油井动液面（共4篇）
油井动液面 篇1
在油田生产中, 动液面高低直接影响着油井的生产效率[1]。动液面的传统测量方法是使用无弹头火药子弹或氮气瓶声弹作为发声介质, 利用回声仪由人工定期进行测试操作[2]。由于传统的测量方式设备笨重、结构复杂, 存在一定危险性, 且对测试人员要求较高;因此, 为了实现油井动液面的连续测量及远程采集, 现场应用动液面远程在线监测系统。系统利用套管气气爆发声方式, 避免了火药子弹的不安全因素[3], 减少了使用氮气瓶的复杂操作方式;同时, 由数据采集器获取数据并通过无线通信方式传送至监控中心, 实现液面的连续监测和远程采集;进而通过对动液面的连续监测了解地层的供液能力, 实时了解泵的沉没度, 科学合理地安排生产作业。
1 油井动液面远程在线监测系统
系统采用微型气泵作为无线远程控制的电控气爆脉冲声源, 由远程控制模块发出指令, 打开放气电磁阀, 发出声波。同时, 声波接收传感器接收声波数据传至远程控制模块进行运算存储并发送至监控中心进行液面数据的接收及处理。
油井动液面远程在线监测系统由无线远程控制微型气泵、数据采集器、远程控制模块、声波接收传感器、监控中心等组成[4]。
1.1 工作原理
对于套管压力大于0.2 MPa的油井, 当系统开始采集数据时, 远程控制模块开始发出采集指令, 对内及对外放气电磁阀同时打开, 对外放气发出声波同时声波接收传感器开始接收声波数据传至远程控制模块进行运算存储, 并发送至监控中心进行液面数据的接收及处理。
对于套管压力小于0.2 MPa的油井, 当远程控制模块发出指令时, 气泵开始工作, 将套管气注入储气瓶进行增压, 增压完成后由远程控制模块发出指令, 打开对内放气电磁阀, 对内放气发出声波同时声波接收传感器开始接收声波数据传至远程控制模块进行运算存储, 并发送至监控中心进行液面数据的接收及处理。
1.2 技术关键
1) 采用无线远程控制的电控气爆脉冲声源, 解决了枪弹式声源无法自动装填和高压气瓶需要定期更换的难题, 使得连续动液面测量成为可能。
2) 采用微型气泵作为无套压油井的内爆声源[5], 当套管没有压力或者压力小于0.2 MPa时, 设备控制对套管内放气产生次声波作为测量声源;当套管压力大于0.2 MPa时, 控制对外放气产生次声波作为测量声源。实现了无套压井动液面的测量。
3) 系统软件创新采用瞬时振幅、瞬时频率, 检测低信噪比液面回波信号, 用频谱最大峰值提取声波速度, 从而得到准确可靠的液面深度[5]。与目前业内普遍采用的方法相比, 该系统的优势在于可以实现自动计算动液面深度, 在准确性和可靠性上都有了较大程度的提升。
2 现场应用分析
2.1 实测曲线
系统于2012年9月18日在L7-2317及L7-AS2311两口井安装运行, 设定每小时采集一次数据。测得动液面变化曲线如图1、图2所示。
观察图1发现, L7-2317井分别在9月22日12:00—18:00、9月23日4:00—9:00、10月1日8:00—10月2日18:00等处波动较大。由于动液面监测系统每小时测量一次数据, 而实际现场测量是每3~4天测量一次, 因此, 可能会出现现场实测曲线整体趋于平稳, 而系统采集数据波动较大的情况。这表明动液面监测系统能够精细动态地采集动液面数据, 为及时发现油井生产异常提供依据。
观察图2发现, L7-AS2311井整体运行趋于平稳, 但在10月3日8:00—11:00、10月4日9:00—12:00处略有波动, 10月5日液面波动较大, 需要及时进行现场核实。
2.2 数据误差
在动液面变化曲线上分别选取5个点, 并与现场实测深度进行对比, 具体数据如表1、表2所示。
通过现场实际测量动液面数据与系统测定动液面数据对比发现, 远程在线监测动液面数据与实际液面数据误差小于1‰, 能够保证液面测量的准确性, 进而实现动液面连续监测及数据的远程采集。
2.3 异常情况
观察图2发现, L7-AS2311井10月5日液面波动较大。发现这一问题后, 立即与现场监督人员进行沟通, 经现场核实, 当日8:45至13:45停井。由此可见, 当油井出现异常情况时, 能够通过液面变化曲线及时进行了解, 为后续措施提供参考依据。
3 结论
1) 通过现场试验证明, 动液面远程在线监测技术能够实现油井动液面的连续监测和远程采集, 节省人工测试的成本。
2) 动液面远程在线监测技术的应用, 消除了传统测量方式的不安全因素, 为油田安全生产提供了重要的技术保障。
3) 通过系统测量数据与现场实测数据对比分析发现, 液面监测系统测定的动液面数据误差小于1‰, 测量准确率高。
4) 通过液面变化曲线的波动情况, 能够及时发现油井异常情况, 为后续措施提供参考依据。
摘要：为掌握油井生产动态及判断井下设备的工作状况, 测试动液面是生产现场的一项关键性工作。传统的动液面测试方法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。其他测量方法, 诸如电动气枪、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。为此, 针对油田生产中动液面无法连续测量并远程采集的问题, 研制开发出动液面远程在线监测系统。系统采用无线远程控制的电控气爆脉冲声源, 解决了枪弹式声源无法自动装填和高压气瓶需要定期更换的难题, 能够实现液面的连续监测和远程采集, 为油田安全生产提供重要技术保障。
关键词：油井动液面,远程在线监测,安全生产
参考文献
[1]刘芳天.动液面录取辅助方法的研究与应用[J].科技与企业, 2012 (4) :95.
[2]梁晗.抽油机井动液面资料录取方法的探索与应用[J].中国石油和化工标准与质量, 2012 (4) .
[3]李瑷辉.难测井动液面测试方法研究[J].中国石油和化工标准与质量, 2012 (5) .
[4]井洪涛.脉冲波测动液面的原理简介及异常脉冲波资料的合理解释[J].内蒙古石油化工, 2011 (10) :70-73.
[5]魏佳超, 田新民, 能学春.新型动液面测试设备的试验与应用[J].设备管理与维修, 2011 (S1) .
油井动液面 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
油井动液面 篇3
1 液面检测原理 (1)
油井液面深度是通过测量声波的回波而计算得出液面深度[3]。测量示意图如图1所示。在井口套管与油管环空处发射声波, 测量接箍和液面的反射波, 在已知接箍长度时, 计算得到声波在环空的传播速度v与液面反射波的时间t, 从而得到液面深度s, 即:
看似简单的原理, 由于油井环境的不同, 尤其需要检测油井正常生产时的液面 (此时液面是动态变化的, 叫做“动液面”) , 使得接箍波与液面波很难辨识, 这成为信号处理部分的关键。
2 傅立叶变换应用于液面波检测
由于接箍长度相等且距离短, 使得接箍波具有周期性和频率高的特性, 而液面波不具有周期性, 且频率低。傅立叶变换可将信号分解成各种不同频率信号的叠加, 使得信号的分析从时间域变换到频率域。快速傅立叶变换 (FFT) 更具实用价值, 加快运算速度, 为实时处理数据提供保障, 笔者采用FFT对原信号波形进行频谱分析。原始信号与频谱图分别如图2、3所示。
由频谱分析可知, 低频的液面反射波能量主要集中在15~40Hz之间。需要设计一个FIR低通滤波器对液面反射波进行滤波处理。笔者采用巴特沃斯滤波器对原信号进行滤波, 参数设计如下:允许可以通过的频率为0<f<40Hz, 通带波纹为0.25d B, 阻带波纹为30 d B。经滤波后, 如图4所示, 回声波曲线中接箍波的信号全部滤除, 并将像“毛刺”一样的高频信号滤除, 曲线得到了很好的平滑效果。
3 小波变换应用于液面波检测
傅立叶分析是将整个时间轴的信号进行了分析, 信号在某一时间位置处一个小的变化, 都会使信号的频谱发生较大的变化, 同时也不能显示出信号在某个时间点处的变化情况[4]。利用小波变换具有多分辨率特性, 能够捕捉瞬间变化的信息的特性, 在小波变换域中寻找瞬时特征参数, 通过对特征参数集合的识别实现液面波的自动识别。
笔者采用“sym8”小波对信号分解, 在分解的第5层上, 分别用软阈值和硬阈值法去噪, 分析信号去噪的过程如图5所示。软阈值采用rigrsure:根据无偏似然估计原理进行阈值选择, 首先得到一个给定阈值的风险估计, 选择风险最小的阈值作为最终选择。硬阈值采用固定的阈值形式:sqtwolog。小波去噪与FFT去噪效果对比如图6所示。
从图6中可以直观地看出小波去噪效果优于FFT。选择信噪比 (SNR) 和均方根误差 (RMSE) 两个参数对降噪效果进行定量评价结果见表1。从表1数据可以看出:SNR和RMSE参数的指标小波去噪方法均优于FFT。
4 结论
4.1
采用FFT对动液面原始信号进行频谱分析, 根据分析结果设计低通滤波器对信号进行滤波, 能够滤除接箍波等高频信号, 曲线得到了较好的平滑效果。
4.2
根据动液面波的特点, 分别采用小波软阈值与硬阈值去噪的方法对动液面波进行处理, 并与FFT算法进行对比, 从直观图形与SNR和RMSE的量化指标都可以得出小波去噪的效果优于FFT算法。
参考文献
[1]杨利萍.用示功图计算抽油机井动液面深度[J].石油地质与工程, 2010, 24 (5) :101~103.
[2]何顺昌, 王茂.基于小波变换的油井油液面深检测[J].仪器仪表学报, 2005, 26 (4) :378~381.
[3]徐爱钧.抽油井环空液面深度自动检测与实现[J].石油天然气学报, 2011, 33 (9) :150~160.
油井动液面 篇4
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。