基于亞聲波的動(dòng)液面連續(xù)檢測(cè)技術(shù)在大港油田的應(yīng)用

高永賢 李智（大港油田公司第三采油廠，河北滄州061023）

基于亞聲波的動(dòng)液面連續(xù)檢測(cè)技術(shù)在大港油田的應(yīng)用

高永賢 李智（大港油田公司第三采油廠，河北滄州061023）

動(dòng)液面對(duì)于確定油井合理的生產(chǎn)制度具有重要意義。油田一般使用基于聲波反射原理的回聲儀來記錄反射聲波信號(hào)，從而獲得動(dòng)液面。本文主要研究基于亞聲波的動(dòng)液面連續(xù)檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)在確保安全以及不影響油井正常生產(chǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)了油井動(dòng)液面數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確連續(xù)的的錄取。

亞聲波；動(dòng)液面；生產(chǎn)效率

在油井開采過程中，產(chǎn)量和綜合效率的最大化是最終目標(biāo)，而地層的供液能力是制約實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的根本因素[1]。油井的動(dòng)液面是反映地層供液能力的一個(gè)重要指標(biāo)，是油田確定合理沉沒度、制定合理工作制度的重要依據(jù)。通過對(duì)動(dòng)液面的分析，確定泵深、計(jì)算井底流壓；根據(jù)動(dòng)液面變化，判斷油井的工作制度與地層能量的匹配情況[2]。

由于亞聲波能量消失慢、波長(zhǎng)較長(zhǎng)易于繞開故障物等特點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)采用細(xì)膠管作為聲波通道得以實(shí)現(xiàn)，可以將聲波采集設(shè)備脫離井口，避免安全隱患和對(duì)作業(yè)的影響。在亞聲波基礎(chǔ)上，進(jìn)行了相關(guān)的理論研究與試驗(yàn)，并設(shè)計(jì)新型的動(dòng)液面連續(xù)檢測(cè)裝置。

1 技術(shù)原理

1.1 亞聲波技術(shù)

亞聲波（又稱次聲波），是指頻率小于20Hz（赫茲）的聲波；亞聲波由各種物體的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生，通過各種彈性介質(zhì)的振動(dòng)向四周擴(kuò)散傳播。通常情況下不會(huì)引起人耳的聽覺。亞聲波具有以下特點(diǎn)：

(a)亞聲波的傳播速度和可聞聲波相同；(b)頻率低，不易被大氣和水吸收；(c)波長(zhǎng)長(zhǎng)，具有很強(qiáng)的穿透能力。

基于上述特點(diǎn)，選擇亞聲波（亞聲波）作為回波信號(hào)。它在油套環(huán)形空間內(nèi)傳播距離遠(yuǎn)，能量消失慢，故此能夠有較強(qiáng)的靈敏度和檢測(cè)能力。

同時(shí)，采用細(xì)膠管做為聲波通道得以實(shí)現(xiàn)，可以將聲波采集設(shè)備脫離井口，避免了安全隱患和對(duì)作業(yè)的影響。

1.2 套壓壓差釋放技術(shù)

(a)在有套壓情況下，打開內(nèi)嵌氣閥，氣流瞬間釋放并通過設(shè)備機(jī)械發(fā)生機(jī)構(gòu)，發(fā)出亞聲波。

圖1 有套壓下聲波發(fā)生結(jié)構(gòu)工作原理

(b)無套壓的情況下，通過氣泵加壓后，打開內(nèi)嵌氣閥，氣體是從外向內(nèi)通過設(shè)備機(jī)械發(fā)生機(jī)構(gòu)，發(fā)出亞聲波。

圖2 無套壓下聲波發(fā)生結(jié)構(gòu)工作

(c)針對(duì)動(dòng)液面較深且套壓高于0.2MPa的油井，動(dòng)液面連續(xù)檢測(cè)裝置采用放氣的方法產(chǎn)生能量，發(fā)出亞聲波，使動(dòng)液面檢測(cè)深度達(dá)到了2200米。

2 組成結(jié)構(gòu)

2.1 動(dòng)液面部分

主要包括：檢測(cè)儀箱、防爆接線盒、氣泵、小模塊、單向閥、發(fā)聲源、電磁閥、儲(chǔ)氣管、壓力變送器、排氣管及配件（膠管、套管合上頭、閥門、對(duì)絲、三通、鍍鋅管、墊圈、鍍鋅管、彎頭、鋁塑管、動(dòng)力線、信號(hào)線等）。

圖4 動(dòng)液面部分實(shí)物圖

2.2 遠(yuǎn)傳終端部分

主要包括包括：終端箱、油水井采集終端、動(dòng)液面采集終端、空氣開關(guān)、接線排、穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)卡、220-176V變壓器、啟停井檢測(cè)盒及配件（螺絲、天線、鑰匙等）。

圖5 動(dòng)液面部分實(shí)物圖

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

表1 主要技術(shù)參數(shù)

3 結(jié)語(yǔ)

大港油田共在10口抽油機(jī)井應(yīng)用了動(dòng)液面連續(xù)檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)液面數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，完善了油田開發(fā)資料。

該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

(a)采用亞聲波（頻作為回波信號(hào)，可以在油套環(huán)控內(nèi)傳播較遠(yuǎn)的距離；實(shí)現(xiàn)了使用細(xì)膠管作為聲波通道的設(shè)想。

(b)采用套壓壓差釋放技術(shù)，使得系統(tǒng)在有無套壓的情況下都能發(fā)出亞聲波，進(jìn)行動(dòng)液面連續(xù)檢測(cè)。

[1]萬(wàn)曉鳳，易其軍，雷繼棠，丁卯，張燕飛.動(dòng)液面遠(yuǎn)程自動(dòng)連續(xù)測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2013，(6)：260-264.

[2]陳思維.油井動(dòng)液面遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能（技術(shù)應(yīng)用版），2013，(12)：18-24.

[3]閩貴堂．動(dòng)液面連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)在間抽油井上的應(yīng)用[J]．石油工程建設(shè)，2012,38(5):61-62．

[4]任建，王平，于天津．抽油機(jī)動(dòng)液面回音信號(hào)的聲速提取方法[J]．工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2008，38：63-65．

[5]李明，任桂山，劉晴，陳津剛．基于聲波法的井下參數(shù)自動(dòng)采集技術(shù)在大港油田的試驗(yàn)[J]．中國(guó)石油的化工，2012，1：50-51．