一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)，屬于油田開發(fā)領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括：測(cè)量抽油機(jī)的抽油桿的載荷量和位移的傳感器；測(cè)量油井的套壓值的壓力計(jì)；傳輸所述傳感器測(cè)得的所述載荷量和所述位移、以及所述壓力計(jì)測(cè)得的所述套壓值的傳輸單元；以及接收所述傳輸單元傳輸?shù)乃鲚d荷量、所述位移和所述套壓值，并對(duì)接收到的所述載荷量、所述位移和所述套壓值進(jìn)行處理，得到井底流壓的處理單元；所述傳感器和所述壓力計(jì)分別與所述傳輸單元電連接，所述傳輸單元與所述處理單元電連接。本實(shí)用新型可以避免使用價(jià)格昂貴的動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，顯著降低了設(shè)備成本。
【專利說(shuō)明】一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田開發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]井底流壓是指油井正常生產(chǎn)時(shí)井底的壓力。它是決定油井產(chǎn)量最重要的參數(shù)之一，因而，對(duì)于井底流壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在實(shí)際應(yīng)用中有著十分重要的作用。
[0003]現(xiàn)有的一種監(jiān)測(cè)井底流壓的方法是，利用動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)獲取動(dòng)液面數(shù)據(jù)后，再采用獲得的動(dòng)液面數(shù)據(jù)進(jìn)行井底流壓計(jì)算。在這種方法中，動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的原理與回聲儀相同，通過(guò)回收套管氣作為聲源，利用聲波反射原理計(jì)算出油井的動(dòng)液面，再結(jié)合井口壓力數(shù)據(jù)即可計(jì)算出井底流壓。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:
[0005]現(xiàn)有的動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置每臺(tái)大約2萬(wàn)元，使用時(shí)需要在每口井都單獨(dú)安裝一個(gè)動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，成本高；動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)回收套管氣作為聲源，所以每口井測(cè)量動(dòng)液面的時(shí)間會(huì)隨著油井含氣量的不同而不同，并不能真正達(dá)到動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本高、動(dòng)液面監(jiān)測(cè)非實(shí)時(shí)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下:
[0007]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0008]測(cè)量抽油機(jī)的抽油桿的載荷量和位移的傳感器；
[0009]測(cè)量油井的套壓值的壓力計(jì)；
[0010]傳輸所述傳感器測(cè)得的所述載荷量和所述位移、以及所述壓力計(jì)測(cè)得的所述套壓值的傳輸單元；以及接收所述傳輸單元傳輸?shù)乃鲚d荷量、所述位移和所述套壓值，并對(duì)接收到的所述載荷量、所述位移和所述套壓值進(jìn)行處理，得到井底流壓的處理單元；所述傳感器和所述壓力計(jì)分別與所述傳輸單元電連接，所述傳輸單元與所述處理單元電連接。
[0011]可選地，所述傳感器包括用于安裝在所述抽油機(jī)的懸繩器上的載荷傳感器和用于安裝在所述抽油機(jī)的游梁中心軸上的位移傳感器。
[0012]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述位移傳感器的殼體與所述抽油機(jī)的游梁的側(cè)邊平行。
[0013]可選地，所述傳感器包括用于設(shè)置在所述抽油機(jī)的懸繩器上的一體式傳感器。
[0014]在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，所述傳輸單元包括:采集所述傳感器測(cè)得的載荷量和所述位移、以及所述壓力計(jì)測(cè)得的套壓值的采集器；和發(fā)送所述采集器采集的數(shù)據(jù)的發(fā)送器。
[0015]在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，所述處理單元包括:接收所述發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)的接收器；以及對(duì)所述接收器接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到所述井底流壓的處理器；所述接收器和所述發(fā)送器無(wú)線通信連接，所述處理器和所述接收器電連接。
[0016]可選地，所述系統(tǒng)還包括:顯示所述處理單元的處理結(jié)果的顯示器，所述顯示器與所述處理單元電連接。
[0017]可選地，所述系統(tǒng)還包括:設(shè)置在各個(gè)采油廠的結(jié)果發(fā)布單元，所述結(jié)果發(fā)布單元與所述處理單元通信連接。
[0018]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0019]通過(guò)傳感器測(cè)量抽油機(jī)的抽油桿的載荷量和位移、通過(guò)壓力計(jì)測(cè)量油井的套壓值，并根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算井底流壓，滿足了油田數(shù)字化生產(chǎn)管理的需求，并且避免了使用價(jià)格昂貴的動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，顯著降低了設(shè)備成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0025]為了便于理解本實(shí)用新型實(shí)施例，下面首先結(jié)合圖1說(shuō)明游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理。如圖1所示，游梁式抽油機(jī)通常包括設(shè)置在井口的底座11、設(shè)于底座11上的支架12和動(dòng)力機(jī)構(gòu)13、通過(guò)游梁中心軸14a安裝在支架12上的游梁14、以及安裝在游梁14一端的驢頭15，抽油桿17通過(guò)懸繩器16與驢頭15連接，游梁14的另一端通過(guò)曲軸連桿機(jī)構(gòu)18與動(dòng)力機(jī)構(gòu)13連接。當(dāng)游梁式抽油機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)構(gòu)13通過(guò)曲軸連桿機(jī)構(gòu)18帶動(dòng)游梁14繞游梁中心軸14a轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)驢頭15上下運(yùn)動(dòng)，驢頭15的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)抽油桿17上下運(yùn)動(dòng)，抽油桿17帶動(dòng)井下抽油泵(圖未示)的柱塞作上下運(yùn)動(dòng)，從而不斷地把井中的原油抽出井筒。
[0026]實(shí)施例一
[0027]本實(shí)施例提供了一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)，參見(jiàn)圖2，該系統(tǒng)包括:傳感器21、壓力計(jì)22、傳輸單元23和處理單元24，傳感器21和壓力計(jì)22分別與傳輸單元23電連接，傳輸單元23與處理單元24電連接。
[0028]其中，傳感器21用于測(cè)量抽油機(jī)的抽油桿的載荷量和位移。壓力計(jì)22用于測(cè)量油井的套壓值，套壓是指油管和套管之間的環(huán)形空間內(nèi)的壓縮汽體的壓力。傳輸單元23傳輸傳感器21測(cè)得的載荷量和位移、以及壓力計(jì)22測(cè)得的套壓值。處理單元24接收傳輸單元23傳輸?shù)妮d荷量、位移和套壓值，并對(duì)接收到的載荷量、位移和套壓值進(jìn)行處理，得到井底流壓。[0029]本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)傳感器測(cè)量抽油機(jī)的抽油桿的載荷量和位移、通過(guò)壓力計(jì)測(cè)量油井的套壓值，并根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算井底流壓，滿足了油田數(shù)字化生產(chǎn)管理的需求，并且避免了使用價(jià)格昂貴的動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，顯著降低了設(shè)備成本。
[0030]實(shí)施例二
[0031]本實(shí)施例提供了一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)，參見(jiàn)圖3，該系統(tǒng)包括:傳感器31、壓力計(jì)32、傳輸單元33和處理單元34，傳感器31和壓力計(jì)32分別與傳輸單元33電連接，傳輸單元33與處理單元34電連接。
[0032]其中，傳感器31用于測(cè)量抽油機(jī)的抽油桿的載荷量和位移。壓力計(jì)32用于測(cè)量油井的套壓值。套壓是指油管和套管之間的環(huán)形空間內(nèi)的壓縮汽體的壓力。傳輸單元33傳輸傳感器31測(cè)得的載荷量和位移、以及壓力計(jì)32測(cè)得的套壓值。處理單元34接收傳輸單元33傳輸?shù)妮d荷量、位移和套壓值，并對(duì)接收到的載荷量、位移和套壓值進(jìn)行處理，得到井底流壓。
[0033]結(jié)合圖1，在本實(shí)施例中，傳感器31包括安裝在懸繩器16上的載荷傳感器和安裝在游梁中心軸14a上的位移傳感器。其中，位移傳感器的殼體優(yōu)選與抽油機(jī)的游梁14的側(cè)邊平行，這樣可以保證位移傳感器與游梁14的夾角準(zhǔn)確。在本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，傳感器31還可以包括設(shè)置在井口懸繩器16上的一體式傳感器31。
[0034]在本實(shí)施例中，傳輸單元33由采集器331和發(fā)送器332組成。其中，采集器331可以設(shè)置在井口處，負(fù)責(zé)采集傳感器31測(cè)得的載荷量和位移、以及壓力計(jì)32測(cè)得的套壓值；發(fā)送器332負(fù)責(zé)將采集器331采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給接收器241。在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)送器332可以采用井場(chǎng)主RTU (Remote Terminal Unit,遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)。
[0035]在本實(shí)施例中，處理單元34包括接收器341和處理器342。接收器341和發(fā)送器332可以無(wú)線通信連接，處理器342和接收器341電連接。接收器341接收發(fā)送器332所發(fā)送的數(shù)據(jù)并傳至處理器342 ;處理器342對(duì)接收器341接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得到所述井底流壓。
[0036]在實(shí)際應(yīng)用中，處理器342可以設(shè)置在站內(nèi)計(jì)算機(jī)上，用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到光桿示功圖，并根據(jù)光桿示功圖計(jì)算出動(dòng)液面，然后利用動(dòng)液面和井口的套壓值得到井底流壓。
[0037]其中，光桿示功圖是反映抽油桿的載荷量和位移隨時(shí)間變化的規(guī)律的圖形。動(dòng)液面是指油井正常生產(chǎn)時(shí)，油管和套管的環(huán)形空間之間的一個(gè)液面，動(dòng)液面可以采用從井口算起的深度表示其值。
[0038]其中，處理器342根據(jù)光桿示功圖計(jì)算井底流壓可以采用以下方式:
[0039]步驟Fl:利用光桿示功圖求解泵功圖；
[0040]首先建立抽油桿與油管有限元模型和液柱差分計(jì)算模型，然后迭代求解出深井泵口處的載荷、抽油桿的載荷、抽油桿的位移這三者與時(shí)間的關(guān)系圖，即泵功圖。
[0041]步驟F2:建立泵功圖求解動(dòng)液面的數(shù)學(xué)模型；
[0042]以沉沒(méi)壓力作為節(jié)點(diǎn)，建立一個(gè)沖程內(nèi)固定閥、游動(dòng)閥開啟作用在柱塞上的平衡模型。將泵沉沒(méi)度對(duì)應(yīng)的沉沒(méi)壓力和上沖程時(shí)泵吸入口的沉沒(méi)壓力，與油套環(huán)形空間的壓力分布得到的沉沒(méi)壓力進(jìn)行比較，推算出動(dòng)液面的深度。
[0043]步驟F3:根據(jù)油井動(dòng)液面和井口套壓求解井底流壓。[0044]具體地，可以先根據(jù)公式I求解油套環(huán)形空間的液柱密度P 1；
[0045]p^pod+f^ + pwf； (I)
[0046]然后，在已知泵掛垂深、動(dòng)液面、套壓的情況下，根據(jù)公式2計(jì)算井底流壓:
[0047]P 井底流壓=Pc+ P xg (Lg-Lf) (2 )
[0048]其中，Lg-泵掛垂深，m ；PC-套壓，Mpa ；Lf-動(dòng)液面，m ； P r油套環(huán)形空間液柱密度，kg/m3 ；fw-含水率；P。-原油密度，kg/m3 ； P w-水密度，kg/m3。
[0049]在本實(shí)施例中，該系統(tǒng)還可以包括顯示處理單元的處理結(jié)果的顯示器，顯示器與處理單元電連接。
[0050]該系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在各個(gè)采油廠的結(jié)果發(fā)布單元，結(jié)果發(fā)布單元與前述處理單元通信連接。在具體實(shí)現(xiàn)中，結(jié)果發(fā)布單元可以為多個(gè)計(jì)算機(jī)，其中存儲(chǔ)有油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及上述動(dòng)液面數(shù)據(jù)、井底流壓數(shù)據(jù)等。
[0051]下面簡(jiǎn)單介紹本實(shí)施例的系統(tǒng)的工作過(guò)程。該過(guò)程包括以下步驟:
[0052]步驟1:采集數(shù)據(jù)；
[0053]載荷傳感器測(cè)`量抽油機(jī)的抽油桿的載荷量，位移傳感器測(cè)量抽油機(jī)的抽油桿的位移，壓力計(jì)測(cè)取油井實(shí)時(shí)的套壓值，并且通過(guò)電纜線分別將各自測(cè)量的載荷量、位移和套壓值以電信號(hào)的形式傳送至采集器；
[0054]步驟2:傳送數(shù)據(jù)；
[0055]采集器將采集的載荷量和位移分別形成載荷量與時(shí)間、位移與時(shí)間的關(guān)系曲線。然后，采集器將每口油井中采集的數(shù)據(jù)上傳至井場(chǎng)主RTU (發(fā)送器)。井場(chǎng)主RTU通過(guò)井組天線將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給處理單元；
[0056]步驟3:計(jì)算動(dòng)液面、求解井底流壓；
[0057]處理單元的接收器將從傳輸單元接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后交由處理器處理。處理器將接收的數(shù)據(jù)處理后得到實(shí)時(shí)的井底流壓。
[0058]步驟4:發(fā)布計(jì)算結(jié)果。
[0059]設(shè)置在各采油廠的結(jié)果發(fā)布單元接收來(lái)自處理單元上傳的油井基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和站內(nèi)計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果后，以采油廠為單元對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和網(wǎng)頁(yè)信息的發(fā)布。
[0060]在實(shí)際應(yīng)用中，油井可以每隔10分鐘采集一張光桿示功圖，并對(duì)應(yīng)求解一個(gè)井底流壓，一天采集144張光桿示功圖，可以求解144個(gè)井底流壓，實(shí)現(xiàn)井底流壓實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)。
[0061]本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)傳感器測(cè)量抽油機(jī)的抽油桿的載荷量和位移、通過(guò)壓力計(jì)測(cè)量油井的套壓值，并根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算井底流壓，避免了使用價(jià)格昂貴的動(dòng)液面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，顯著降低了設(shè)備成本。并且本實(shí)用新型是在油井正常工作時(shí)，自動(dòng)通過(guò)傳感器和壓力計(jì)測(cè)量載荷量、位移和套壓值，不用關(guān)閉油井，也無(wú)需人工向油井內(nèi)打入供測(cè)量使用的氮?dú)?，即可?shí)時(shí)測(cè)量得到所需要的數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)的壓力計(jì)實(shí)測(cè)法和利用壓力計(jì)和回聲儀實(shí)測(cè)法相比，操作更簡(jiǎn)單，效率更高，因而具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0062]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底流壓的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 測(cè)量抽油機(jī)的抽油桿的載荷量和位移的傳感器； 測(cè)量油井的套壓值的壓力計(jì)； 傳輸所述傳感器測(cè)得的所述載荷量和所述位移、以及所述壓力計(jì)測(cè)得的所述套壓值的傳輸單元；以及 接收所述傳輸單元傳輸?shù)乃鲚d荷量、所述位移和所述套壓值，并對(duì)接收到的所述載荷量、所述位移和所述套壓值進(jìn)行處理，得到井底流壓的處理單元； 所述傳感器和所述壓力計(jì)分別與所述傳輸單元電連接，所述傳輸單元與所述處理單元電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括用于安裝在所述抽油機(jī)的懸繩器上的載荷傳感器和用于安裝在所述抽油機(jī)的游梁中心軸上的位移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位移傳感器的殼體與所述抽油機(jī)的游梁的側(cè)邊平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括用于設(shè)置在所述抽油機(jī)的懸繩器上的一體式傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸單元包括: 采集所述傳感器測(cè)得的所述載荷量和所述位移、以及所述壓力計(jì)測(cè)得的所述套壓值的米集器；和 發(fā)送所述采集器采集的數(shù)據(jù)的發(fā)送器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元包括: 接收所述發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)的接收器；以及 對(duì)所述接收器接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到所述井底流壓的處理器； 所述接收器和所述發(fā)送器無(wú)線通信連接，所述處理器和所述接收器電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:顯示所述處理單元的處理結(jié)果的顯示器，所述顯示器與所述處理單元電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 設(shè)置在各個(gè)采油廠的結(jié)果發(fā)布單元，所述結(jié)果發(fā)布單元與所述處理單元通信連接。
【文檔編號(hào)】E21B47/06GK203420705SQ201320465023
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】辛宏, 黃偉, 甘慶明, 李明, 楊海濤, 張磊, 李明江, 韓二濤 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司