專利名稱：油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)液面測(cè)試裝置，尤其涉及一種油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置。
背景技術(shù)：
在油田開發(fā)中，油井動(dòng)液面數(shù)據(jù)是一項(xiàng)重要的油井生產(chǎn)管理資料，它直接反應(yīng)著油井的供液能力。油井動(dòng)液面測(cè)試的常規(guī)方法為回聲法，該方法是在井口利用藥彈爆炸發(fā)聲或高壓氣瓶作為聲源，產(chǎn)生的振動(dòng)波沿油管、套管內(nèi)的環(huán)行空間向下傳播，遇到液面產(chǎn)生反射波，利用井口微音器接收反射波并計(jì)算液面的深度。該方法工藝簡(jiǎn)單、實(shí)施方便，但是在氣油比較高或稠油生產(chǎn)井中，由于油管套管環(huán)空處存在的“泡沫段”或“死油塊”影響，使得獲得的測(cè)試結(jié)果誤差很大(幾十米到幾百米不等)，有些稠油井甚至無法進(jìn)行測(cè)試，影響了對(duì)油田生產(chǎn)井的正確評(píng)價(jià)。針對(duì)氣液比較高油井液面測(cè)試的情況，李華貴、陳家瑯(陳家瑯、李華貴、王學(xué)孔， 抽油井環(huán)空擬濃面的解析解，石油學(xué)報(bào)，1986年第1期)等人于1986年提出了物質(zhì)平衡法測(cè)試油井環(huán)空處液面的方法，該方法通過測(cè)試關(guān)井后套管內(nèi)壓力曲線的恢復(fù)情況來得到油井液面的。該方法是一種間接測(cè)試動(dòng)液面的方法，具有測(cè)試精度高、成本低的特點(diǎn)。上述測(cè)試方法是通過抽取油管環(huán)空中的氣體，通過多次抽取氣體得到的不同狀態(tài)下的壓力、溫度和氣體容積差，而計(jì)算出動(dòng)液面的變化曲線，從而獲得動(dòng)液面的數(shù)據(jù)。但該方法對(duì)于壓力恢復(fù)周期長(zhǎng)、產(chǎn)氣量低或不產(chǎn)氣的稠油井來說，仍無法達(dá)到測(cè)試目的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是提供一種油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，以準(zhǔn)確、 便捷地獲得油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面所需要的參數(shù)值，計(jì)算出動(dòng)液面高度。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，其中，該裝置包括輸氣管路，與套管及油管之間的環(huán)形空間連通；第一閥門、第二閥門及第三閥門，沿遠(yuǎn)離所述環(huán)形空間的方向依次設(shè)置在所述輸氣管路上；惰性氣體源，與一連接軟管的一端連接，該連接軟管的另一端與所述第二閥門及第三閥門之間的輸氣管路連接；溫度監(jiān)測(cè)儀及壓力監(jiān)測(cè)儀，設(shè)置于所述第一閥門及第二閥門之間的輸氣管路內(nèi)； 流量監(jiān)測(cè)儀，設(shè)置于所述連接軟管上。上述的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，其中，該裝置還包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與所述溫度監(jiān)測(cè)儀、壓力監(jiān)測(cè)儀及流量監(jiān)測(cè)儀連接。上述的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，其中，所述惰性氣體源為氮?dú)馄?。上述的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，其中，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括有計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換模塊、動(dòng)液面數(shù)據(jù)處理模塊及輸出顯示模塊。由以上說明得知，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，確實(shí)可達(dá)到如下的功效本實(shí)用新型的一種油井動(dòng)液面測(cè)試試驗(yàn)裝置，采用油井環(huán)空氮?dú)庾⑷爰夹g(shù)，并利用氣體狀態(tài)方程及物質(zhì)平衡理論求解油井的動(dòng)液面高度，解決由于“泡沫段”或“死油塊”的影響所造成的測(cè)試誤差，無論是稀油井還是稠油井都能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。本實(shí)用新型大大提高了測(cè)試精度，該方法施工工藝簡(jiǎn)單、計(jì)算準(zhǔn)確，解決了稠油井動(dòng)液面測(cè)試過程中存在的問題，為稠油油井動(dòng)液面的測(cè)試指明了新的方向。

圖1為本實(shí)用新型油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件標(biāo)號(hào)說明1:油管2:套管3:井口裝置4:第一閥門5:第二閥門 6:第三閥門7 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)8 流量監(jiān)測(cè)儀9 輸氣管路10 連接軟管11 氮?dú)馄?2 溫度監(jiān)測(cè)儀13 壓力監(jiān)測(cè)儀
具體實(shí)施方式
一種油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，包括輸氣管路，與套管及油管之間的環(huán)形空間連通；第一閥門、第二閥門及第三閥門，沿遠(yuǎn)離所述環(huán)形空間的方向依次設(shè)置在所述輸氣管路上；惰性氣體源，與一連接軟管的一端連接，該連接軟管的另一端與所述第二閥門及第三閥門之間的輸氣管路連接；溫度監(jiān)測(cè)儀及壓力監(jiān)測(cè)儀，設(shè)置于所述第一閥門及第二閥門之間的輸氣管路內(nèi)；流量監(jiān)測(cè)儀，設(shè)置于所述連接軟管上。為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，為本實(shí)用新型的一種油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，其主要包括輸氣管路9、輸氣管路上的多個(gè)閥門、惰性氣體源、溫度監(jiān)測(cè)儀12、壓力監(jiān)測(cè)儀13及流量監(jiān)測(cè)儀8 ；輸氣管路9設(shè)置于井口裝置3上，并且與套管2及油管1之間的環(huán)形空間連通；輸氣管路9內(nèi)的氣體主要包括套管2及油管1之間的環(huán)形空間內(nèi)所產(chǎn)生的自生氣以及本裝置所輸入的惰性氣體；輸氣管路9上的第一閥門4、第二閥門5及第三閥門6，沿遠(yuǎn)離所述環(huán)形空間的方向依次設(shè)置在輸氣管路9上，能夠形成多個(gè)密閉的空間，用以定量地測(cè)量氣體的溫度、 壓力及體積等狀態(tài)數(shù)據(jù)；惰性氣體源，與一連接軟管10的一端連接，連接軟管10的另一端與第二閥門5及第三閥門6之間的輸氣管路9連通，通過連接軟管10，惰性氣體源能夠?qū)⒍栊詺怏w灌入輸氣管路9中，并且進(jìn)一步輸入到油管1及套管2之間的環(huán)形空間中，形成混合氣體，用以構(gòu)建不同狀態(tài)下的氣體系統(tǒng)；溫度監(jiān)測(cè)儀12及壓力監(jiān)測(cè)儀13，設(shè)置于第一閥門4 及第二閥門5之間的輸氣管路9內(nèi)；流量監(jiān)測(cè)儀8，設(shè)置于連接軟管10上，上述多種參數(shù)的監(jiān)測(cè)儀用以測(cè)量輸氣管路9中的氣體的狀態(tài)參數(shù)。本實(shí)用新型的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，較佳地，惰性氣體源采用氮?dú)馄?1， 以提供氮?dú)庾鳛楣嗳氕h(huán)形空間內(nèi)的氣體。[0029]更進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，還包括有數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7與所述溫度監(jiān)測(cè)儀12、壓力監(jiān)測(cè)儀13及流量監(jiān)測(cè)儀8連接。 較佳地，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7包括有計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換模塊、動(dòng)液面數(shù)據(jù)處理模塊及輸出顯示模塊；監(jiān)測(cè)儀中的所測(cè)量的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)絼?dòng)液面數(shù)據(jù)處理模塊中進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)設(shè)定的計(jì)算程序，計(jì)算出動(dòng)液面的高度；然后將計(jì)算結(jié)果經(jīng)由輸出顯示模塊顯示出來。而輸出顯示模塊中可以包括多種顯示模式，例如數(shù)據(jù)表格、柱狀圖、高度-時(shí)間曲線圖等。本實(shí)用新型的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置將監(jiān)測(cè)儀中的測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)由必要的模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)中設(shè)置有動(dòng)液面數(shù)據(jù)處理模塊，將測(cè)試得到的數(shù)據(jù)輸入該計(jì)算程序中便可以得到需要的動(dòng)液面數(shù)據(jù)。而本實(shí)用新型的動(dòng)液面計(jì)算原理如下本實(shí)用新型是利用氣體狀態(tài)方程及物質(zhì)平衡理論求解油井的動(dòng)液面高度的。首先取環(huán)形空間內(nèi)的氣體系統(tǒng)進(jìn)行研究，該氣體系統(tǒng)包括環(huán)形空間內(nèi)全部氣體。 設(shè)注入該系統(tǒng)氣體(氮?dú)?的體積流量為Q1，油井自生氣體積流量為Q2,根據(jù)氣體狀態(tài)方程式可知PV = nRTZ = (w/M) RTZ(1)即w = PVM/RTZ(2)式中p——?dú)怏w的絕對(duì)壓力，kPa ；ν——?dú)怏w的體積，m3 ；η——?dú)怏w的摩爾數(shù)，mol ；w——?dú)怏w的質(zhì)量，kg ；T——?dú)怏w的絕對(duì)平均溫度，K ；R——?dú)怏w常數(shù)，R = 8. 314kJ/ (kmol · K)；M——?dú)怏w的分子量；Z——?dú)怏w壓縮系數(shù)。將方程(2)兩邊同時(shí)除以時(shí)間t，上述方程則由質(zhì)量、體積參數(shù)轉(zhuǎn)化為氣體的質(zhì)量流量和體積流量的狀態(tài)方程，即G = PQM/RTZ(3)式中G——?dú)怏w的質(zhì)量流量，kg/s ；Q——?dú)怏w的體積流量，m3/s ；利用BWRS狀態(tài)方程將方程(3)換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的狀態(tài)方程，此時(shí)Q為標(biāo)準(zhǔn) 狀態(tài)下的體積流量，Z = 1，則有G = Qst (PstM)/(RTst)(4)式中Qst——轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下時(shí)的氣體體積流量，m3/s ；Pst——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下時(shí)的氣體壓力，kPa ；Tst——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下時(shí)的氣體溫度，K ；由物質(zhì)平衡原理，流入系統(tǒng)的質(zhì)量流量等于該系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量隨時(shí)間的變化率，該變化可通過測(cè)試的溫度、壓力表現(xiàn)出來。[0053]=屯昆_(5) RTlst RT2st RTZ式中QlstPstM1ATlstZ1——為注氣時(shí)氣體標(biāo) 準(zhǔn)狀態(tài)方程，其中QlstJ1JlstJ1均為已知量。Q2stPstM2/RT2stZ2——為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下油井自生氣氣體狀態(tài)方程，其中Q2st、M2、T2st, Z2 均為已知量。d[PVM/RTZ]/dt——為系統(tǒng)的質(zhì)量變化量，其中P、T可測(cè)得，M可以通過對(duì)氣體組分分析化驗(yàn)得知。式中有兩個(gè)未知量V、Z，因此，通過本實(shí)用新型的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置測(cè)得的幾個(gè)壓力、溫度梯度變化過程及環(huán)形空間內(nèi)的注氣量和自生氣量，并進(jìn)一步的根據(jù)油井的氣油比、氣體組分等參數(shù)進(jìn)行修正，可計(jì)算出油井環(huán)空體積V，進(jìn)而求得環(huán)空高度，即油井真實(shí)動(dòng)液面高度。針對(duì)上述計(jì)算原理，本實(shí)用新型的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置的其中一種較佳的測(cè)量過程如下參閱圖1，本實(shí)用新型油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面的試驗(yàn)裝置，主要由第一閥門4、 第二閥門5、第三閥門6、井口裝置3、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7、氮?dú)馄?1、連接軟管10及溫度監(jiān)測(cè)儀12、壓力監(jiān)測(cè)儀13、流量監(jiān)測(cè)儀8組成。在向環(huán)形空間注入氮?dú)馇?，第一、第二、第三閥門開啟穩(wěn)定一段時(shí)間，并利用溫度監(jiān)測(cè)儀12及壓力監(jiān)測(cè)儀13測(cè)試溫度、壓力值，利用計(jì)算機(jī)7記錄初始相關(guān)的氣體狀態(tài)參數(shù)。關(guān)閉第一、第二、第三閥門，然后緩慢打開氮?dú)馄?1上的卸氣閥門，通過觀察壓力監(jiān)測(cè)儀13上的數(shù)值變化來檢查連接軟管10與輸氣管路9之間的密封性。當(dāng)開始向輸氣管路9及油管1與套管2之間的環(huán)形空間注入氮?dú)鈺r(shí)，首先開啟第一閥門4及第二閥門5，關(guān)閉第三閥門6，開啟氮?dú)馄?1上的卸氣閥門，觀察流量監(jiān)測(cè)儀8的參數(shù)，并調(diào)整到一個(gè)預(yù)設(shè)注氣速度。將氮?dú)庾⑷氲接凸?和套管2之間的環(huán)形空間后，監(jiān)測(cè)并采集注氣流量監(jiān)測(cè)儀8、溫度監(jiān)測(cè)儀12及壓力監(jiān)測(cè)儀13的信號(hào)數(shù)值；采用同樣的方法， 反復(fù)調(diào)整出幾個(gè)不同的注汽氣體狀態(tài)，并監(jiān)測(cè)和記錄這些注氣氣體狀態(tài)的溫度、壓力、以及氮?dú)饬髁康淖兓?。注氣完成后，利用?jì)算機(jī)將幾個(gè)注氣狀態(tài)下采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(流量利用 BffRS方程轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量)，進(jìn)一步的對(duì)油井的氣油比、氣體組分、油管套管尺寸等參數(shù)進(jìn)行修正，利用本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)計(jì)算出油井的真實(shí)動(dòng)液面。以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，其特征在于，該裝置包括 輸氣管路，與套管及油管之間的環(huán)形空間連通；第一閥門、第二閥門及第三閥門，沿遠(yuǎn)離所述環(huán)形空間的方向依次設(shè)置在所述輸氣管路上惰性氣體源，與一連接軟管的一端連接，該連接軟管的另一端與所述第二閥門及第三閥門之間的輸氣管路連接；溫度監(jiān)測(cè)儀及壓力監(jiān)測(cè)儀，設(shè)置于所述第一閥門及第二閥門之間的輸氣管路內(nèi)； 流量監(jiān)測(cè)儀，設(shè)置于所述連接軟管上。
2.如權(quán)利要求1所述的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，其特征在于，該裝置還包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與所述溫度監(jiān)測(cè)儀、壓力監(jiān)測(cè)儀及流量監(jiān)測(cè)儀連接。
3.如權(quán)利要求1所述的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，其特征在于，所述惰性氣體源為氮?dú)馄俊?br> 4.如權(quán)利要求2所述的油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括有計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換模塊、動(dòng)液面數(shù)據(jù)處理模塊及輸出顯示模塊。
專利摘要一種油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面裝置，包括輸氣管路，與套管及油管之間的環(huán)形空間連通；第一閥門、第二閥門及第三閥門，沿遠(yuǎn)離所述環(huán)形空間的方向依次設(shè)置在所述輸氣管路上；惰性氣體源，與一連接軟管的一端連接，該連接軟管的另一端與所述第二閥門及第三閥門之間的輸氣管路連接；溫度監(jiān)測(cè)儀及壓力監(jiān)測(cè)儀，設(shè)置于所述第一閥門及第二閥門之間的輸氣管路內(nèi)；流量監(jiān)測(cè)儀，設(shè)置于所述連接軟管上，以準(zhǔn)確、便捷地獲得稠油井環(huán)空注氣測(cè)試動(dòng)液面所需要的參數(shù)值，進(jìn)而計(jì)算出油井動(dòng)液面高度。
文檔編號(hào)E21B47/04GK202039840SQ20112016095
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者宋志軍, 張福興, 李廣富, 楊志祥, 楊文軍, 楊顯志, 汪弘, 王曉華, 穆磊 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司