液面测试

2024-08-04

液面测试（精选7篇）

液面测试篇1

1 我厂油井液面测试现状

目前, 我厂油井液面测试主要采用声波测试法, 随着工作量呈逐年上升趋势, 由于液面测试结果无法判断造成重复测试次数增多, 严重影响到生产, 同时也造成成本浪费。

2 液面测试存在问题及原因分析

2.1 液面波不清楚或无液面波

分析原因可能为:

(1) 仪器本身出现故障不击发或测试中途漏气;

(2) 井筒内杂质太多, 测试产生干扰;

(3) 井太深, 声波在井筒内传播逐渐减弱, 到达液面后反射不清楚;

2.2 液面监测时, 液面数据以等距离线性上升, 不符合压力恢复规律

分析原因可能为:

(1) 井筒太脏或套管变形, 导致仪器测试出假液面;

(2) 套压过高或套压为零, 导致声波在井内传播衰减过快, 衰减完毕仪器即自动计算液面位置直至测试结束。

2.3 液面波清晰明显, 但解释计算结果在泵挂以下

分析原因可能为:

(1) 计算方法上的系统误差, 声音在井内传播随能量的衰减音速逐渐减小, 计算中却始终以初始音速作为平均音速进行计算, 从而导致计算结果偏大;

(2) 解释时接箍波选择太少或选取不合理。

3 测试仪器、技术的探讨与改进

针对测试中出现的问题, 在经过可行性分析后, 我们在测试仪器与测试技术方面进行了探讨和改进。

3.1 引进气体发声装置, 降低井筒杂质, 提高液面测试成功率

2 0 11年之前, 测试均采用子弹作为声源, 现场应用中发现:子弹爆炸后产生的残留物增加了测试干扰, 造成测试资料准确度降低;2011年, 我们引进了氮气发声装置, 该装置测试原理与声弹基本相同, 但一次击发后可在5秒内实现复位, 以氮气作为激发源, 无化学反应, 不会有残留物留在腔体内, 安全环保, 很好的解决了微音器的污染和腐蚀问题, 保证了微音器接收信号的能力, 从而确保了测试资料的准确度和清晰度。目前, 我厂95%的井均采用了氮气测试液面, 测试效果良好。

3.2 改进井口连接器, 避免因套管口密封不严“漏气”造成液面波不清楚

液面测试采用氮气作为发生源, 高度压缩的气体在瞬间释放产生脉冲波, 因此测试过程中需保证充入气源密封, 但在测试过程中发现不少油井套管无卡箍头或套管口丝扣磨损严重, 这些井测试出的液面波信号都相当弱, 处理资料过程中很难辨认, 给测试解释带来很大困扰, 为此, 我们对井口连接器进行了设计改进, 在原进口连接器尾部增加一个软密封的“大小头”, 这样测试过程中即使丝扣磨损或井口连接器因振动产生移动, 也不会产生漏气, 软密封的“大小头”始终与套管内壁保持密封, 声波的传播得到维持, 从而保证了测试资料的成功率和准确性。

3.3 完善液面监测仪结构, 合理利用套管气

我们针对液面监测仪器加工了气瓶直通阀, 对于套压大 (汽油比大) 的井采用直通阀后气体是缓慢充入的, 该装置能充分利用套管内积压的气体, 起到了一定的卸压作用, 测试出的液面波相对较清晰。

3.4 采用“憋压法”解决深井测不出液面的问题

2011年测试过程中发现井深超过1500米的井测试时液面波不清楚, 我们排除人为原因后从源头上分析, 应该是油井长期放套管气生产, 声波衰减较快。在高集区块对20多口液面超过1500米深的井采用“憋压法”, 测试前提前半小时憋压, 使油井套压大于0后再测试, 测试成功率大大提高, 深井液面能够清楚的测出。

4 结论

综合以上原因及改进实验, 解决了部分影响液面测试成功率及准确度的因素, 但在计算方面产生的系统误差尚未完全解决, 下一步将在这方面进行分析和研究。另外, 为提高液面测试数据的准确度, 在测试过程中应注意以下几点:

确保测试仪器性能良好并严格执行操作规程, 定期校验和维护;

套压高的井测试前放套管气, 有效地消除环空内泡沫层段的存在, 测试过程尽量采用放气方式;

对液面深的井应采取增强声能的办法来避免声能的过快衰减影响音速, 同时保证接收信号的微音器性能好;

增加接箍波的利用数目, 最好将清晰的节箍波都利用起来, 以减少计算产生系统误差。

摘要：探测油井的井下液面深度, 可以了解油井的供液能力, 制定合理的油井工作制度, 对合理开发油田具有重要意义。但在实际生产中, 由于受诸多因素的影响, 液面结果的准确度往往令人担忧。本文从影响液面测试结果的原因进行分析, 从仪器改进、测试工艺等方面提出了切实可行的措施, 有效提高了测试水平。

关键词：液面测试,仪器改进,测试工艺

液面测试篇2

但这类产品存在着一些问题, 一是液面测试单元和通讯控制单元分体, 导致现场控制箱体较多, 较凌乱;二是安装于油井套管口的液面测试单元, 必须从控制单元引出高压电源线和信号通讯线, 井口引高压电源线存在安全隐患;三是液面测试单元安装于井口, 影响油井作业过程, 对油井热洗、加药和维修作业施工带来不便;液面测试设备容易被无意损坏。此外, 液面测试单元箱体单独安装在井口, 防盗效果差, 容易受到人为破坏。

针对以上实际存在的问题, 油田液面测试领域亟需一种能够集连续性、安全性、组合性于一体的自动测试设备。

1 动液面自动测试装置技术研究

1.1 系统工作原理的研究

1.1.1 设计采用亚声波作为回波信号, 频率小于20Hz的亚声波在油套环形空间内传播距离远, 能量消失的慢, 回波信号易于识别;并设计可以在有无套压的情况下都能测试动液面数据;

1.1.2 设计系统可以自动采集回波曲线, 并可以自动识别回波曲线, 找出回波起始点、和结束点, 计算出动液面数据;

1.1.3 设计动液面采集数据自动传输功能, 并且可以兼容其他的通讯方式;

1.1.4 设计简单、安全的设备结构, 便于现场安装和维护。

2.2 发声与接收的研究

2.2.1 设计套压压差释放技术:

在有套压情况下, 打开内嵌气阀, 气流瞬间释放并通过设备机械发生机构, 发出次声波;无套压情况下, 通过气泵加压后, 打开内嵌气阀, 气体是从外向内通过设备机械发生机构, 发出次声波。

2.2.2 声波接收:

通过微音接收回波信号, 系统将收集4-20HZ的回波信号, 提交给声波识别装置进行信号分离和解析。

2.3 回波识别技术的研究

2.3.1 传统的声波识别技术:

国内在用主要回声仪普遍采用高低频信号处理, 即所谓“双频道”, 通过现场试验我们发现即使双频道, 由于传感器灵敏度因素, 致使一些油井液面的测试结果不理想, 深井、无压井的液面波、接箍波不清晰, 对计算结果产生一定误差。

2.3.2“三频道”液面识别技术:

我们通过现场调研和研究, 研发出真正适合油田使用精准的测试仪应该具备“三频道”, 即回收波, 节箍波和液面回波。

2.4 软件平台的研究

2.4.1 在现有的数据采集系统中加入动液面数据通讯协议;

2.4.2 修改数据库结构, 存放动液面数据;

2.4.3 修改监控客户端程序, 可以修改采集参数、闭环控制参数;

2.4.4 修改数据展示平台, 可以查看动液面数据、回波曲线、动液面历史曲线动。

2.5 系统安全性的研究

2.5.1 系统结构:

将采集系统分为两部分, 其中连接市电 (220V) 的部分安装配电柜或数据采集终端柜一侧, 将声波发声装置放置在原理配电柜的位置;

2.5.2 供电系统:

由于液面测试单元需要连接套管气, 因此系统系统采用12V DC供电;液面测试单元与油井井口之间不使用任何电源线和信号通讯线, 井口安全无漏电隐患;

2.5.3 安装方式:

将液面测试单元固定在距离井口5米以外的位置, 通过一个高压胶管与油井套管口连接, 作为液面测试声波信号的通道;

2.5.4 作业处理:

套管口安装闸门再连接高压胶管, 油井热洗、加药和维修作业施工时, 只要把三通与胶管之间的高压阀门关闭即可, 不影响作业和施工。

2.5.5

设备结构的研究

2.5.6

安装方式的研究

3 现场安装情况

自2011年立项开始, 整个研究过程历时两年, 2013年我们在在大港油田采油三厂现场试验, 现场安装图片见图1。

截至目前, 该装置已经在油田应用了36台套, 从应用效果看, 该装置具有液面回波自动识别功能, 实现了液面数据的实时监测, 动液面数据采集精度较高, 实现了抽油机井的在线动态控制。

摘要：针对目前已有的一些油井动液面连续监测产品箱体较多、安全性差、防盗效果差等缺点, 提出一种能够集连续性、安全性、组合性于一体的自动测试设备。本文将从工作原理、发声与接收、回波识别、软件平台、安全性、设备结构、安装方式等7个方面分别介绍了基于亚声波的动液面自动测试装置的相关技术研究。现场应用情况表明, 该装置实现了液面数据的实时监测, 动液面数据采集精度较高, 实现了抽油机井的在线动态控制。

关键词：载荷,神经网络,电参数

参考文献

液面测试篇3

液面测试仪在投入测试时要进行校准。目前有关液面测试仪的校准方法没有建立, 想要实现对液面测试仪的检测和校准, 没有适用的标准器具或设备, 更没有相关的校准规程来执行。通过分析对比和实验, 找到了适用于液面测试仪器校准的标准源, 经过实验制定出切实可行的校准方法, 并且建立了完整的量值溯源和传递体系, 然后制定出液面测试仪器校准规程, 实现液面测试仪器校准的标准化管理。

1 标准源的选择和确定

1.1 室外模拟井校准

液面测试仪的校准应该建立深度大于2 000m的标准模拟井, 在模拟井内安装n个音标, 还需要一套加压系统和控制系统。此方法存在的问题:一是投资巨大, 需要几百万元;二是模拟井的量值传递无法进行;三是如果模拟井建在室外, 给管理和校准工作带来诸多不便;四是模拟井存在进入液体的危险。所以此方法一直无法实施。

1.2 室内模拟井校准

在室内安装一定长度的软管作为模拟井, 将软管在地面盘成圆圈以减少占地面积, 采用计算机自动控制气体加压, 整个模拟井系统的投资在10万元左右。此方法存在的问题:一是如果模拟井太浅 (假设200m) , 根本无法检测液面测试仪的误差, 如果安装1 000m以上的模拟井, 室内没有那么大的空间;二是无法进行量值传递。因此该方法实施起来困难很大。

1.3 利用声波法校准

以往用于液面测试的仪器是双频道回声仪。其液面测试检定方法是:将5Hz的信号源输入到线路板的微音器信号入口处, 以此来检测回声仪的走纸误差 (图1) 。这种方法显然不是对液面测试功能的整个线路 (包括微音器在内) 进行检定。

经过进一步分析, 液面测试是利用微音器对抽油机井环形空间内的声波进行测试, 首先利用油管接箍波计算声速, 再利用液面波的反射时间乘以声速确定液面深度。由此可以确定采用声波法对液面测试仪进行校准是可行的。又因为液面深度是通过声速和液面波反射时间的乘积计算的, 声速又是通过几根已知长度的油管除以声波在此段油管上的传播时间计算的, 这里起关键作用的是时间, 这里所指的时间是液面测试仪对接箍波和液面波传播时间的测量。因此可以通过采用固定频率的声波对液面测试仪进行校准, 见图2。

2 校准装置的研制

2.1 液面测试仪检定器的研制

采用声波法校准液面测试仪, 首先要有一定强度的声源, 为此设计加工了液面测试仪检定器 (图3) , 采用标准井深测试仪5Hz的信号源 (图4) , 其输出幅度为20m V, 经前置放大为500m V至1 000m V。再经过功率放大后, 输出功率大于20W的声波信号 (图5) , 用于液面测试仪的校准。

2.2 液面测试仪检定器技术指标

输入电压为 (220±10) V;额定功率为15W;信号源输出为5Hz、20m V;功率放大输出中频率为5Hz、功率为0~30W;直流电源为±15V、+10V。

3 液面测试仪校准过程

3.1 液面测试仪对标准声波测试

将液面测试仪检定器的喇叭对准液面测试仪的井口装置接口处, 启动校准装置工作, 同时液面测试仪进入测试状态, 对标准声波进行测试。具体情况见图6、图7。

从图6和图7可看出, 液面测试仪检定器高频信号较弱, 在测试曲线上响应不够明显, 低频信号液面测试仪响应较好, 因此利用低频波对液面测试仪进行误差分析和计算。

3.2 液面测试误差计算

液面测试误差采用如下公式, 选取N个周期的液面测试波, 液面的误差计算公式:

式中:δT为被校准综合测试仪液面深度示值误差, %;TC为被校准综合测试仪N个周期测试波的持续时间, s;TN为N个周期标准声源的持续时间, s;V为声波速度, m/s。根据实际试验测试情况, 建议N应大于25。

4 量值溯源与传递图

任何计量标准都要进行量值溯源和传递, 液面测试仪检定器的量值溯源与传递图如图8所示。

5 应用

5.1 ZJY-3型液面自动监测仪的校准

图6和图7是ZJY-3型液面自动监测仪校准的曲线, 通过液面测试仪检定器已经对在用的17台液面自动监测仪进行了校准。

5.2 HYKJ型、CYZ-2B型液面自动监测仪的校准

仪器能够测试出波形, 但需要厂家修改仪器软件, 才能对该两种型号液面自动监测仪进行校准。

6 标准的制定

2014年在制定国家行业标准过程中, 采用“声波法”校准液面测试仪器的方法, 已经写入了标准的条款当中, 此标准已经申报国家专业标准化技术委员会进行标准审核。采用“声波法”校准液面测试仪的方法已经申报国家专利。

采用“声波法”校准液面测试仪, 具有如下优势:

1) 投入少, 操作简单方便, 误差计算没有中间变量, 不受井深和室内空间限制。

2) 标准声波的频率误差为±4.0×10-4Hz, 远小于液面测试仪±0.5%的误差要求, 符合不确定度的测量要求。

7 结论

1) 采用“声波法”校准液面测试仪具有操作简便、投资低的特点, 实践证明这是切实可行的方法。

2) 液面测试仪检定器不但具有量值可溯源性, 还能够实现量值的正常传递, 实现了液面测试仪的正常校准。

3) 液面测试仪校准工作的开展, 结束了液面测试仪无法校准的历史, 通过行业标准的制定, 使液面测试仪的校准走上了标准化和专业化的轨道。

参考文献

[1]张龙兴.电子技术基础[M].北京:北京大学出版社, 2010.

[2]国家质量技术监督局计量司.测量不确定度评定与表示指南[M].北京:中国计量出版社, 2005.

[3]杨凌.模拟电子技术基础[M].北京:化学工业出版社, 2014.

[4]石油工业油气计量及分析方法专业标准化技术委员会.电子示功仪校准方法:SY/T 6678-2007[S].

液面升降问题分析篇4

例1, 如图1所示, 在盛水容器的水面上漂浮着一个装有实心铁球的铝盒, 若将铁球放入容器中, 盒仍漂浮在水面上, 则容器的水面将_____。 (选填“上升”“下降”或“不变”)

分析:

容器中的水面是否变化以及如何变化, 取决于变化前后两次物体排开水的体积V排与V'排的关系:

若:V排=V'排, 水面高度不变。

V排>V'排, 水面高度下降。

V排

所以解此类题的关键是分析物体受力, 比较变化前后两次物体所受浮力的大小, 进而用阿基米德原理F浮=ρ液g V排, 判断出变化前后两次物体排开水的体积关系。

此题中, 变化前将铝盒与铁球看成一个整体, 进行受力分析, 铁球在铝盒内时, 整体漂浮, 所以F浮=G总=G盒+G球, 如图2所示:变化后, 各物体受力如图3所示, 因为铝盒漂浮, 铁球沉底, 所以F浮盒=G铝, F浮球=G球-F支, 所以, F′浮=F浮盒+F浮球=G铝盒+G球-F支, 比较F浮与F′浮的关系, 由阿基米德原理可知, V排>V′排, 即变化后V′排变小, 水面下降。

例2, 若上题中, 把铝盒内的A、B两个小球放入容器中, B球处于悬浮、A球处于漂浮状态, 容器中的水面将_____。

分析:

变化前, 将球与铝盒看作一个整体进行受力分析, 如图4所示, 球在盒内时整体漂浮, 所以, F浮=G总=GA+GB+G铝。

变化后, 各物体受力如图5所示, 因为铝盒漂浮、小球悬浮或漂浮, 所以F浮铝=G铝, F浮球A=GA, F浮球B=GB, F浮′=F浮铝+F浮球=G铝+GA+GB, 比较F浮与F浮′的关系, F浮=F浮′, 即V排=V排′, 所以液面不变。

[学法突破]

从以上两个例题中可看出:

第一, 把球从盒中放入水中, 容器中液体密度没有发生变化, 若 (1) ρ物>ρ水, 物体沉底, 即变化前无沉体, 变化后有沉体, 液面下降。 (2) ρ物≤ρ水, 物体漂浮或悬浮, 即变化前后均无沉体出现, 液面不变。

第二, 若从水中把物体放入盒中, (1) 若ρ物>ρ水, 变化前有沉体, 变化后无沉体, 水面上升。 (2) 若ρ物≤ρ水, 变化前后均无沉体出现则水面不变。

结论:

变化前后液体密度不变时, (1) 若变化前无沉体, 变化后有沉体, 水面下降; (2) 变化前有沉体, 变化后无沉体, 水面上升; (3) 变化前后均无沉体出现, 则水面不变。

例3, 烧杯内装有浓盐水, 一块冰浮在液面上, 当冰完全熔化后则液面_____。 (液体不会溢出)

分析:

冰化成水后, 烧杯内液体密度发生变化, 不能套用上面结论, 应具体问题具体分析。

冰块原来在浓盐水面上处于漂浮状态, 其一部分浸没在浓盐水中, 排开了一定量的浓盐水;冰块完全熔化后变成了水, 这些水也要占一定的空间。我们只需比较冰块原来排开的浓盐水的体积V排盐水和冰块完全熔化成水后体积V水就可以了。因为冰块原来处于漂浮状态, 所以F浮=G冰=G排盐水=ρ盐水g V排盐水, 冰块完全化成水后重力不变, 所以G冰=G水=ρ水g V水, 通过观察这两式可以看出G水=G排盐水, 即ρ水g V水=ρ盐水g V盐水, 又因为ρ盐水>ρ水, 所以V水>V排盐水, 所以液面上升。

[发散思维训练]

(1) 一个漂浮在小型游泳池水面上的小船, 一个人从池水中捞出以下几种物体放入船中, 其中能使池中水面升高的是 () 。

A.从池中捞铁块B.从池中捞木块

C.从池中捞石块D.将池中的一些水装入船中

(2) 烧杯内装有水, 冰漂浮在水面上, 当冰完全融化后, 则液面将 () ;若漂浮的冰块中含有一小石块, 则冰融化后, 液面将 () ;若漂浮的冰块中含有一小木块, 则冰融化后, 液面将 () 。 (液面不溢出)

(3) 如图6所示, 一块0℃的冰块放在盛有0℃的容器中, 已知冰块与容器底部相接触并相互间有压力, 则当冰完全熔化为0℃的水后, 容器中水面将_______。

(4) 一容器中盛有酒精, 一块冰在酒精中静止不动, 当冰块完全熔化后, 容器中的液面将_____。 (液体不会溢出, ρ冰>ρ酒精)

发散思维训练答案:

铸轧机炉口液面控制的设计篇5

铸轧机是把经过静置炉精炼后的熔融的铝液,经静置炉口、炉口处液面自动控制装置、除气箱、轧机主机处液面自动控制装置、前箱、铸咀,相向转动且内部通有循环冷却水的铸轧辊后结晶并产生一定的变形率,铸轧成5~10 mm厚的铸轧板材,再将铸轧板材经过切头、卷取后,形成铸轧卷带材的生产装置。在铸轧机铸轧时,如果铝液液面波动大,容易引起铸轧卷带材裂边和厚度不均的现象发生。所以铸轧机对液面控制精度要求非常高。经过我公司多年的经验积累,及对液面控制装置的不断改进,在静置炉口设计了一套经济实惠的液面控制系统。

1 炉口液面控制装置的组成

钎杆、交流变频电机、杠杆、液面浮子、模拟量接近开关。

图1为炉口液面控制装置的检测机构,液面浮子固定在杠杆一端,杠杆的另一端配有配重,下面安装有模拟量接近开关检测配重块端面与检测开关的距离,浮子端液面高低的变化会引起杠杆另一端配重块与检测开关的距离的变化,并在距离变化范围内设置了极限保护开关,以免模拟量接近开关失灵,造成液面过高或过低。

图2为炉口液面控制装置的执行机构,执行器为交流变频电机,通过交流变频器控制调速。电机的输出轴端通过拨动中间连接导杆驱动钎杆,钎杆的头部为锥形,用于堵流。为了防止电机转动过量,设置极限开关,保护钎杆运动行程。

2 炉口液面控制装置的自动控制实现

首先介绍电气控制系统组成的硬件。

1)液面检测传感器

液面我们采用间接测量方式,如果采用直接检测液面,这对传感器的要求比较高,首先要耐高温,因为铝液温度至少是700℃,而且要求检测精度的稳定性。我们在这个系统中配置的是模拟量检测接近开关,采用瑞士CONTRINEX品牌DW-AD-519-M30-390,此开关为检测距离0-40mm,输出信号为4-20m A电流信号。采用此开关设计的好处有三点:价格便宜;耐温70℃比较适用环境;检测信号稳定,精度满足使用要求。

2)交流变频器

采用西门子的MM440变频器,此变频器采用最新的IGBT技术,数字式的微处理器控制,加减速度在0-650秒之内可调,高质量的矢量控制技术,响应迅速。并且具有过压/欠压、变频器过温、接地故障、短路、电机过热等保护功能。此变频器通过PROFIBUS-DP通讯模块与PLC组网数据通讯,柜内配线只有主电路的配线及一根通讯电缆即可满足使用要求,避免了控制线路的干扰。变频器进线主回路中配有进线电抗器,主要用于降低谐波对变频器和供电电源的影响,减少电流中的尖峰。

CPU控制器与铸轧机的控制系统采用同一个CPU,即控制涵盖在整套轧机的控制系统中,采用的是西门子的PLC S7-300系列CPU 313C-2DP,硬件组态如图3所示。

其中硬件组态中9#站为液面控制电机变频器的站点,与CPU组成DP通讯网络。

模拟量检测输入信号采用SM331 AI8×12位的接口板,此板子有4个通道组共8个输入接口,每个通道的精度可调,最高精度位为14位精度(带符号位),并且可接电压、电流、电阻、温度信号测量,在此系统应用中采用的是4-20m A电流信号检测,对应的工程值为0-27648。

3)软件实现

首先编写控流电机即交流变频电机的驱动器MM440与PLC的CPU的通讯数据交换程序,西门子有专门的通讯数据编写程序块SFC14和SFC15,我们只是定义好数据存储区域及寻址地址即可,程序图如图4所示。

液面控制的程序编写在一个子程序FC1块中,然后在主程序OB1中调用子程序块FC1,如图5所示。

子程序块FC1的程序编写依据采用的逐次逼近法,液面控制自动程序投入的前提是在设备轧出板材后,这时流槽中的液面处于稳定状态,此时,将液面控制转换开关转到“自动”状态,这时自动程序投入,以当前稳定的液面位置为基准记录下来,模拟量接近开关检测浮漂的位置,与记录的稳定液面位置比较,分区域调整,在图1中可以看出,杠杆支点两侧的距离之比712:236约等于3:1,即模拟量接近开关检测位置变化3mm,液面浮动1mm,即在程序里逐次比较当前位置与记录位置之差,分区域调节控流电机的转速,保证液面的控制精度,我们设计的系统液面控制精度为±1mm,这样我们保证模拟量接近开关的检测位置在±3mm内即可满足使用精度,接近开关的检测精度为40mm/27648=0.001446mm,检测精度能够满足使用,所以程序调整区域范围越小,控制精度越高。

此套系统程序我公司已给多台铸轧机上配置,使用效果良好,液面控制精度精准。

3 结束语

本套液面控制系统达到了铸轧机液面控制国际水平,结构简单,操作方便,成本低廉。从以前人工控制液面到现在的系统自动控制液面,使铸轧机的自动化程度明显提高一个档次,步入国际化的先进水平。目前,已有好几家用户根据此系统的配置进行了整改,效果都非常好。

摘要：主要是了解铸轧机的工作流程,并对铸轧机的静置炉口的液位控制系统的详细设计介绍。此配套的液面控制系统我公司在设计制造的铸轧机上应用广泛,经济实惠,控制及使用效果良好。

石油钻井泥浆液面检测方法探究篇6

1石油钻井泥浆液面检测方法探究

1.1超声波式液面检测方法

超声波式液面检测方法中,常见的超声发生器主要包括机械方式产生超声波与电气方式产生超声波两种,其中电气超声波发生器应用较为广泛。超声波式液面检测原理为: 通过超声波发射器发生超声波并计时,超声波在介质中传播,在传播过程中一旦受到障碍则会返回,接收器接收到发射波停止计时。在石油钻井作业中,应用超声波式液面检测方法可以实现对钻井液面的实时检测,并判断出是否出现溢流井涌。通过超声波发射波及反射波,可以计算出发射及接收时间差,并计算出液面高度,实现液面检测。

在泥浆液面检测中,超声波式液面检测方法其装置安装与维护操作较为简单,响应时间较短,因其工作原理, 可以实现非接触测量,可以对有毒液体、腐蚀性液体等进行测量。然而这种方式要求其检测对象可以充分反射声波,且超声波在传递过程中,容易受到介质种类、密度、周围环境温度、压力等因素影响,导致其测量精度稳定性较差。

1.2标尺式液面检测方法

标尺式液面检测装置主要包括气室、气室连通管、浮筒、游动标尺、气喇叭等部分,通过螺栓连接游动标尺及浮筒,游动标尺上设置触板,在阀座上安装报警阀,一旦泥浆液面出现变化时,浮筒则会带动游动标尺进行上下移动,并带动报警阀报警,从而实现对井喷、溢流、井涌预警。这种检测方法不需要派专人看管,装置结构简单,制造成本较低,在各种类型的液面检测中应用效果较好。然而这种方法容易受到液体黏度影响,导致测量精度不足。

1.3光纤式液面检测方法

光纤式液面检测装置主要包括输出及输入光纤束、光电转换器、传感器壳体等。其测量原理主要是根据光导纤维中光在不同介质中传输特性的改变来实现。装置发光器件将发射出的光传输给敏感元件,如容器中不存在液体, 则敏感元件透射光量与反射光量则为一定值,当容器中存在液体时,则敏感元件透光量增加,反射量降低,实现对泥浆液面的检测。

光纤式液面检测装安全防爆、抗腐蚀性较好、体积较小、支持远距离传输,在多种液体液面检测时质量较好, 在易燃易爆腐蚀性较好的溶液检测中适用性较好,精度较高。然而该装置故障率较高,且安装较为困难。

1.4激光式液面检测方法

激光式液面检测方法与超声波式检测方法原理类似, 通过接收反射或散射激光脉冲实现对液面检测,其装置具有较好的抗干扰性,维护较为方便,安全防爆,然而其装置部分容易受到污染,导致其测量结果精度不稳定。

1.5电容式液面检测

电容式液面检测原理可以用以下公式来描述:

其中CH代表传感器电容量,H代表液面高度,D代表外筒直径,εT代表被测液体介电常数,ε0代表绝对介电常数,一般取值为8. 85 × 10- 12F /m。因介电常数及外筒直径等属于定制,影响电容量的参数只有H,即液面高度值。采取电容式液面检查方法,其误差较小,灵敏性较好,环境适应性较强,整体效果优良。

1.6差压式与磁致伸缩式液面检测方法

差压式检测装置为密封封装,其灵敏性较高,性能稳定,在液面测量中广泛应用。磁致伸缩式液面检测装置应用稳定性良好,测量范围较大,环境适应性较强,温度变化对其测量影响较小,具备良好的防雷及抗干扰性,在多参数、高精度液面测量中应用效果较好。然而其造价较高,应用推广较为困难。

2石油钻井泥浆液面检测方法综合评价

综合对比各种石油钻井泥浆液面检测方法,并进行综合评价。超声波式液面检测装置在石油钻井现场应用较为广泛,测量精度较高,安装及维护方便,造价适中,然而存在着一定测量盲区,液面波动引起其测量准确度不稳定; 标尺式液面检测装置结构简单,成本较低,在钻井现场应用十分普遍,然而因其液体黏度会对其工作性能造成一定影响,导致其测量精度不佳; 光纤式液面检测装置故障率较高,机械传动部件较多,安装较为复杂,在钻井泥浆液面检测中适用性较低。电容式液面检测装置在检测中,因内外筒液面高度并不能全面真实反映钻井泥液面高度,从而引起检测误差较大,导致其不适用于泥浆液面检测作业中; 差压式检测装置在检测中容易受到钻井液组分及温度变化影响,导致其测量误差较大,在泥浆液面检测中适用性较低; 磁致伸缩式液面检测装置造价较高,随测量液体密度变化,其测量精度不稳定,不适用于钻井泥浆液面检测工作。

3石油钻井泥浆液面检测方法应用的建议

综合考虑多种泥浆液面检测方法及其适用性,考虑泥浆液面特性,为保障液面检测质量,保障石油钻井安全性,可以在钻井现场选择应用两套或两套以上检测装置, 提高液面检测质量。为避免检测装置受到泥浆液面波动影响,可以在检测区域设置缓冲隔离带,消除液面波动所引起的误差。考虑到钻井液表面积较大,如出现小溢流量, 则其液面变化不明显,无法及时发现溢流问题,为此,可以在钻井液出口位置设置流量计。提高泥浆液面检测装置整体质量,当前,液位传感器在科学发展的推动下其智能化及集成化趋势越发明显,通过应用多种新型传感器,可以有效提高泥浆液面检测质量及效率,保障石油钻井作业的安全性。

4结论

用液面推算静压的方法和认识篇7

1 用恢复液面推算静压

1.1 液面恢复曲线的绘制

首先用油井停井24小时采集的十三个点的恢复液面增值描点绘图,将离散的十三个点修正为一条圆滑的曲线(近似为一条过原点的抛物线),得到一组修正液面增值。在单对数坐标纸上(H或p做纵坐标lgT为横坐标)做修正液面增值(或修正套压)与时间的关系曲线,分析曲线求斜率,然后计算稳定时间结合管柱计算静压和流压。

1.2 根据恢复曲线的形态分析求斜率

1.2.1 比较典型的一种恢复曲线

曲线分为明显的两段ab段和bc段;ab段为关井后的续流段,在油井关井后的一段时间内,井口虽然不生产,但井筒内环形空间的气体及油管内液气分离所产生的一部分气体,不断地被油层流出的液体所充填,形成续流,这段时间内压力是不平稳的,一般低于正常斜率。bc段为斜率段,井筒内的压力与井底油层压力基本平衡,续流现象停止,这时的井底压力随着关井时间的延长而成一定比例上升,压力曲线出现直线段bc段,算压力时要根据这一段斜率计算。

1.2.2 特殊曲线——有断层存在的恢复曲线

有断层存在的恢复曲线也分为ab段和bc段,但bc段明显上翘,这一段向上翘起的直线段说明,附近可能有断层存在,两段斜率之比约1:2也符合断层存在的理论,以下是2559井的液面增值和时间的半对数关系曲线,计算压力时要用ab段的斜率而不能用bc段斜率,结合地质资料分析距这口井150米处确实有一断层存在。

1.2.3 特殊曲线——关井时间较长的恢复曲线

关井时间较长的恢复曲线除ab段和bc段,还出现cd段,但一般只有当关井时间较长后才有可能获得其全貌,cd段曲线转为平缓,最后变为水平,平缓段的出现是由于这一口井具有一定的供油面积,周围井点比较稀,关井后这一口井的压力和供油面积范围内其它点位逐渐平衡而趋于稳定。当然关井时间如更长一些,由于临近其它生产井的影响,压力又会发生变化,而进入大区域的压力平衡状态。

2 用动液面推算单井静压

高产井正常生产时一般不测静压,油井静压与油层中深、动液面、流体比重、含水、采液指数等因素有关,运用混液比重与含水、原油比重关系式,流压与混液比重、油层中深、动液面关系式计算出流压。最后运用静压与流压、生产压差关系式计算出油井静压。各种函数关系的确立如下(由《胜坨油田“九五”开发规划》知道):

混液比重与含水、原油比重存在着如下关系:

当ro→0.91时,rL=(3.2ro-2.17)(1-f)+0.95f

当ro≤0.91时,rL=(0.8ro+0.01)(1-f)+0.95f

采液指数与含水存在着如下关系:

由油藏工程理论知道:流动压力与油层中深、动液面、混液比重存在着如下关系:Pf=rL*(HZ-HD)/100

生产压差与日产液、采液指数存在着如下关系:△P=qL/ηL

油井静压与流动压力、生产压差存在着如下关系:Po=Pf+△P

3、现场应用

利用液面推算油层静压的方法已在胜坨油田二区沙一段、沙二段的3单元和74-81单元推广应用。应用该方法后,获得的油藏压力资料明显增多,能够较客观地反映整个油藏的压力分布状况。

从上表看出,绝大部分是吻合的,说明用动液面计算的油井静压应该是可信的,在现场应该是实用的,因此可以在那些没有安排测压的油井中推广应用,以更全面地了解单元的压力状况,在产量特别紧张时,此法可以适当使用。