CN115163050A - 一种抽油机井井筒及产出液温场监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抽油机井井筒及产出液温场监测装置，包括：油管、抽油杆和光纤，所述光纤固定在所述抽油杆上，随所述抽油杆一起在所述油管内运动，以监测所述油管内不同区域的温度；光纤收纳装置，所述光纤收纳装置安装在抽油机井的井口，用于收紧冗余的所述光纤；数据读取装置，所述数据读取装置与经所述光纤收纳装置收紧的所述光纤连接，以实时读取所述抽油机井井筒产出液温场的数据和曲线。本发明解决了现有温场监测技术中无法实时监测，监测数据不全面或者监测结果与实际温场分布有较大差距的技术问题，实现了实时、全面且准确监测抽油机井井筒及产出液的温场的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及采油工程技术领域，尤其涉及一种抽油机井井筒及产出液温场监测装置。
背景技术
高凝油具有“四高”特点，即：含蜡量高、凝固点高、析蜡温度高和蜡熔点高，因此温度是原油流动性及结蜡情况的主要影响因素，产出液在举升过程中随温度下降逐渐析蜡，导致流动性下降和管杆结蜡现象。高凝油开采过程中一方面高凝油井采用伴热工艺确保原油顺利举升，另一方面采用热洗清蜡工艺清除油管和抽油杆表面沉积的蜡。为了准确评价及优化伴热工艺和热洗清蜡工艺，需采用井筒产出液温场监测手段。
常规的温场监测手段主要有两种，传统方法是随生产管柱下入存储式温度计，近年来随着光纤技术的发展，分布式光纤测温技术能够实时准确地监测井筒温场的完整分布情况，常规施工方式是将光纤固定于油管外壁进行测试。但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
使用传统的存储式温度计，需要再次作业起出生产测试管柱后回放数据，无法根据数据反馈情况即时调整工艺参数，且只能下入有限个数的温度计，不能准确反映温场分布情况，极易缺失重要特征点的温场数据；
而常规的分布式光纤测温方式是将光纤固定于油管外壁进行测试，测试结果实际为油管与套管间环形空间的温度，受油管、套管、地层以及环形空间内的流体传热性能影响，测试结果与产出液温场差距较大。
也即是说目前的抽油机井井筒产出液温场监测方法存在无法实时监测，监测数据不全面或者监测结果与实际温场分布有较大差距的技术问题。
发明内容
本申请实施例通过提供一种抽油机井井筒及产出液温场监测装置，
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：
本申请提供一种抽油机井井筒及产出液温场监测装置，包括：
油管、抽油杆和光纤，所述光纤固定在所述抽油杆上，随所述抽油杆一起在所述油管内运动，以监测所述油管内不同区域的温度；
光纤收纳装置，所述光纤收纳装置安装在所述抽油机井的井口，用于收紧冗余的所述光纤；
数据读取装置，所述数据读取装置与经所述光纤收纳装置收紧的所述光纤连接，以实时读取所述抽油机井井筒产出液温场的数据和曲线。
可选地，所述抽油杆包括目标数量的抽油杆短节，每个所述抽油杆短节通过接箍连接。
可选地，所述抽油杆上安装有光纤保护装置，所述光纤保护装置包括光纤固定器和/或保护罩。
可选地，所述光纤固定器安装在所述抽油杆短节上，用于固定所述光纤。
可选地，所述光纤固定器的尺寸与所述油管的内径匹配，以防止所述抽油杆在所述油管里运动时发生偏磨以及刮去所述油管上附着的石蜡。
可选地，所述保护罩安装在所述抽油杆的接箍位置，所述保护罩与距离所述接箍位置最近的上下所述光纤固定器组合，用于保护所述光纤。
可选地，所述光纤保护装置是用硬质金属制成。
可选地，所述光纤收纳装置包括光纤自动绕线器和光纤井口密封装置。
可选地，所述光纤自动绕线器包括弹簧滑轮组和包裹所述弹簧滑轮组的壳体，所述光纤井口密封装置与所述光纤自动绕线器连接，在所述弹簧滑轮组中的弹簧处于目标压缩状态时，将所述光纤井口密封装置锁死并密封，以收紧并固定所述冗余的所述光纤。
可选地，所述数据读取装置包括光端机和电脑，所述光端机将所述光纤中的光信号转化为电信号，所述电脑与所述光端机相连，用于读取所述电信号，以获得所述抽油机井井筒产出液的温场分布的数据和曲线。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、由于采用光纤测温，将光纤固定在抽油杆上，随抽油杆一起在油管内运动，因此能实时检测整个抽油机井井筒及井筒内产出液的温度，准确反映井筒及井筒内产出液的温场分布状况；
2、由于将光纤放置在油管内，避免了油管、套管、地层以及环形空间内的流体传热性能影响，能更准确地反映井筒及井筒内产出液的温场分布状况。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本申请实施例中的抽油机井井筒及产出液温场监测装置示意图；
图2为本申请实施例中的一种高凝油井井筒及产出液温场监测装置示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种抽油机井井筒及产出液温场监测装置，解决了现有温场监测技术中无法实时监测，监测数据不全面或者监测结果与实际温场分布有较大差距的技术问题。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本申请提供一种抽油机井井筒及产出液温场监测装置，包括：
油管、抽油杆和光纤，所述光纤固定在所述抽油杆上，随所述抽油杆一起在油管内运动，以监测所述油管内不同区域的温度；
光纤收纳装置，所述光纤收纳装置安装在抽油机井的井口，用于收紧冗余的所述光纤；
数据读取装置，所述数据读取装置与经所述光纤收纳装置收紧的所述光纤连接，以实时读取所述抽油机井井筒产出液温场的数据和曲线。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。另外需要说明的是，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本实施例提供了一种抽油机井及井筒产出液温场监测装置，如图1所示，包括：
油管101、抽油杆102和光纤103，光纤103固定在抽油杆102上，随抽油杆102一起在油管101内运动，以监测油管101内不同区域的温度；
光纤收纳装置104，光纤收纳装置104安装在抽油机井的井口，用于收紧冗余的光纤103；
数据读取装置105，数据读取装置105与经光纤收纳装置104收紧的光纤103连接，以实时读取抽油机井井筒产出液的温场的数据和曲线。
下面结合图1详细介绍本实施例提供的装置的具体组成部分及工作过程：
本申请提供的装置包括油管101、抽油杆102和光纤103，光纤103固定在抽油杆102上，随抽油杆102一起在油管101内运动，以监测油管101内不同区域的温度。
在具体的实施过程中，抽油杆102是由一定数量的抽油杆短节连接而成，抽油杆短节的数量随抽油机井的深度变化而调整，每根抽油杆短节都通过接箍与相邻抽油杆短节相连。在抽油杆短节上安装有一定数量的光纤固定器，用于固定光纤103。在具体的实施过程中，光纤固定器的外壳为硬质金属，光纤固定器的尺寸与油管101的管径是相匹配的，即光纤固定器的尺寸可以与油管的管径相同，或者光纤固定器的尺寸还可以比油管的管径略小1mm～5mm。例如油管的直径是100mm，当油管的管壁非常光滑时，光纤固定器的尺寸可以与油管的管径相同，也设置为100mm，或者当油管的管壁比较粗糙时，光纤固定器的尺寸可以比油管的管径略小1mm～5mm，例如可以设置为96mm，这样做既可以避免抽油杆102在运动过程中与油管101碰撞造成光纤损坏，还可以刮除油管101管壁上的油蜡，避免结蜡过多影响光纤的测试准确性。每根抽油杆短节上的光纤固定器的数量一般为2个，但并不局限于2个，例如在一种偏磨情况较严重的油井中，每根抽油杆短节上设置的光纤固定器的数量可以增加为4个，在实际的应用中可视井斜及偏磨情况适当增加光纤固定器的数量，在此不作限制，也不再一一举例。光纤固定器的形状可以是具有一定厚度的圆形或者正方形，在此不作限制。
另外，在抽油杆接箍的位置还安装有保护罩，该保护罩与距离接箍位置最近的上固定器和下固定器固定在一起，共同组成光纤保护器。光纤保护器的外壳为硬质金属，内部设置有光纤通道，用以固定并保护接箍处的光纤。
在具体的实施过程中，抽油杆102顶端与一段抽油杆光杆连接，该光杆能实现抽油杆与悬绳器间的连接过渡，并可以与盘根盒中的盘根组合，密封井口，防止油、气、水泄漏。在抽油杆光杆部分没有安装光纤固定器，以保证此处的光纤能自由活动。抽油杆102底端分别与丝堵、筛管和抽油泵连接，以抽取地层中的石油并举升到地面。
本申请提供的装置还包括光纤收纳装置104。该装置的作用是将光纤103处于井口和地面的冗余部分收紧并固定，以避免光纤103随抽油杆102运动时，冗余光纤缠绕损坏，阻断监测数据的传送。
在具体的实施过程中，该光纤收纳装置包括光纤自动绕线器和光纤井口密封装置。其中，光纤自动绕线器包括一定数目的弹簧滑轮组，在每个弹簧滑轮组中，弹簧固定端固定在光纤自动绕线器的内壁上，弹簧自由端安装滑轮，弹簧外侧设置有固定护套和滑动护套，弹簧的最大压缩距离可以设计为不受力时弹簧本身长度的二分之一。在具体的工作场景中，弹簧滑轮组的具体数目及规格可以根据抽油杆102的冲程进行调整设计，例如一种抽油杆的冲程为3.0m，弹簧滑轮组的数目可以为8个，或者一种抽油杆的冲程为5.0m，弹簧滑轮组的数目可以为12个，在此不作限制，也不再一一举例。而弹簧的最大压缩距离也可以根据光纤103的实际长度和抽油杆102的冲程进行调整设计，例如最大压缩距离还可以是不受力时弹簧本身长度的三分之一、五分之三等，在此不作限制，也不再一一举例。
光纤103穿过光纤自动绕线器后，再进入光纤密封装置，光纤井口密封装置内设锁紧机构和二级密封盘根，可固定光纤并承压密封。在具体的实施过程中，确保抽油机在下死点位置时，将光纤103收紧，当光纤自动绕线器内的弹簧处于设定的压缩状态时，将光纤井口密封装置锁死并密封，最后将光纤接头与数据读取装置105连接。在具体的实施过程中，数据读取装置105包括光端机和电脑，光端机与光纤井口密封装置处的光纤接头连接，以将光纤103中的光信号转化为电信号，光端机另一端与电脑相连，用于读取所述电信号，以获得抽油机井井筒产出液的温场分布数据和曲线。
下面，结合具体应用场景来展示本发明的具体实施过程。如图2所示，以一口高凝油生产井为例，对本发明作进一步详细说明。
图2为高凝油井井筒产出液温场监测装置示意图，1表示抽油机、2表示测试阀门、3表示生产阀门、4表示油管、5表示抽油杆光杆、6表示测温光纤、7表示抽油杆短节、8表示抽油杆接箍、9表示光纤固定器、10表示光纤保护器，由上固定器101、保护罩102和下固定器103构成、11表示抽油泵、12表示筛管、13表示丝堵、14表示光纤自动绕线器，由若干个弹簧滑轮组141和壳体142构成，每个弹簧滑轮组包括固定护套1411、弹簧1412、滑动护套1413和滑轮1414，15表示光纤井口密封装置、16表示光端机及电脑。
图2中所示的抽油杆7的短节数量仅为示意性，其数量可以随测试井段深度进行调整。每根抽油杆短节都通过抽油杆接箍8与相邻抽油杆短节连接，每根抽油杆短节上安装的光纤固定器数量一般但不局限为2个，可视井斜及偏磨情况适当增加，本实施例中，每根抽油杆短节上安装4个光纤固定器。光纤自动绕线器14内的弹簧滑轮组141的数量也仅做示意性表示，其数量及规格可依据抽油杆冲程进行调整设计，以满足随抽油杆运动自动收紧冗余光纤的需要。
在具体的实施过程中，先依次螺纹连接下入丝堵13、筛管12、抽油泵11和油管4，再逐根下入抽油杆短节，每根抽油杆短节间通过抽油杆接箍8采用螺纹连接，在抽油杆短节上安装有光纤固定器9，此处每根抽油杆短节上安装4个光纤固定器。测温光纤6用光纤固定器9固定并随抽油杆短节7一同下入油管内。光纤固定器9外壳为硬质金属，内部设置光纤通道。在抽油杆接箍处采用光纤保护器10，光纤保护器10包括上固定器101和下固定器103，以及设置于二者之间的保护罩102，护罩102的外壳也为硬质金属，其内部设置光纤通道，固定并保护光纤。为保证抽油杆光杆处光纤自由活动，在下入抽油杆光杆5时不采用光纤固定器，将上部光纤接头从测试阀门2引出，再穿过光纤自动绕线器14，在具体的实施过程中，光纤自动绕线器内预留有引线，以将光纤引入其中。之后，再将光纤穿过光纤井口密封装置15，光纤井口密封装置15内设锁紧机构和二级密封盘根，可固定光纤并承压密封。在具体的实施过程中，确保抽油机在下死点位置时，将光纤收紧，当光纤自动绕线器14内的弹簧处于目标压缩状态时，将光纤井口密封装置15锁死并密封，最后将光纤接头与光端机连接。在正常生产过程或热洗清蜡时均可从与光端机连接的电脑上实时读取产出液温场的数据和曲线。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
1、由于采用光纤测温，将光纤固定在抽油杆上，随抽油杆一起在油管内运动，因此能实时检测整个抽油机井井筒及井筒内产出液的温度，准确反映井筒及井筒内产出液的温场分布状况；
2、由于将光纤放置在油管内，避免了油管、套管、地层以及环形空间内的流体传热性能影响，能更准确地反映井筒及井筒内产出液的温场分布状况。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种抽油机井井筒及产出液温场监测装置，其特征在于，包括：
油管、抽油杆和光纤，所述光纤固定在所述抽油杆上，随所述抽油杆一起在所述油管内运动，以监测所述油管内不同区域的温度；
光纤收纳装置，所述光纤收纳装置安装在所述抽油机井的井口，用于收紧冗余的所述光纤；
数据读取装置，所述数据读取装置与经所述光纤收纳装置收紧的所述光纤连接，以实时读取所述抽油机井井筒产出液温场的数据和曲线。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抽油杆包括目标数量的抽油杆短节，每个所述抽油杆短节通过接箍连接。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抽油杆上安装有光纤保护装置，所述光纤保护装置包括光纤固定器和/或保护罩。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光纤固定器安装在所述抽油杆短节上，用于固定所述光纤。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光纤固定器的尺寸与所述油管的内径匹配，以防止所述抽油杆在所述油管里运动时发生偏磨以及刮去所述油管上附着的石蜡。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述保护罩安装在所述抽油杆的接箍位置，所述保护罩与距离所述接箍位置最近的上下所述光纤固定器组合，用于保护所述光纤。
7.如权利要求3～6任一所述的装置，其特征在于，所述光纤保护装置是用硬质金属制成。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤收纳装置包括光纤自动绕线器和光纤井口密封装置。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述光纤自动绕线器包括弹簧滑轮组和包裹所述弹簧滑轮组的壳体，所述光纤井口密封装置与所述光纤自动绕线器连接，在所述弹簧滑轮组中的弹簧处于目标压缩状态时，将所述光纤井口密封装置锁死并密封，以收紧并固定冗余的所述光纤。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据读取装置包括光端机和电脑，所述光端机将所述光纤中的光信号转化为电信号，所述电脑与所述光端机相连，用于读取所述电信号，以获得所述油井井筒产出液的温场分布数据和曲线。
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| CN116877057A (zh) * | 2023-09-05 | 2023-10-13 | 大庆信辰油田技术服务有限公司 | 一种油气井光纤监测设备及方法 |
| CN116877057B (zh) * | 2023-09-05 | 2023-11-21 | 大庆信辰油田技术服务有限公司 | 一种油气井光纤监测设备及方法 |
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