專利名稱：油井動液面自動連續監測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油開采技術領域，特別涉及油井動液面的監測， 是一種監測油井動液面測試的自動連續監測儀。
背景技術：
目前，常規油井動液面測試主要是在油井的井口安裝聲響發生器， 聲響發生器采用火藥彈發聲作為聲源，產生瞬間爆破，爆破產生的振 動波沿井筒環形空間向下傳播，在井口有微音器接受反射波，將接受 到的反射波經過計算機處理后形成液面曲線，計算出液面的深度。由 于三疊系油藏屬于高氣油比油藏，伴生氣資源豐富，平均氣油比保持
在90m3/t。井含氣量高導致防盜箱內伴生氣相對密集，在聲彈擊發瞬 間容易產生火花，引發爆炸、傷人等事故。同時，對于日產液低于2m3 的油井采取了間開方式采油，即在油井供液不足時關井，待液面恢復 后再開始工作。該技術以摸索出油規律為基礎，制定出合理的油井生 產周期實行間開控制。但在摸索油井出油規律方面出現瓶頸，而無法 制定出合理的間開周期。問題就在于測試工作量大、測試數據多，并 且無法連續地實時地監測液面。由于三疊系油藏物性差、單井產量低， 加之油井受氣體影響、間歇出油嚴重、抽油泵效低、抽油設備損耗大、 機采系統效率低，嚴重了制約了油田的高效開發。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種油井動液面自動連續監測儀，以套 管內的天然氣為聲源，利用微音器作為傳感器接收井底返回的微小回 聲信號，自動連續監測油井的液面位置，提高動液面測試的連續性， 降低測試勞動強度。克服傳統火藥彈測試儀器在伴生氣資源豐富的油井測試存在安全隱患的不足。
本實用新型采用的技術方案是油井動液面自動連續監測儀，主 要由電磁開關控制機構、液面儀主機、氣平衡裝置、氣平衡導氣連桿、 放氣堵頭、微音器、殼體、油井套管連接頭、底座、壓力傳感器和泄 壓閥門。其特征在于在圓形底座上固定有圓筒形殼體。在殼體的外 側固定有液面儀主機，在殼體內中部有隔板，隔板將殼體內分為上下 兩個腔室。在下腔室的外壁上固定有油井套管連接頭，能將油井環形 空間的高壓氣體引入下腔室。在隔板下固定有微音器，在下腔室的外 壁上有微音器固定接線口，能使微音器導線進入殼體內并與微音器連 接。在下腔室的外壁上的傳感器固定孔上固定有壓力傳感器。壓力傳 感器監測下腔室內的壓力變化。在殼體的上腔室上部固定有氣平衡裝 置，氣平衡裝置的下部固定有放氣堵頭和氣平衡導氣連桿。在殼體的 隔板上有放氣孔，放氣堵頭的中心線與放氣孔的中心線在同一條直線。 放氣堵頭上下運動能打開或關閉放氣孔。導氣連桿的下端固定在隔板 的導氣孔上，能使下腔室的壓力導入氣平衡裝置內。在上腔室的側壁 上有擊發放氣口，放氣堵頭打開放氣孔(擊發)后，下腔室的高壓氣 體進入上腔室，能從擊發放氣口排出。在氣平衡裝置的上部固定有電 磁開關控制機構。電磁開關控制機構能使放氣堵頭上下運動打開或關 閉放氣孔。當放氣堵頭向上運動打開放氣孔的一瞬間，下腔室內的高 壓氣體瞬間釋放，產生聲響。微音器接收油管接箍及液面反射波信號， 并轉變為電信號，經濾波后，送給液面儀主機的A/D轉換器，經CPU 存儲、處理后形成液面波。監控軟件根據液面波變化情況，自動查找 液面位置，并計算出液面深度。
所述的微音器固定接線口有密封裝置，下腔室成為密閉空間。 所述的電磁開關控制機構是由固定鐵芯、外殼、電磁線圈外罩、電 磁線圈、滑動鐵芯和吸合連桿組成。在氣平衡裝置的上部固定有支架
5和電磁線圈外罩，在電磁線圈外罩內有電磁線圈，電磁線圈內有滑動 鐵芯和固定鐵芯。滑動鐵芯下端連接有吸合連桿，吸合連桿通過氣平 衡裝置內的拉桿與放氣堵頭連接，吸合連桿上下運動能拉動放氣堵頭 上下運動。在支架和電磁線圈外罩外部固定有外殼。
為了實現手動排氣，使下腔室內氣體排出，在殼體的下腔室外壁上 的泄壓孔上固定有手動泄壓閥門。
將油井動液面自動連續監測儀殼體由油井套管連接頭固定在油井 井口套管處，套管內的氣體通過氣壓平衡機構中的氣平衡導氣連桿作
用在密封吸合連桿上，使吸合連桿前端與后端的氣壓平衡，以利于電 磁開關控制機構啟動。液面儀主機根據設置程序激發電磁線圈，滑動 鐵芯與固定鐵芯產生磁力，產生吸合動作，拉動吸合連桿，打開放氣 堵頭，套管內氣體瞬間釋放，產生類似爆破音。聲音沿套管壁下傳遇 到液面后反射，殼體內微音器接收反射聲波，根據響應時間計算出液 面深度。
根據不同區塊伴生氣量的不同，自動調節殼體內部壓力，殼體壓力
范圍在O. 3 10MPa。采用人工設定工作方式，使液面儀主機自動控制， 根據設定時間自動控制電磁開關控制機構打開放氣堵頭，使氣體發聲， 微音器在接收井底返回的微小回聲信號。液面儀主機錄取、收集液面 變化資料計算出油井動液面深度。
微音器作為傳感器的最前端接收井底返回的微小回聲信號。微音器 內部有兩片空心的壓感陶瓷，能接收到微小的波動信號。微音器在接 收到信號后，經過濾波后進入運放AD620，將接收到的微小信號波放大， 再經過高精度模擬數字信號轉換器轉換為數字信號輸出。這樣就實現 了將非電信號轉換為電信號從而被單片機采集，計算后獲得油井動液 面深度曲線。
油井動液面自動連續監測儀遠程控制安裝過程先關閉油井套管測試口閘門，將儀器用專用勾手扳手安裝在測試 口，要求絲扣連接緊密，防止氣體外排。通過芯電纜將監測裝置液面
儀主機與油井功圖法RTU的485接口連接，記錄監測裝置分機號，并 在遠程監控計算機中完成油井名稱、遙測分機號、泵深、吸入深度、 平均管長、整體增益、時間增益、音速、采樣速度的設置。隨后緩慢 打開測試口閘門，即可進行動液面自動連續測試和遠程傳輸。
油井動液面自動連續監測儀的使用條件
該儀器能用于三疊系油藏、套管壓力大于0. 3MPa、井深小于2500 米、環境溫度-25 40。C、濕度在0-90%范圍內的油井動液面測試。
本實用新型的有益效果油井動液面自動連續監測儀，根據設定 時間定期自動測試，能清晰顯示液面曲線和套管接箍曲線，根據液面 曲線的接箍曲線、給定油管長度，按照預設的默認音速，自動査找液 面位置，計算液面深度，并自動繪制液面恢復曲線，實現了油井不停 井動液面自動連續監測，能及時準確掌握油井動液面變化。能節約測 試成本，降低測試工的勞動強度。為低產井間開采油制定提供了較為 科學的技術依據，并可依托網絡實現遠程監控的。
解決動液面長周期自動、連續監測問題，為日產液低于2m3、泵效低 于15%的油井提出合理間開工作提供技術支撐。以油井出油規律為基 礎，確定較為合理的生產周期，要求間開后油井產量保持平穩，從而 達到提高油井機采系統效率的目的。克服由于三疊系油藏物性差、單 井產量低，加之油井受氣體影響、間歇出油嚴重、抽油泵效低、抽油 設備損耗大、機采系統效率低，嚴重制約了油田高效開發的不足。
油井動液面自動監測儀突破了傳統的利用聲彈作為發生源的限制， 實現了自動地監控油井液面深度。能夠長時間地在無人值守的情況下， 按照預先設置的參數工作。
圖1是本實用新型油井動液面自動連續監測儀結構剖面示意圖
圖2是圖1的左視圖。
圖中，1.固定鐵芯，2.外殼，3.電磁線圈外罩，4.電磁線圈，5. 滑動鐵芯，6.吸合連桿，7.液面儀主機，8.氣平衡裝置，9.氣平衡導 氣連桿，IO.放氣堵頭，ll.微音器，12.殼體，13.油井套管連接頭， 14.微音器固定接線口， 15.底座，16.壓力傳感器，17.擊發放氣口， 18.泄壓閥門。
具體實施方式
實施例1 :以一個油井動液面自動連續監測儀為例，對本實用新 型作進一步詳細說明。
參閱圖1。油井動液面自動連續監測儀，主要由電磁開關控制機構、 液面儀主機7、氣平衡裝置8、氣平衡導氣連桿9、放氣堵頭IO、微音 器ll、殼體12、油井套管連接頭13、底座15、壓力傳感器16和泄壓 閥門18。在圓形底座15上固定有一個圓筒形殼體12，要求密封。在 殼體12的外側固定有一個以單片機為主的液面儀主機7，在殼體12內 中部有隔板，隔板將殼體12內分為上下兩個腔室。在下腔室的外壁上 固定有油井套管連接頭13，能將油井環形空間的高壓氣體引入下腔室。 在隔板下固定有一個微音器11，在下腔室的外壁上有微音器固定接線 口 14，微音器導線進入殼體12并與微音器11連接。微音器固定接線 口 14有密封裝置，下腔室成為密閉空間。參閱圖2。在下腔室的外壁 上的傳感器固定孔上固定有壓力傳感器16。參閱圖l。在殼體12的上 腔室上部固定有氣平衡裝置8，氣平衡裝置8的下部固定有放氣堵頭 10和氣平衡導氣連桿9。在殼體12的隔板上有一個放氣孔，放氣堵頭 10的中心線與放氣孔的中心線在同一條直線。放氣堵頭10上下運動能 打開或關閉放氣孔。放氣堵頭10的端部為球面體，放氣堵頭10采用尼龍材料制作。導氣連桿9的下端固定在隔板的導氣孔上，能使下腔 室的壓力導入氣平衡裝置8內。參閱圖2。在上腔室的側壁上有擊發放
氣口17，放氣堵頭IO打開放氣孔后，下腔室的高壓氣體進入上腔室， 能從擊發放氣口 17排出。在殼體12的下腔室外壁上的泄壓孔上固定 有手動泄壓閥門18。參閱圖1。在氣平衡裝置8的上部固定有一個電 磁開關控制機構。電磁開關控制機構能使放氣堵頭IO上下運動打開或 關閉放氣孔。電磁開關控制機構是由固定鐵芯1、外殼2、電磁線圈外 罩3、電磁線圈4、滑動鐵芯5和吸合連桿6組成。在氣平衡裝置8的 上部固定有支架和電磁線圈外罩3，在電磁線圈外罩3內有一個電磁線 圈4，電磁線圈4內有滑動鐵芯5和固定鐵芯1。滑動鐵芯5下端連接 有吸合連桿6，吸合連桿6通過氣平衡裝置8內的拉桿與放氣堵頭10 連接，吸合連桿6上下運動能拉動放氣堵頭IO上下運動。在支架和電 磁線圈外罩3外部固定有外殼2。 使用過程
與常規測試儀器相比較，本發明中采用了電磁開關控制機構，確保 了油井動液面測試的連續性。在數據傳輸方面，采用RS232-TCP/IP串 口聯網轉換器，依托網絡實現遠程傳輸。在西180井試驗過程中，測 試間隔設為30分鐘。正常情況下，全天必須采集到48個液面數據。 通過長周期統計每天的監測數據，每天平均可接收到46.2個液面數據， 基本上達到了技術要求，液面的連續測試與遠程傳輸的穩定性較好。
在發射波捕獲與放大、濾波處理的電路設計上，分別采用了帶通濾 波(0. 5-5Hz)、接箍波濾波(2-20Hz)，確保了微弱信號捕獲，保證 了測試的可靠性。通過與常規測深儀器在相同井況、相同時間進行測 試對比，西180井用常規儀器測試液面深度平均為1602. 18m。從2007 年7月9日1: 03: 23-8: 50: 09期間連續測試的16個結果來看，動 液面平均深度為1607.51米，與常規測試相比偏差為-5.33m，測試偏差在允許范圍內，能夠滿足生產需要。
權利要求1、一種油井動液面自動連續監測儀，主要由電磁開關控制機構、液面儀主機(7)、氣平衡裝置(8)、氣平衡導氣連桿(9)、放氣堵頭(10)、微音器(11)、殼體(12)、油井套管連接頭(13)、底座(15)、壓力傳感器(16)和泄壓閥門(18)，其特征在于在圓形底座(15)上固定有圓筒形殼體(12)，在殼體(12)的外側固定有液面儀主機(7)，在殼體(12)內中部有隔板，隔板將殼體(12)內分為上下兩個腔室，在下腔室的外壁上固定有油井套管連接頭(13)，在隔板下固定有微音器(11)，在下腔室的外壁上有微音器固定接線口(14)；在下腔室的外壁上的傳感器固定孔上固定有壓力傳感器(16)，在殼體(12)的上腔室上部固定有氣平衡裝置(8)，氣平衡裝置(8)的下部固定有放氣堵頭(10)和氣平衡導氣連桿(9)，在殼體(12)的隔板上有放氣孔，放氣堵頭(10)的中心線與放氣孔的中心線在同一條直線，導氣連桿(9)的下端固定在隔板的導氣孔上，在上腔室的側壁上有擊發放氣口(17)，在氣平衡裝置(8)的上部固定有電磁開關控制機構。
2、 根據權利要求1所述的油井動液面自動連續監測儀，其特征是 所述的微音器固定接線口 (14)有密封裝置，下腔室成為密閉空間。
3、 根據權利要求1或2所述的油井動液面自動連續監測儀，其特 征是所述的電磁開關控制機構是由固定鐵芯(l)、外殼(2)、電磁線 圈外罩(3)、電磁線圈(4)、滑動鐵芯(5)和吸合連桿(6)組成，在氣平 衡裝置(8)的上部固定有支架和電磁線圈外罩(3)，在電磁線圈外罩(3) 內有電磁線圈(4)，電磁線圈(4)內有滑動鐵芯(5)和固定鐵芯(1)，滑 動鐵芯(5)下端連接有吸合連桿(6)，吸合連桿(6)通過氣平衡裝置(8) 內的拉桿與放氣堵頭(10)連接，在支架和電磁線圈外罩(3)外部固定有 外殼(2)。
4、 根據權利要求3所述的油井動液面自動連續監測儀，其特征是 在殼體(12)的下腔室外壁上的泄壓孔上固定有手動泄壓閥門(18)。
5、 根據權利要求3所述的油井動液面自動連續監測儀，其特征是放氣堵頭(10)的端部為球面體，放氣堵頭(10)采用尼龍材料制作。
專利摘要油井動液面自動連續監測儀，應用于油井動液面自動連續監測。特征是在殼體的外側固定有液面儀主機，殼體內隔板將殼體內分為上下兩個腔室。在隔板下固定有微音器；在下腔室的外壁上固定有壓力傳感器。在殼體的上腔室上部固定有氣平衡裝置，氣平衡裝置的下部固定有放氣堵頭和氣平衡導氣連桿。放氣堵頭的中心線與放氣孔的中心線在同一條直線。導氣連桿的下端固定在隔板的導氣孔上，在氣平衡裝置的上部固定有電磁開關控制機構。效果是能清晰顯示液面曲線和節箍曲線，計算液面深度，及時掌握油井液面動態變化，實行間開采油，達到提高油井機采系統效率的目的。
文檔編號E21B47/04GK201396149SQ20092010781
公開日2010年2月3日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者劉繼紅, 濤 李, 李星安, 王斌斌 申請人:中國石油天然氣股份有限公司