油井動(dòng)液面遠(yuǎn)程在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

陳思維（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

油井動(dòng)液面遠(yuǎn)程在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

陳思維（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

為掌握油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及判斷井下設(shè)備的工作狀況，測試動(dòng)液面是生產(chǎn)現(xiàn)場的一項(xiàng)關(guān)鍵性工作。傳統(tǒng)的動(dòng)液面測試方法是利用回聲儀進(jìn)行測試，使用無彈頭火藥子彈或氮?dú)馄柯晱椬鳛榘l(fā)聲介質(zhì)，由人工定期進(jìn)行操作。由于使用的設(shè)備危險(xiǎn)、笨重，因此很難長時(shí)間連續(xù)測試。其他測量方法，諸如電動(dòng)氣槍、電動(dòng)氮?dú)馄?，由于其工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，使用壽命短，推廣起來比較困難。為此，針對(duì)油田生產(chǎn)中動(dòng)液面無法連續(xù)測量并遠(yuǎn)程采集的問題，研制開發(fā)出動(dòng)液面遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用無線遠(yuǎn)程控制的電控氣爆脈沖聲源，解決了槍彈式聲源無法自動(dòng)裝填和高壓氣瓶需要定期更換的難題，能夠?qū)崿F(xiàn)液面的連續(xù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程采集，為油田安全生產(chǎn)提供重要技術(shù)保障。

油井動(dòng)液面 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測 安全生產(chǎn)

在油田生產(chǎn)中，動(dòng)液面高低直接影響著油井的生 產(chǎn) 效 率[1]。 動(dòng) 液 面 的 傳 統(tǒng) 測 量 方 法 是 使 用 無 彈 頭火藥子彈或氮?dú)馄柯晱椬鳛榘l(fā)聲介質(zhì)，利用回聲儀由 人 工 定 期 進(jìn) 行 測 試 操 作[2]。 由 于 傳 統(tǒng) 的 測 量 方 式設(shè)備笨重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在一定危險(xiǎn)性，且對(duì)測試人員要求較高；因此，為了實(shí)現(xiàn)油井動(dòng)液面的連續(xù)測量及遠(yuǎn)程采集，現(xiàn)場應(yīng)用動(dòng)液面遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)利用套管氣氣爆發(fā)聲方式，避免了火藥子彈 的 不 安 全 因 素[3]， 減 少 了 使 用 氮 氣 瓶 的 復(fù) 雜 操 作方式；同時(shí)，由數(shù)據(jù)采集器獲取數(shù)據(jù)并通過無線通信方式傳送至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)液面的連續(xù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程采集；進(jìn)而通過對(duì)動(dòng)液面的連續(xù)監(jiān)測了解地層的供液能力，實(shí)時(shí)了解泵的沉沒度，科學(xué)合理地安排生產(chǎn)作業(yè)。

1 油井動(dòng)液面遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)

系統(tǒng)采用微型氣泵作為無線遠(yuǎn)程控制的電控氣爆脈沖聲源，由遠(yuǎn)程控制模塊發(fā)出指令，打開放氣電磁閥，發(fā)出聲波。同時(shí)，聲波接收傳感器接收聲波數(shù)據(jù)傳至遠(yuǎn)程控制模塊進(jìn)行運(yùn)算存儲(chǔ)并發(fā)送至監(jiān)控中心進(jìn)行液面數(shù)據(jù)的接收及處理。

油井動(dòng)液面遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)由無線遠(yuǎn)程控制微型氣泵、數(shù)據(jù)采集器、遠(yuǎn)程控制模塊、聲波接收傳 感 器 、 監(jiān) 控 中 心 等 組 成[4]。

1.1工作原理

對(duì) 于 套 管 壓 力 大 于 0.2MPa 的 油 井 ， 當(dāng) 系 統(tǒng) 開始采集數(shù)據(jù)時(shí)，遠(yuǎn)程控制模塊開始發(fā)出采集指令，對(duì)內(nèi)及對(duì)外放氣電磁閥同時(shí)打開，對(duì)外放氣發(fā)出聲波同時(shí)聲波接收傳感器開始接收聲波數(shù)據(jù)傳至遠(yuǎn)程控制模塊進(jìn)行運(yùn)算存儲(chǔ)，并發(fā)送至監(jiān)控中心進(jìn)行液面數(shù)據(jù)的接收及處理。

對(duì) 于 套 管 壓 力 小 于 0.2MPa 的 油 井 ， 當(dāng) 遠(yuǎn) 程 控制模塊發(fā)出指令時(shí)，氣泵開始工作，將套管氣注入儲(chǔ)氣瓶進(jìn)行增壓，增壓完成后由遠(yuǎn)程控制模塊發(fā)出指令，打開對(duì)內(nèi)放氣電磁閥，對(duì)內(nèi)放氣發(fā)出聲波同時(shí)聲波接收傳感器開始接收聲波數(shù)據(jù)傳至遠(yuǎn)程控制模塊進(jìn)行運(yùn)算存儲(chǔ)，并發(fā)送至監(jiān)控中心進(jìn)行液面數(shù)據(jù)的接收及處理。

1.2技術(shù)關(guān)鍵

1）采用無線遠(yuǎn)程控制的電控氣爆脈沖聲源，解決了槍彈式聲源無法自動(dòng)裝填和高壓氣瓶需要定期更換的難題，使得連續(xù)動(dòng)液面測量成為可能。

2）采 用 微 型 氣 泵 作 為 無 套 壓 油 井 的 內(nèi) 爆 聲 源[5]，當(dāng) 套 管 沒 有 壓 力 或 者 壓 力 小 于 0.2MPa時(shí) ， 設(shè) 備 控制對(duì)套管內(nèi)放氣產(chǎn)生次聲波作為測量聲源；當(dāng)套管壓 力 大 于 0.2MPa時(shí) ， 控 制 對(duì) 外 放 氣 產(chǎn) 生 次 聲 波 作為測量聲源。實(shí)現(xiàn)了無套壓井動(dòng)液面的測量。

3）系統(tǒng)軟件創(chuàng)新采用瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)頻率，檢測低信噪比液面回波信號(hào)，用頻譜最大峰值提取聲 波 速 度 ， 從 而 得 到 準(zhǔn) 確 可 靠 的 液 面 深 度[5]。 與 目前業(yè)內(nèi)普遍采用的方法相比，該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算動(dòng)液面深度，在準(zhǔn)確性和可靠性上都有了較大程度的提升。

2 現(xiàn)場應(yīng)用分析

2.1實(shí)測曲線

系 統(tǒng) 于 2012 年 9 月 18 日 在 L7-2317 及 L7-AS2311 兩 口 井 安 裝 運(yùn) 行 ， 設(shè) 定 每 小 時(shí) 采 集 一 次 數(shù)據(jù)。測得動(dòng)液面變化曲線如圖1、圖2所示。

觀 察 圖1發(fā)現(xiàn)，L7-2317 井 分 別 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 處 波 動(dòng) 較 大 。 由 于 動(dòng) 液 面 監(jiān)測系統(tǒng)每小時(shí)測量一次數(shù)據(jù)，而實(shí)際現(xiàn)場測量是每3～4天測量一次，因此，可能會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)測曲線整體趨于平穩(wěn)，而系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)波動(dòng)較大的情況。這表明動(dòng)液面監(jiān)測系統(tǒng)能夠精細(xì)動(dòng)態(tài)地采集動(dòng)液面數(shù)據(jù)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)油井生產(chǎn)異常提供依據(jù)。

觀 察 圖2 發(fā) 現(xiàn) ，L7-AS2311井 整 體 運(yùn) 行 趨 于 平穩(wěn) ， 但 在 10 月 3 日 8：00—11：00、10 月 4 日 9：00—12：00 處 略 有 波 動(dòng) ，10 月 5 日 液 面 波 動(dòng) 較 大 ， 需 要及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場核實(shí)。

2.2數(shù)據(jù)誤差

在動(dòng)液面變化曲線上分別選取5個(gè)點(diǎn)，并與現(xiàn)場實(shí)測深度進(jìn)行對(duì)比，具體數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 L7-2317動(dòng)液面數(shù)據(jù)對(duì)比

表2 L7-AS2311動(dòng)液面數(shù)據(jù)對(duì)比

通過現(xiàn)場實(shí)際測量動(dòng)液面數(shù)據(jù)與系統(tǒng)測定動(dòng)液面數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)程在線監(jiān)測動(dòng)液面數(shù)據(jù)與實(shí)際液面數(shù)據(jù)誤差小于1‰，能夠保證液面測量的準(zhǔn)確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)液面連續(xù)監(jiān)測及數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集。

2.3異常情況

觀 察 圖2發(fā) 現(xiàn) ，L7-AS2311井 10月 5日 液 面 波動(dòng)較大。發(fā)現(xiàn)這一問題后，立即與現(xiàn)場監(jiān)督人員進(jìn)行 溝 通 ， 經(jīng) 現(xiàn) 場 核 實(shí) ， 當(dāng) 日 8∶45 至 13∶45 停 井 。 由此可見，當(dāng)油井出現(xiàn)異常情況時(shí)，能夠通過液面變化曲線及時(shí)進(jìn)行了解，為后續(xù)措施提供參考依據(jù)。

圖1 L7-2317動(dòng)液面變化曲線

圖2 L7-AS2311動(dòng)液面變化曲線

3 結(jié)論

1）通 過 現(xiàn)場試 驗(yàn) 證明， 動(dòng) 液面 遠(yuǎn) 程在線 監(jiān) 測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)油井動(dòng)液面的連續(xù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程采集，節(jié)省人工測試的成本。

2）動(dòng) 液 面遠(yuǎn)程 在 線監(jiān)測 技 術(shù)的 應(yīng) 用，消 除 了傳統(tǒng)測量方式的不安全因素，為油田安全生產(chǎn)提供了重要的技術(shù)保障。

3）通 過 系統(tǒng)測 量 數(shù)據(jù)與 現(xiàn) 場實(shí) 測 數(shù)據(jù)對(duì) 比 分析發(fā)現(xiàn)，液面監(jiān)測系統(tǒng)測定的動(dòng)液面數(shù)據(jù)誤差小于1‰，測量準(zhǔn)確率高。

4）通 過 液面變 化 曲線的 波 動(dòng)情 況 ，能夠 及 時(shí)發(fā)現(xiàn)油井異常情況，為后續(xù)措施提供參考依據(jù)。

[1]劉芳天.動(dòng)液面錄取輔助方法的研究與應(yīng)用[J].科技與企 業(yè) ,2012（4）:95.

[2]梁晗.抽油機(jī)井動(dòng)液面資料錄取方法的探索與應(yīng)用[J].中 國 石 油 和 化 工 標(biāo) 準(zhǔn) 與 質(zhì) 量,2012（4）.

[3]李璦輝.難測井動(dòng)液面測試方法研究[J].中國石油和化工 標(biāo) 準(zhǔn) 與 質(zhì) 量 ,2012（5）.

[4]井洪濤.脈沖波測動(dòng)液面的原理簡介及異常脈沖波資料的 合 理 解 釋 [J].內(nèi) 蒙 古 石 油 化 工 ,2011（10）:70-73.

[5]魏佳超,田新民,能學(xué)春.新型動(dòng)液面測試設(shè)備的試驗(yàn)與應(yīng) 用 [J].設(shè) 備 管 理 與 維 修,2011（S1）.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.007

2013-07-08）

陳思維，2010年畢業(yè)于東北大學(xué)，從事節(jié)能及工藝優(yōu)化工 作 ，E-mail ：chensiweidd@163.com， 地 址 ： 黑 龍 江 省 大 慶 油 田 有限責(zé)任公司第六采油廠工程技術(shù)大隊(duì)工藝室，163114。