CN1952347A - 稠油井群产量动态监测系统及流量在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稠油井群产量动态监测系统及流量在线监测方法，监测系统包括若干个安装在计量站输油分支管道上的感应式流量传感器；一个用于将各流量传感器采集转换的电信号转换为数字信号的多通道数据采集卡；一个用于将多通道数据采集卡输出的数字信号进行数据运算处理的计算机处理系统；一个用于将数据运算处理结果进行界面显示的显示器。应用该监测系统及流量在线监测方法，可对稠油井群的工作状态进行在线产量实时动态监测，整个监测过程完全通过计算机操作控制完成，因而具有自动化程度高、采样密度高、监测效率高等优点。

Description

稠油井群产量动态监测系统及流量在线监测方法

技术领域

本发明属于油田油井抽油技术领域，特别是适用于油田稠油井抽油时的一种稠油井群产量动态监测系统及流量在线监测方法。

背景技术

稠油的开采生产具有特殊性，原油含蜡量高、油黏、含沙，从注蒸汽、闷井到放喷，然后采油，产量逐渐递减，到下一轮注蒸汽，整个生产周期中，产液量波动大。同时其他影响生产的因素也多：如井下地层出沙、串水、堵塞不出液、抽油泵泄漏、井口装置密封不严等，最终都会影响稠油井的生产。为了及时掌握生产情况，采取技术措施，排除影响因素，提高生产效率，其最好的方法就是检测动态产量，及时有效地发现和解决生产中的问题。此外，监测动态产量，也可为抽油机采油节能装置的控制提供最好的控制信号源。但是稠油井的高黏度、含杂质、低流量(0.5-10m³/24h)、脉动出液等特性，给动态流量的测量带来了严重困难。目前常用的流量计，如浮子流量计、涡轮流量计、腰轮流量计、电磁流量计都因产液的特殊性不能正常测试，故稠油井产量计量还是沿用了最原始的计量方法：每1天或3天将各油井产出的油液导入流量罐，1小时量取该时段油井流出的液体体积，推算出1天的产量，显然是极不准确的，也无法及时准确地反映油井产量的瞬值，对指导生产和节能控制就无大的意义。目前，对于低产液量的稠油井，国内尚未开发出稠油井群产量动态监测仪器设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动化程度高，能够通过计算机屏幕直接读出被测油井稠油生产的动态流量，且具有一定精度的高效率稠油井群产量动态监测系统。

本发明的另一个目的是提供一种快捷、简便、判定准确的流量在线监测方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：稠油井群流量动态监测系统包括：

若干个感应式流量传感器，安装在计量站的输油分支管道上，用于采集通过输油管道的油液瞬时流量信号并转换为电信号；

一个多通道数据采集卡，用于通过A/D转换将各感应式流量传感器采集转换的电信号转换为数字信号；

一个计算机处理系统，用于接受多通道数据采集卡输出的数字信号，并进行数据运算处理，将计算的出液量数据分井号储存；

一个显示器，用于将数据运算处理结果进行界面显示。

所述感应式流量传感器是由带有上下设置或左右设置进出液口的壳体和设置在壳体上部或壳体内部的传感组件两部分构成，其中，传感组件具有一个与进液口内端相接触的阀芯式感应测头，测头上部装有导磁体，导磁体外部套装有上下感应线圈和供磁线圈，导磁体与线圈之间设有不导磁护套。

所述上下感应线圈采用差动连接。

所述测头的外表面涂敷有不粘油涂层。

本发明流量在线监测方法的具体步骤为：

(1)在计量站内的各输油支管道上加装感应式流量传感器；

(2)由感应式流量传感器对产液流量进行采样，将每一时刻通过输油管道的油液流量信号转换为电信号；

(3)由多通道数据采集卡通过A/D转换，将感应式流量传感器采集转换的电信号转换为数字信号；

(4)由计算机将多通道数据采集卡转换的数字信号通过设定的流量参数进行流量计算，并对每口井的出液量进行累积，将出液累积量分井号储存；

(5)由计算机将各井的出液累积量与设定的标准值进行比较、判断各油井的生产状态，并将流量值和生产状态在显示器的界面显示。

应用本发明的稠油井群产量动态监测系统并配合其监测方法，其有益效果为：

(1)可以对产液量在每天0.5立方米以上稠油井群的工作状态进行在线产量实时动态监测，并在整个监测过程完全通过计算机操作控制完成，因而具有自动化程度高、采样密度高、监测效率高等优点。

(2)通过应用该测系统及监测方法，其输出信号可以较精确地反映稠油井在各种复杂油质下出油情况的动态历程，通过设置的数据采集卡可以对多口油井的感应式流量传感器采集输出的电信号进行转换和传输；并按照设定的数学模型进行计算、状态判定、存储并在界面上显示各油井的产量动态趋势，从而可以实现在线实时监测各油井的生产状态，如发现故障油井或低产量油井则可以发出警报信号，通知采油员工及时采取措施，以便降低生产成本、控制能耗、提高产量，如果将若干个井群的数字信号通过互联网或者GPS发送到油田的管理中心，则中心管理人员可以借助中央监测计算机实时掌握所监测油田的各油井生产状态。

(3)本发明可为抽油机采油节能的控制提供及时准确的控制信号。

(4)本发明的监测系统设计合理、操作简便，实用性强；其监测方法快捷、简便、判定准确，特别适应于油田稠油井群在产液过程中的流量监控要求。

附图说明

图1是本发明监测系统的布局结构示意图；

图2是本发明卧式感应式流量传感器结构示意图；

图3是本发明立式感应式流量传感器结构示意图；

图4是本发明感应式流量传感器局部结构简图；

图5是本发明稠油井群产量动态监测系统流程框图；

图6是本发明流量在线监测时的计算机工作程序框图。

具体实施方式

参看图1，图中各标号分别为：油井井群1、输油支管道2、感应式流量传感器3、总输油管道4、传输电缆线5、供电电源6、数据采集卡7、计算机8、显示器9。

本发明的稠油井群流量动态监测系统是由与被测油井数量相等的感应式流量传感器3、传输电缆线5、供电电源6、多通道数据采集卡7、计算机8和显示器9组成，其中感应式流量传感器3安装在计量站的输油支管道2上。流量传感器3输出的信号经信号处理电路(图中未示)处理后，通过传输电缆线5与多通道数据采集卡7的输入端连接。数据采集卡7设置在计算机内，并通过数据信号传输线和控制信号传输线与计算机8连接，显示器9与计算机8连接。在本案中，信号处理电路属常规技术，此处不再赘述。

参看图2、图4，图2所示为卧式结构的感应式流量传感器3，包括传感器壳体3-10和传感组件，其传感器壳体上的进出液口3-9、3-8为左右设置，主要用于安装在横置的输液管道上，传感组件设置在壳体3-10的外部上端，该组件具有一个与进液口3-9内端相接触的阀芯式感应测头3-7，测头3-7的外表面涂敷有不粘油涂层，可使测头3-7不受油液粘度的影响，以保证监测的灵敏度和准确度。在测头3-7的上部装有导磁体3-4，导磁体3-4外部套装有上下感应线圈3-1、3-3和供磁线圈3-2，导磁体3-4与上下感应线圈3-1、3-3及供磁线圈3-2之间设有不导磁护套3-5，其中上下感应线圈3-1、3-3采用差动连接(参见图4)。

图3所示为立式结构的感应式流量传感器3a，与卧式结构的感应式流量传感器的不同点在于：传感器壳体3a-10的进出液口3a-9、3a-8为上下设置，主要用于安装在竖置的输液管道上。传感组件设置在壳体3a-10的内部，包括上下感应线圈3a-1、3a-2、供磁线圈3a-2，导磁体3a-4、不导磁护套3a-5、感应测头3a-7，传感组件的结构及组装方式均与图2中的传感组件相同，此处不再赘述。

工作时，由供电电源6通过设置在传感组件外壳上的接线柱3-6或设置在传感器壳体3-10上的接线柱3a-6给供磁线圈3-2或3a-2提供交流36V电源，根据电磁感应原理，感应测头3-7或3a-7随输油支管道2内液流压力的变化上下移动，并带动导磁体3-4或3a-4与感应线圈3-1、3-3或3a-1、3a-3和供磁线圈3-2或3a-2相对移动，由此引起感应线圈3-1、3-3或3a-1、3a-3输出电压的变化，输出的交流电压信号随感应测头3-7或3a-7的位移量呈线性函数。

设置的感应式流量传感器3、3a，用于采集通过输油支管道2的油液瞬时流量信号并转换为电信号；设置的多通道数据采集卡7，通过A/D转换可将多个感应式流量传感器3、3a采集输出的电信号分别转换为数字信号，并传输至计算机8；计算机8处理由数据采集卡7输入的数字信号，按照设定的参数数学模型计算出各油井产液流量的折算值，输送至人机显示界面，同时通过设置的分类判断程序对各油井的生产状况进行正常、低产、故障等类别判定，并通过接口输送至指令、报警系统。

在本案中，所述传感式流量传感器是以一定的采样频率采集电信号，经A/D转换，得到分段时间的电压值Vi，由计算机通过对采样电压值Vi进行累加，按数学模型计算出各油井每单位时间内通过液体的体积值，将该体积值送数据库，分井号储存。

所述数学模型包含的参数有：参算常数K、采样电压Vi、流量体积V体，运算公式为：V体＝K∑Vi，其中，K值的设定是由人工或计量罐测出油井1个小时的出液体积V1h，由计算机对流量传感器在同一个小时内采集的电压信号V1，V2，V3……Vi进行累加，求出总和∑Vi，再按运算公式K＝∑Vi/V1h计算出K值，作为数学模型的参算常量，并在监测系统运行的过程中，按周期1天或3天计量运算，刷新K值。

在分类判定程序中，输入常数K后，每20min对各油井的出液量V体计算一次，并将计算的出液量V体20min值与各该口井规定的最低产液量V定进行比较，如果V体20min＜V定/72则报警；V体20min＞V定/72，则视为生产正常。

参看图5，是本发明的稠油井群产量动态监测系统流程框图，其监测流程为：针对油井产出的液体为脉动出液、含蜡量高、油黏、含沙等特点，应用电磁传感技术对出液流量进行大密度、高灵敏度的测量采样；并通过多通道数据采集卡7的A/D转换将流量传感器输出的电信号转换为数字信号，由计算机进行参数设定，应用数学模型对多通道数据采集卡7输出的各油井的数字信息进行数据处理，通过对各油井每股油液量的累计，计算出的各油井每单位时间内通过的液体的体积值，分库存储，并进行生产状态如正常、低产、故障等的判定分类，提供指令、报警输出，适时采取措施。同时可将各井动态产液流量值直接在人机界面显示，通过通讯接口，向其它部门提供生产动态信息。

结合图1，参看图6，本发明流量在线监测时的计算机工作程序为：

1、打开电源6和计算机9，计算机9自动进行初始化，并进行各油井起始时间设置，设置各油井数学模型常数；

2、将由感应式流量传感器3或3a采集并通过数据采集卡7通过转换输出的各油井分时采样的数字信号分井号储存；

3、按照设置的参数数学模型计算各油井产液量的折算值；

4、将各油井的折算流量值分井号存入数据库，以备调用；

5、启动判断程序，调取各油井产液流量折算值进行正常、低产、故障状态判定分类；

6、从分存数据库直接读取流量值输送至人机界面，并通过显示器10显示；

7、将判定分类状况或有关信息通过推动接口输出报警；

8、刷新界面，重复第5、6、7步程序。

Claims (7)

1、一种稠油井群产量动态监测系统，其特征在于：它包括：

若干个感应式流量传感器，安装在计量站的输油分支管道上，用于采集通过输油管道的油液瞬时流量信号并转换为电信号；

一个多通道数据采集卡，用于通过A/D转换将各感应式流量传感器采集转换的电信号转换为数字信号；

一个计算机处理系统，用于接受多通道数据采集卡输出的数字信号，并进行数据运算处理，将计算的出液量数据分井号储存；

一个显示器，用于将数据运算处理结果进行界面显示。

2、根据权利要求1所述的稠油井群产量动态监测系统，其特征在于：所述感应式流量传感器是由传感器壳体和传感组件两部分构成，其中，传感器壳体带有上下设置或左右设置的进出液口，传感组件设置在壳体上部或壳体内部，所述传感组件具有一个与进液口内端口相接触的阀芯式感应测头，测头上部装有导磁体，导磁体外部套装有上下感应线圈和供磁线圈，导磁体与线圈之间设有不导磁护套。

3、根据权利要求1所述的稠油井群产量动态监测系统，其特征在于：所述上下感应线圈采用差动连接。

4、根据权利要求2所述的稠油井群产量动态监测系统，其特征在于：所述测头的外表面涂敷有不粘油涂层。

5、一种用于稠油井群产量动态监测系统的流量在线监测方法，其特征在于：该方法的具体步骤为：

(1)在计量站内的各输油支管道上加装感应式流量传感器；

(2)由感应式流量传感器对产液流量进行采样，将每一时刻通过输油管道的油液流量信号转换为电信号；

(3)由多通道数据采集卡通过A/D转换，将感应式流量传感器采集转换的电信号转换为数字信号；

(4)由计算机将多通道数据采集卡转换的数字信号按照设定的流量参数和数学模型进行流量计算，并对每口井的出液量进行累积，将出液累积量分井号储存；

(5)由计算机将各油井的出液累积量按照设定的分类判定程序判定油井的生产状态，并将产液量和生产状态在显示器的界面显示。

6、根据权利要求5所述的流量在线监测方法，其特征在于：所述数学模型包含的参数有：参算常数K、采样电压Vi、流量体积V_体，运算公式为：V_体＝K∑V_i，其中，K值的设定是由人工或计量罐测出油井1个小时的出液体积V_1h，由计算机对流量传感器在同一个小时内采集的电压信号V₁，V₂，V₃……V_i进行累加，求出总和∑V_i，再按运算公式K＝∑V_i/V_1h计算出K值，作为数学模型的参算常量，并在监测系统运行的过程中，按周期1天或3天计量运算，刷新K值。

7、根据权利要求5所述的流量在线监测方法，其特征在于：所述分类判定程序为：输入常数K，每20min对各油井的出液量V_体计算一次，并将计算的出液量V_体20min值与各该口井规定的最低产液量V_定进行比较，如果V_体20min＜V_定/72则报警；V_{体 20min}＞V_定/72，则视为生产正常。

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