CN206681724U - 一体化油井动态液面测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化油井动态液面测量装置，包括防爆外壳、传输管、声波测量机构和电气控制单元，传输管由测试管和放气管组成，测试管的侧壁上开设有声波接收气管和测压孔，测试管上靠近声波接收气管的位置处设置有储气仓，储气仓上设置有进气孔和储气仓出气管，进气孔上固定安装有进气管，声波测量机构包括爆破电磁阀、微音器、压力传感器以及套管电磁阀，电气控制单元包括微控制器、通信模块和存储器，压力传感器、爆破电磁阀和套管电磁阀均与微控制器连接。本实用新型采用内爆或外爆的工作模式提供爆破发声条件，通过微音器进行动态液面连续准确测量，同时套管电磁阀的安装不影响工人注液洗井工作。

Description

一体化油井动态液面测量装置

技术领域

本实用新型属于油井动液面测量技术领域，具体涉及一种一体化油井动态液面测量装置。

背景技术

在油田生产过程中，油管和套管之间的动液面是反映地层供液能力的一个重要指标，是采油生产中确定抽油泵合理沉没度、制定合理工作制度的重要依据，通过对油井动液面的监测分析，可以直接确定油井泵深、计算井底流体压力和静压，判断油井生产工作制度与地层能量的匹配情况，提高油井工作效率、保证油井稳定生产。传统的动液面测试方式是利用回声仪进行测试，使用无弹头火药子弹或氮气瓶声弹作为发声介质，由人工定期进行操作。由于使用的设备危险、笨重，因此很难长时间连续测试。而电动气枪、电动氮气瓶，由于其工艺结构复杂，成本较高，使用寿命短，推广起来比较困难。另外，动液面自动测量时，若井内压力过低时，无法在套管完全敞开的情况下对液面实时的准确测量，需满足测量空间封闭，才能使动液面测量的数据准确性高；若井内压力过高时，过高的压力会影响次声波的传输，需对套管内的压力进行泄放，因此，现如今缺少一种一体化油井动态液面测量装置，可根据套管内的压力选择内爆或外爆的工作模式测量油井动态液面位置，避免传统安装手动球阀导致人工控制带来的不必要的麻烦。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种一体化油井动态液面测量装置，其设计新颖合理，采用内爆或外爆的工作模式提供爆破发声条件，通过微音器进行动态液面连续准确测量， 同时套管电磁阀的安装不影响工人注液洗井工作，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：包括安装在套管支管上的防爆外壳、穿过防爆外壳且与套管支管对接的传输管以及设置在防爆外壳内的声波测量机构和电气控制单元，所述传输管由测试管和放气管组成，测试管的侧壁上开设有与测试管连通的声波接收气管和测压孔，声波接收气管通过安装盖封闭，安装盖上开设有微音器安装孔，测试管上靠近声波接收气管的位置处设置有与测试管加工作制为一体的储气仓，储气仓上设置有进气孔和储气仓出气管，进气孔上固定安装有伸出至防爆外壳外且用于连接加气泵向储气仓输入高压气体的进气管，所述声波测量机构包括固定安装在储气仓出气管出气端的爆破电磁阀、设置在声波接收气管内且卡装在微音器安装孔上用于接收声波信号的微音器、固定在测压孔上用于测量油井套管内压力的压力传感器以及固定在测试管与放气管之间用于调节油井套管内压力的套管电磁阀，微音器靠近储气仓的一侧与声波接收气管之间设置有空腔，爆破电磁阀远离储气仓出气管的一端连接有导气管，导气管远离爆破电磁阀的一端连接有伸入至所述空腔内的声波发射气管；电气控制单元包括微控制器以及均与微控制器连接的通信模块和存储器，压力传感器的信号输出端与微控制器的输入端相接，爆破电磁阀和套管电磁阀均由微控制器控制，微音器安装孔的外侧安装有用于处理微音器接收信号的信号处理模块，信号处理模块通过隔爆管线与微控制器连接。

上述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述防爆外壳内安装有用于调节温度的加热板，电气控制单元还包括用于采集防爆外壳内温度的温度传感器，温度传感器的信号输出端与微控制器的输入端相接，加热板由微控制器控制。

上述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述通信模块为有线通信模块或无线通信模块，微控制器通过有线通信或无线通信与上位机通信。

上述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述安装盖与声波接收气管接触的位置处设置有密封垫。

上述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述微音器的信号接收端和声波发射气管的信号输出端均与测试管的内壁齐平。

上述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述防爆外壳上设置有用于为声波测量机构和电气控制单元供电的外接电路接头。

上述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述放气管通过法兰盘固定安装在防爆外壳上。

上述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述储气仓布设在声波接收气管与测压孔之间。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型采用防爆外壳，安全可靠；通过设置套管电磁阀，可对油井套管封堵、压力泄放，同时当不需要测量油井动态液面时，微控制器通过控制套管电磁阀，保证油管和油井套管之间的空间敞开，便于工人正常注液洗井工作，可靠稳定，使用效果好。

2、本实用新型通过将储气仓与测试管加工制作为一体，同时将储气仓靠近声波接收气管设置，减少测量装置的体积，减少高压气体流过的路程，将声波发射气管套设在声波接收气管内便于测量次声波的发射和接收，结构紧凑，使用效果好。

3、本实用新型通过套管电磁阀和爆破电磁阀的配合测量动态液面位置，采用压力传感器检测油井套管内的压力值，当油井套管内的压力值低于存储器中存储的压力阈值时，采用外爆的工作模式测量动态液面位置；当油井套管内的压力值不低于存储器中存储的压力阈值时，采用内爆的工作模式测量动态液面位置，使用灵活，测量准确。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，采用内爆或外爆的工作模式提供爆破发声条件，通过微音器进行动态液面连续准确测量，同时套管电磁阀的安装不影响工人注液洗井工作，安全可靠，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的使用状态图。

图3为本实用新型测试管的结构示意图。

图4为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—防爆外壳； 2—声波接收气管； 3—信号处理模块；

4—微音器； 5—导气管； 6—爆破电磁阀；

7—进气管； 8—加热板； 9—压力传感器；

10—套管电磁阀； 11—电气控制单元； 11-1—微控制器；

11-2—通信模块； 11-3—温度传感器； 11-4—存储器；

12—外接电路接头； 13—测试管； 14—法兰盘；

15—放气管； 17—密封垫； 18—安装盖；

19—声波发射气管； 20—微音器安装孔； 21—储气仓；

22—储气罐出气管； 23—进气孔； 24—测压孔；

25—套管支管； 26—抽油机； 27—油井套管；

28—接箍； 29—油管。

具体实施方式

如图1至图4所示的一体化油井动态液面测量装置，包括安装在套管支管25上的防爆外壳1、穿过防爆外壳1且与套管支管25对接的传输管以及设置在防爆外壳1内的声波测量机构和电气控制单元11，所述传输管由测试管13和放气管15组成，测试管13的侧壁上开设有与测试管13连 通的声波接收气管2和测压孔24，声波接收气管2通过安装盖18封闭，安装盖18上开设有微音器安装孔20，测试管13上靠近声波接收气管2的位置处设置有与测试管13加工作制为一体的储气仓21，储气仓21上设置有进气孔23和储气仓出气管22，进气孔23上固定安装有伸出至防爆外壳1外且用于连接加气泵向储气仓21输入高压气体的进气管7，所述声波测量机构包括固定安装在储气仓出气管22出气端的爆破电磁阀6、设置在声波接收气管2内且卡装在微音器安装孔20上用于接收声波信号的微音器4、固定在测压孔24上用于测量油井套管27内压力的压力传感器9以及固定在测试管13与放气管15之间用于调节油井套管27内压力的套管电磁阀10，微音器4靠近储气仓21的一侧与声波接收气管2之间设置有空腔，爆破电磁阀6远离储气仓出气管22的一端连接有导气管5，导气管5远离爆破电磁阀6的一端连接有伸入至所述空腔内的声波发射气管19；电气控制单元11包括微控制器11-1以及均与微控制器11-1连接的通信模块11-2和存储器11-4，压力传感器9的信号输出端与微控制器11-1的输入端相接，爆破电磁阀6和套管电磁阀10均由微控制器11-1控制，微音器安装孔20的外侧安装有用于处理微音器4接收信号的信号处理模块3，信号处理模块3通过隔爆管线与微控制器11-1连接。

防爆外壳1的设置一是为了整个装置的密封保护，保护防爆外壳1内各个用电设备不受外界环境的侵蚀干扰，延长测量装置的使用寿命；二是为了测量装置的运行不会对油井产生任何的安全隐患；传输管的设置一是为了保持套管支管25的正常使用，保证套管支管25与外界连通，便于工人注液洗井工作；二是为了实现动液面的测量，便于声波测量机构安装以及测量工作；所述传输管由测试管13和放气管15组成，测试管13与放气管15之间通过套管电磁阀10进行连接，套管电磁阀10的设置一是为了灵活快速的调节传输管的导通和封堵，避免传统使用手动球阀，频繁的开启或关闭，减少工人的工作量，且避免由于工人忘记关闭手动球阀，而使油井的动液面测量在敞开的状态下测量，测量精度低；二是为了便于调 节油井套管27内压力，若油井套管27内压力过高，导致声波测量工作无法正常进行，需通过套管电磁阀10泄气保持油井套管27内压力维持在声波测量所需的正常范围内。

本实施例中，所述储气仓21布设在声波接收气管2与测压孔24之间。

测试管13的侧壁上开设有与测试管13连通的声波接收气管2和测压孔24，优选的测试管13和声波接收气管2均采用不锈钢材料制成，使测试管13和声波接收气管2防腐、防锈及不易变形，提高测量装置的使用寿命，测试管13上靠近声波接收气管2的位置处设置有与测试管13加工作制为一体的储气仓21，储气仓21的设置是为了为声波测量机构提供外爆模式测量的高压气体，储气仓21靠近声波接收气管2设置是为了工作时，能快速对油井动液面产生扰动，缩短整个气流通道长度，减少气体阻力，也使整个测量装置体积更小，结构更紧凑，储气仓21上设置有进气孔23和储气仓出气管22，采用外置的加气泵通过进气管7向储气仓21输入高压气体，当测量动液面时，才使用加气泵，加气泵外置是为了减小测量装置的体积以及成本，加气泵可供不同的油井测量使用，爆破电磁阀6的设置是为了将储气仓21内存储的高压气体以外爆的模式发射至测试管13内，微音器4靠近储气仓21的一侧与声波接收气管2之间设置有空腔，声波发射气管19伸入至所述空腔内是为了减小次声波发射和接收传播的距离差。

本实施例中，所述微音器4的信号接收端和声波发射气管19的信号输出端均与测试管13的内壁齐平。

实际使用中，油井套管27中插入油管29，油管29采用多节油管分管拼接而成，每个油管分管的端部均设置有接箍28来密封油管29，便于抽油机26顺利的抽油，声波发射气管19发出的高压气流在油井套管27中传播会遇到多种多样的障碍干扰，其中包括接箍28带来的周期性干扰信号，微音器4的信号接收端和声波发射气管19的信号输出端均与测试管13的内壁齐平是为了声波发射气管19中的高压气流避免直接冲击微音器 4表面而直接通向油井套管27中的液面，避免传输过程中在受到微音器侧壁的干扰，使声波测试更精确更清晰。

微音器安装孔20的外侧安装有用于处理微音器4接收信号的信号处理模块3，信号处理模块3的设置一是为了滤波去噪处理微音器4接收的信号，为微控制器11-1出处理提供信号预处理；二是为了封堵安装盖18上的微音器安装孔20，减少噪音的传播，使微音器4采集的数据精度更高。

本实施例中，所述防爆外壳1内安装有用于调节温度的加热板8，电气控制单元11还包括用于采集防爆外壳1内温度的温度传感器11-3，温度传感器11-3的信号输出端与微控制器11-1的输入端相接，加热板8由微控制器11-1控制。

加热板8可根据防爆外壳1中温度的变化进行实时加热，确保测量装置在低温寒冷地区可以正常工作，温度传感器11-3的设置是为了感应环境温度，通过微控制器11-1及时的控制加热板8工作。

本实施例中，所述通信模块11-2为有线通信模块或无线通信模块，微控制器11-1通过有线通信或无线通信与上位机通信。

本实施例中，所述安装盖18与声波接收气管2接触的位置处设置有密封垫17。

声波接收气管2、密封垫17和安装盖18使用螺钉连接，在测试管13上形成一个独立的腔体，用于固定微音器4和声波发射气管19，在外爆模式下测量动液面位置时，声波发射气管19发射高压气流对油井动液面产生扰动，密封垫17使该独立的腔体密封，确保高压气流不泄露，声波接收气管2与安装盖体18使用螺钉进行连接，便于拆卸安装，使结构更简单可靠。

本实施例中，所述防爆外壳1上设置有用于为声波测量机构和电气控制单元11供电的外接电路接头12。

外接电路接头12的设置是为了将测量装置的供电系统与测量装置分开，减少测量装置的体积同时减少油井套管27上的负荷，当需要测量工 作时，连接外部供电系统为测量装置供电，使用效果好。

本实施例中，所述放气管15通过法兰盘14固定安装在防爆外壳1上。

法兰盘14的设置是为了将放气管15和测试管13牢固的安装在防爆外壳1上，使整个测量装置稳固不松动。

本实用新型的使用方法：将测量装置安装在套管支管25上，采用法兰盘14将放气管15密封固定安装在防爆外壳1上，将加气泵安装在进气管7的进气端，将外部供电设备安装在外接电路接头12上，通过上电复位的方式初始化微控制器11-1，在存储器11-4中设置环境温度阈值和油井套管27内压力阈值，保持套管电磁阀10处于关闭状态，隔断测试管13和放气管15之间的通道；

为防爆外壳1内安装加热板8，同时在电气控制单元11中设置温度传感器11-3，采用温度传感器11-3采集防爆外壳内1环境温度值，当温度传感器11-3采集的温度值低于存储器11-4中存储的环境温度阈值时，微控制器11-1控制加热板8工作，使防爆外壳内1环境温度值维持在环境温度阈值内；

实际使用中，测量动态液面位置可采用内爆的工作模式或外爆的工作模式，内爆的工作模式为采用自身高压气源发出爆破的声源，该自身高压气源为油井内的高压气体；外爆的工作模式为采用外界辅助的高压气源发出爆破的声源，该外界辅助的高压气源为加气泵为储气仓21输送高压气体；

采用压力传感器9采集与油井套管27连通的测试管13内的压力值，当压力传感器9采集的压力值低于存储器11-4中存储的压力阈值时，选择外爆的工作模式测量动态液面位置：保持套管电磁阀10关闭，采用加气泵通过进气管7为储气仓21输送高压气体，通过导通爆破电磁阀6，高压气体通过导气管5和声波发射气管19向测试管13内发出次声波，使用微音器4接收回波信息并采用信号处理模块3信号预处理后传输至微控制器11-1；

当压力传感器9采集的压力值不低于存储器11-4中存储的压力阈值时，选择内爆的工作模式测量动态液面位置：微控制器11-1控制套管电磁阀10开启，通过放气管15泄气向测试管13内发出次声波，使用微音器4接收回波信息并采用信号处理模块3信号预处理后传输至微控制器11-1；

微控制器11-1将接收的动态液面数据通过通信模块11-2远程传输至上位机，上位机对动态液面数据进行处理得到动态液面实际位置。

当油井需要注液洗井时，不需要对动态液面测量装置进行任何拆装，直接通过放气管15、排气电磁阀10和测试管13向套管支管25注液，即可方便对油井套管27进行作业。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：包括安装在套管支管(25)上的防爆外壳(1)、穿过防爆外壳(1)且与套管支管(25)对接的传输管以及设置在防爆外壳(1)内的声波测量机构和电气控制单元(11)，所述传输管由测试管(13)和放气管(15)组成，测试管(13)的侧壁上开设有与测试管(13)连通的声波接收气管(2)和测压孔(24)，声波接收气管(2)通过安装盖(18)封闭，安装盖(18)上开设有微音器安装孔(20)，测试管(13)上靠近声波接收气管(2)的位置处设置有与测试管(13)加工作制为一体的储气仓(21)，储气仓(21)上设置有进气孔(23)和储气仓出气管(22)，进气孔(23)上固定安装有伸出至防爆外壳(1)外且用于连接加气泵向储气仓(21)输入高压气体的进气管(7)，所述声波测量机构包括固定安装在储气仓出气管(22)出气端的爆破电磁阀(6)、设置在声波接收气管(2)内且卡装在微音器安装孔(20)上用于接收声波信号的微音器(4)、固定在测压孔(24)上用于测量油井套管(27)内压力的压力传感器(9)以及固定在测试管(13)与放气管(15)之间用于调节油井套管(27)内压力的套管电磁阀(10)，微音器(4)靠近储气仓(21)的一侧与声波接收气管(2)之间设置有空腔，爆破电磁阀(6)远离储气仓出气管(22)的一端连接有导气管(5)，导气管(5)远离爆破电磁阀(6)的一端连接有伸入至所述空腔内的声波发射气管(19)；电气控制单元(11)包括微控制器(11-1)以及均与微控制器(11-1)连接的通信模块(11-2)和存储器(11-4)，压力传感器(9)的信号输出端与微控制器(11-1)的输入端相接，爆破电磁阀(6)和套管电磁阀(10)均由微控制器(11-1)控制，微音器安装孔(20)的外侧安装有用于处理微音器(4)接收信号的信号处理模块(3)，信号处理模块(3)通过隔爆管线与微控制器(11-1)连接。

2.按照权利要求1所述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述防爆外壳(1)内安装有用于调节温度的加热板(8)，电气控制单元(11)还包括用于采集防爆外壳(1)内温度的温度传感器(11-3)，温度传感器(11-3)的信号输出端与微控制器(11-1)的输入端相接，加热板(8)由微控制器(11-1)控制。

3.按照权利要求1所述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述通信模块(11-2)为有线通信模块或无线通信模块，微控制器(11-1)通过有线通信或无线通信与上位机通信。

4.按照权利要求1所述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述安装盖(18)与声波接收气管(2)接触的位置处设置有密封垫(17)。

5.按照权利要求1所述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述微音器(4)的信号接收端和声波发射气管(19)的信号输出端均与测试管(13)的内壁齐平。

6.按照权利要求1所述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述防爆外壳(1)上设置有用于为声波测量机构和电气控制单元(11)供电的外接电路接头(12)。

7.按照权利要求1所述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述放气管(15)通过法兰盘(14)固定安装在防爆外壳(1)上。

8.按照权利要求1所述的一体化油井动态液面测量装置，其特征在于：所述储气仓(21)布设在声波接收气管(2)与测压孔(24)之间。