正确的抽汲座封，并由最后的沉没深度计算出座封液体的总重量；S2)座封后，利用在整个抽子钢缆上提过程中设置的多个拉力检测点，在座封后抽子钢缆匀速运行阶段，检测恒速运动下抽子钢缆邻近两次的拉力值，将邻近两次的拉力值做差值处理，比较拉力差值与上提钢缆减少的重力是否一致，若一致，则未漏失；若小于则提至井口排查；若大于则判断发生漏失。其通过测量正确的沉没深度，保证了抽汲作业的安全性，同时间接提高了整体上的抽汲效率。

Description

一种保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法

技术领域

本发明涉及抽汲检测方法，尤其涉及一种保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法。

背景技术

抽汲排液或抽汲诱喷是油气井常用的基本工艺技术，在各大油气田得到广泛的应用。抽汲就是利用专门的抽子，通过钢丝绳下入井中上下反复活动，上提抽子时把抽子以上的液体排出井口，同时利用抽子下部产生的低压，使油层内的液体不断补充到井中来，直至井中积液排通，油气井能恢复正常生产。

而在抽汲过程中，不仅要保证抽汲安全，同时也要提高工作效率，抽汲效率最终表现为在井口排出的积液量与座封的积液量的比值，因此每次抽取的抽汲效率越小，需要排通积液的时间就越长；反之，则排通时间越短。因此在抽汲过程中提高抽汲的作业效率，一个是保证井底时座封积液准确且不发生积液的流失，另一部分是积液上提至井口过程中不发生积液的流失，以保证最大限度的将密封积液提升至井口；其中，积液的流失(以下均称为“漏失”)。

大量的漏失会严重影响抽汲的效率，但是目前没有出现可以实时监测井中漏失的方法，因此会严重影响到抽汲作业的效率。同时现在的每次抽汲效率的计算都是人为大体计算，因而无法探测出座封积液是否准确，这样也就没法实时查看拉力是否达到最大拉力值，若是拉力超过了最大拉力值，就会使得作业存在一定的风险，使得本领域技术人员没法精确计算抽汲效率，因此就特别需要一种既能保证作业安全同时从整体上提高工作效率的方法。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，在保证安全的情况下，可以实时监测漏失情况，从而间接提高抽汲工作效率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，包括以下步骤：

S1)实时采集抽汲座封过程中钢缆受到的上提拉力，并实时判断座封时抽子钢缆受到的上提拉力是否大于抽汲的极限拉力，找出正确的沉没深度，实施安全正确的抽汲座封，并由最后的沉没深度计算出座封液体的总重量；

S2)座封后，利用在整个抽子钢缆上提过程中设置的多个拉力检测点，在座封后抽子钢缆匀速运行阶段，检测恒速运动下抽子钢缆邻近两次的拉力值，将邻近两次的拉力值做差值处理，比较拉力差值与上提钢缆减少的重力是否一致，若一致，则未漏失；若小于则提至井口排查；若大于则判断发生漏失。

步骤1)具体为：座封过程中张力计实时采集抽汲座封过程中钢缆受到的上提拉力，并实时判断座封时抽子钢缆受到的上提拉力是否大于抽汲的极限拉力，若抽子钢缆的上提拉力大于抽汲的极限拉力，则判断计算的沉没深度有误，应减少沉没深度，重新上提；再次判断张力计检测的抽子钢缆的上提拉力与抽汲的极限拉力的关系，直至张力计检测的抽子钢缆的上提拉力数据小于抽汲的极限拉力，找出正确的沉没深度，实施安全正确的抽汲座封，同时执行上提，并由最后的沉没深度计算出座封液体的总重量。

抽汲的极限拉力为抽子钢缆的最大拉力、滚筒载荷或钢缆抗疲劳强度所承受的最大力三者中的最小值。

上提时抽子钢缆的最大拉力F_ZUO等于重力F_G、空气阻力F_A、浮力F_f、与井壁摩擦力F_m、液体阻力F_ye、流体阻力F_LZ、流体粘滞阻力F_NZ的矢量和；即F_ZUO＝F_G+F_A+F_f+F_m+F_ye+F_LZ+F_NZ。

步骤2)具体为：所述的座封后，利用在整个抽子钢缆上提过程中设置的多个拉力检测点，在座封后抽子钢缆的匀速运行阶段，将抽子钢缆匀速上提一段距离后，将抽子钢缆上提速度减小为一个极小值，再次恒速运行一段时间，检测恒速运动下抽子钢缆邻近两次的拉力值，将抽子钢缆邻近两次的拉力值做差值处理，比较拉力差值与上提钢缆减少的重力是否一致，若一致，则未漏失；若小于则提至井口排查；若大于则判断发生漏失。

所述的拉力值的计算如下：F_lou＝F_A+F_G+F_M+F_Y，其中，F_lou：拉力计算值；F_A：加重杆，抽子等重力；F_M：井壁摩擦力；F_G：下放钢缆重力；F_Y：密封液体重力。

邻近两次的拉力值差值处理采用如下公示：F_C1-F_C2，其中，F_C1、F_C2为极小速度时，邻近两次拉力检测值；

计算减少钢缆重力

F_J＝ρ×g×V_j×t×s

ρ为钢缆密度，g为重力加速度，V_j为此时恒速的速度，t为两次检测间隔时间，s钢缆截面积；

若F_C1-F_C2＝F_J，则未漏失，继续上提；

若F_C1-F_C2＜F_J，其他问题，上提至井口排查；

若F_C1-F_C2＞F_J，则漏失，再次下放重新座封；再次检测，若重复三次后，若还不正常，则上提至井口排查。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，通过测量正确的沉没深度，来保证抽汲作业的安全性，同时通过正确的沉没深度来计算出正确的座封量，保证漏失的减少，同时通过实时监测抽汲过程中是否出现漏失，这样当抽汲过程中出现漏失时，及时处理，来保证整个抽汲效率，从整体上既保证安全作业，同时整体上也提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明提供的自动化检测漏失的方法中沉没深度检测的流程图；

图2为本发明提供的自动化检测漏失的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1：

参见图1至图2，一种保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，包括以下步骤：

S1)座封过程中张力计实时采集抽汲座封过程中钢缆受到的上提拉力，并实时判断座封时抽子钢缆受到的上提拉力是否大于抽汲的极限拉力，若抽子钢缆的上提拉力大于抽汲的极限拉力，则判断计算的沉没深度有误，应减少沉没深度，重新上提；再次判断张力计检测的抽子钢缆的上提拉力与抽汲的极限拉力的关系，直至张力计检测的抽子钢缆的上提拉力数据小于抽汲的极限拉力，找出正确的沉没深度，实施安全正确的抽汲座封，同时执行上提，并由最后的沉没深度计算出座封液体的总重量。其中，抽汲的极限拉力为抽子钢缆的最大拉力、滚筒载荷或钢缆抗疲劳强度所承受的最大力三者中的最小值。

其中，上提时抽子钢缆的最大拉力F_ZUO等于重力F_G、空气阻力F_A、浮力F_f、与井壁摩擦力F_m、液体阻力F_ye、流体阻力F_LZ、流体粘滞阻力F_NZ的矢量和；即F_ZUO＝F_G+F_A+F_f+F_m+F_ye+F_LZ+F_NZ。

S2)座封后，利用在整个抽子钢缆上提过程中设置的多个拉力检测点，在座封后抽子钢缆的匀速运行阶段，将抽子钢缆匀速上提一段距离后，将抽子钢缆上提速度减小为一个极小值，再次恒速运行一段时间，检测恒速运动下抽子钢缆邻近两次的拉力值，将抽子钢缆邻近两次的拉力值做差值处理，比较拉力差值与上提钢缆减少的重力是否一致，若一致，则未漏失；若小于则提至井口排查；若大于则判断发生漏失。

其中，拉力值的计算如下：F_lou＝F_A+F_G+F_M+F_Y，其中，F_lou：拉力计算值；F_A：加重杆，抽子等重力；F_M：井壁摩擦力；F_G：下放钢缆重力；F_Y：密封液体重力。

邻近两次的拉力值差值处理采用如下公示：F_C1-F_C2，其中，F_C1、F_C2为极小速度时，邻近两次拉力检测值；

计算减少钢缆重力

F_J＝ρ×g×V_j×t×s

ρ为钢缆密度，g为重力加速度，V_j为此时恒速的速度，t为两次检测间隔时间，s钢缆截面积；

若F_C1-F_C2＝F_J，则未漏失，继续上提；

若F_C1-F_C2＜F_J，其他问题，上提至井口排查；

若F_C1-F_C2＞F_J，则漏失，再次下放重新座封；再次检测，若重复三次后，若还不正常，则上提至井口排查。

具体的，漏失情况进行自动化监测，是对抽汲密封积液后上提，直至井口过程进行受力分析，使用数学方法进行计算，与张力计实时检测的拉力值对比形成监测，使用计算机对整个过程进行自动化的处理，实时检测井中的漏失情况，同时对出现漏失情况进行自动化处理，保障抽汲作业的效率。

具体的，座封的过程为下放抽子至液面下沉没深度，等待1min，快速上提抽子，抽子张开，在油管中抽子密封上方的积液上行。

座封为整个正常抽汲过程中受到拉力最大的时刻，因此要在保证安全的前提下，每次尽可能多的密封积液，提高每次的排出效率，以便提高整体的抽汲效率，此时就需要实现正确的密封，因此就需要将这个抽汲过程在井下部分的拉力变化，滚筒载荷，钢缆的受损等情况进行综合考虑，来保证安全下实现座封。

座封受力理论计算

抽汲过程中受到的最大拉力，不能大于钢缆的最大拉力(加安全系数)、滚筒载荷(加安全系数)或钢缆抗疲劳强度所承受的最大力三者中的最小值。

(1)上提时钢缆的最大拉力理论值计算，这个过程受力分析使用到了重力，空气阻力，浮力，摩擦力，液体阻力，流体阻力，和流体的粘滞阻力的分析计算方法。

上提时钢缆的最大拉力理论计算：

F_ZUO＝F_G+F_A+F_f+F_m+F_ye+F_LZ+F_NZ

即，上提时的最大拉力F_ZUO等于重力F_G、空气阻力F_A、浮力F_f、与井壁摩擦力F_m、液体阻力F_ye、流体阻力F_LZ、流体粘滞阻力F_NZ的矢量和。上提时的上提拉力，不能大于钢缆的最大拉力(加安全系数)、滚筒载荷(加安全系数)以及钢缆抗疲劳强度所承受的最大力三者中的最小值。

流体粘滞阻力F NZ计算方法：

流体粘性力与流体密度ρ、比例系数μ、管壁半径R、流体速度V_SU、重力加速度g、摩擦系数J以及修正值有关h_b。

密度与粘度修正：

钢缆抗疲劳强度计算：

F_P＝A ₀×σ_S+A ₀×σ_b

抗疲劳强度F_P和钢缆截面积A₀，屈服强度σ_S、抗拉强度σ_b有关。

座封过程中张力计检测的拉力数据若大于抽汲的极限拉力，则说明前期计算的沉没深度有误，应减少沉没深度，重新上提；再次判断张力计检测的拉力数据与抽汲的极限拉力关系，直至张力计检测的拉力数据小于抽汲的极限拉力才能上提。此时的沉没深度才是真正的沉没深度，由此计算出座封液体的总重量。需要说明的是，张力计检测的张力数据和上提拉力是同一个力。

若在此过程中出现其他异常情况，如座封上提时出液面前拉力值骤然变小，出液面前拉力值变化不大，拉力值随上提逐渐减小，出液面后拉力值骤然减小则说明在座封时出现漏失，需要将仪器上提至井口进行排查。流程图参见图1。

参见图2

按照下述处理过程，在整个抽子钢缆上提过程中在井底出液面后，井深中部，快到井口分别设置检测点，即可监测在抽子钢缆上提过程中的漏失。

座封后匀速运行阶段，匀速运行将抽子钢缆上提一段距离。将抽子钢缆上提速度减小为一个极小值，再次恒速运行一段时间，检测恒速运动下抽子钢缆的两次拉力值，将抽子钢缆两次的拉力值做差值处理，比较差值与上提抽子钢缆减少重力是否一致，计算方法和处理过程如下：

拉力值计算：

F_lou＝F_A+F_G+F_M+F_Y

F_lou：拉力计算值

F_A：加重杆，抽子等重力

F_M：井壁摩擦力

F_G：下放钢缆重力

F_Y：密封液体重力

井中漏失判断计算

计算邻近两次拉力差值

F_C1-F_C2

F_C1、F_C2为极小速度时，邻近两次拉力检测值。

计算减少钢缆重力

F_J＝ρ×g×V_j×t×s

ρ为钢缆密度，g为重力加速度，V_j为此时恒速的速度，t为两次检测间隔时间，s钢缆截面积。

若F_C1-F_C2＝F_J，则未漏失(此为理论值，可根据井况乘以不同的损耗系数)，继续上提。

若F_C1-F_C2＜F_J，其他问题，上提至井口排查。

若F_C1-F_C2＞F_J，则漏失，再次下放重新座封；再次检测，若重复三次后，若还不正常，则上提至井口排查。

本发明提供的一种保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，通过测量正确的沉没深度，来保证抽汲作业的准确性和安全性，同时通过正确的沉没深度来计算出正确的座封量，在正确沉没深度的前提下进行抽汲，这样可以保证安全有效的抽汲，保证漏失的减少，同时通过实时监测抽汲过程中是否出现漏失，这样当抽汲过程中出现漏失时，及时处理，来保证整个抽汲效率，不用做无用功，使得整个抽汲过程可以快速完成，实时监控也可以提高工作效率，从整体上既保证安全作业，同时整体上也提高了工作效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)实时采集抽汲座封过程中钢缆受到的上提拉力，并实时判断座封时抽子钢缆受到的上提拉力是否大于抽汲的极限拉力，找出正确的沉没深度，实施安全正确的抽汲座封，并由最后的沉没深度计算出座封液体的总重量；

S2)座封后，利用在整个抽子钢缆上提过程中设置的多个拉力检测点，在座封后抽子钢缆匀速运行阶段，检测恒速运动下抽子钢缆邻近两次的拉力值，将邻近两次的拉力值做差值处理，比较拉力差值与上提钢缆减少的重力是否一致，若一致，则未漏失；若小于则提至井口排查；若大于则判断发生漏失。

2.根据权利要求1所述的保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，其特征在于，步骤1)具体为：

座封过程中张力计实时采集抽汲座封过程中钢缆受到的上提拉力，并实时判断座封时抽子钢缆受到的上提拉力是否大于抽汲的极限拉力，若抽子钢缆的上提拉力大于抽汲的极限拉力，则判断计算的沉没深度有误，应减少沉没深度，重新上提；再次判断张力计检测的抽子钢缆的上提拉力与抽汲的极限拉力的关系，直至张力计检测的抽子钢缆的上提拉力数据小于抽汲的极限拉力，找出正确的沉没深度，实施安全正确的抽汲座封，同时执行上提，并由最后的沉没深度计算出座封液体的总重量。

3.根据权利要求1或2任一项所述的保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，其特征在于，抽汲的极限拉力为抽子钢缆的最大拉力、滚筒载荷或钢缆抗疲劳强度所承受的最大力三者中的最小值。

4.根据权利要求3所述的保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，其特征在于，上提时抽子钢缆的最大拉力F_ZUO理论计算值等于重力F_G、空气阻力F_A、浮力F_f、与井壁摩擦力F_m、液体阻力F_ye、流体阻力F_LZ、流体粘滞阻力F_NZ的矢量和；即F_ZUO＝F_G+F_A+F_f+F_m+F_ye+F_LZ+F_NZ。

5.根据权利要求1所述的保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，其特征在于，步骤2)具体为：

所述的座封后，利用在整个抽子钢缆上提过程中设置的多个拉力检测点，在座封后抽子钢缆的匀速运行阶段，将抽子钢缆匀速上提一段距离后，将抽子钢缆上提速度减小为一个极小值，再次恒速运行一段时间，检测恒速运动下抽子钢缆邻近两次的拉力值，将抽子钢缆邻近两次的拉力值做差值处理，比较拉力差值与上提钢缆减少的重力是否一致，若一致，则未漏失；若小于则提至井口排查；若大于则判断发生漏失。

6.根据权利要求5所述的保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，其特征在于，所述的拉力值的计算如下：F_lou＝F_A+F_G+F_M+F_Y，其中，F_lou：拉力计算值；F_A：加重杆，抽子等重力；F_M：井壁摩擦力；F_G：下放钢缆重力；F_Y：密封液体重力。

7.根据权利要求5所述的保证抽汲作业安全性和自动化检测抽汲漏失的方法，其特征在于，邻近两次的拉力值差值处理采用如下公示：F_C1-F_C2，其中，F_C1、F_C2为极小速度时，邻近两次拉力检测值；

计算减少钢缆重力

F_J＝ρ×g×V_j×t×s

ρ为钢缆密度，g为重力加速度，V_j为此时恒速的速度，t为两次检测间隔时间，s钢缆截面积；

若F_C1-F_C2＝F_J，则未漏失，继续上提；

若F_C1-F_C2＜F_J，其他问题，上提至井口排查；

若F_C1-F_C2＞F_J，则漏失，再次下放重新座封；再次检测，若重复三次后，若还不正常，则上提至井口排查。