油井動液面遠程在線監測技術應用

陳思維（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

油井動液面遠程在線監測技術應用

陳思維（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

為掌握油井生產動態及判斷井下設備的工作狀況，測試動液面是生產現場的一項關鍵性工作。傳統的動液面測試方法是利用回聲儀進行測試，使用無彈頭火藥子彈或氮氣瓶聲彈作為發聲介質，由人工定期進行操作。由于使用的設備危險、笨重，因此很難長時間連續測試。其他測量方法，諸如電動氣槍、電動氮氣瓶，由于其工藝結構復雜，成本較高，使用壽命短，推廣起來比較困難。為此，針對油田生產中動液面無法連續測量并遠程采集的問題，研制開發出動液面遠程在線監測系統。系統采用無線遠程控制的電控氣爆脈沖聲源，解決了槍彈式聲源無法自動裝填和高壓氣瓶需要定期更換的難題，能夠實現液面的連續監測和遠程采集，為油田安全生產提供重要技術保障。

油井動液面 遠程在線監測 安全生產

在油田生產中，動液面高低直接影響著油井的生 產 效 率[1]。 動 液 面 的 傳 統 測 量 方 法 是 使 用 無 彈 頭火藥子彈或氮氣瓶聲彈作為發聲介質，利用回聲儀由 人 工 定 期 進 行 測 試 操 作[2]。 由 于 傳 統 的 測 量 方 式設備笨重、結構復雜，存在一定危險性，且對測試人員要求較高；因此，為了實現油井動液面的連續測量及遠程采集，現場應用動液面遠程在線監測系統。系統利用套管氣氣爆發聲方式，避免了火藥子彈 的 不 安 全 因 素[3]， 減 少 了 使 用 氮 氣 瓶 的 復 雜 操 作方式；同時，由數據采集器獲取數據并通過無線通信方式傳送至監控中心，實現液面的連續監測和遠程采集；進而通過對動液面的連續監測了解地層的供液能力，實時了解泵的沉沒度，科學合理地安排生產作業。

1 油井動液面遠程在線監測系統

系統采用微型氣泵作為無線遠程控制的電控氣爆脈沖聲源，由遠程控制模塊發出指令，打開放氣電磁閥，發出聲波。同時，聲波接收傳感器接收聲波數據傳至遠程控制模塊進行運算存儲并發送至監控中心進行液面數據的接收及處理。

油井動液面遠程在線監測系統由無線遠程控制微型氣泵、數據采集器、遠程控制模塊、聲波接收傳 感 器 、 監 控 中 心 等 組 成[4]。

1.1工作原理

對 于 套 管 壓 力 大 于 0.2MPa 的 油 井 ， 當 系 統 開始采集數據時，遠程控制模塊開始發出采集指令，對內及對外放氣電磁閥同時打開，對外放氣發出聲波同時聲波接收傳感器開始接收聲波數據傳至遠程控制模塊進行運算存儲，并發送至監控中心進行液面數據的接收及處理。

對 于 套 管 壓 力 小 于 0.2MPa 的 油 井 ， 當 遠 程 控制模塊發出指令時，氣泵開始工作，將套管氣注入儲氣瓶進行增壓，增壓完成后由遠程控制模塊發出指令，打開對內放氣電磁閥，對內放氣發出聲波同時聲波接收傳感器開始接收聲波數據傳至遠程控制模塊進行運算存儲，并發送至監控中心進行液面數據的接收及處理。

1.2技術關鍵

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

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

3）系統軟件創新采用瞬時振幅、瞬時頻率，檢測低信噪比液面回波信號，用頻譜最大峰值提取聲 波 速 度 ， 從 而 得 到 準 確 可 靠 的 液 面 深 度[5]。 與 目前業內普遍采用的方法相比，該系統的優勢在于可以實現自動計算動液面深度，在準確性和可靠性上都有了較大程度的提升。

2 現場應用分析

2.1實測曲線

系 統 于 2012 年 9 月 18 日 在 L7-2317 及 L7-AS2311 兩 口 井 安 裝 運 行 ， 設 定 每 小 時 采 集 一 次 數據。測得動液面變化曲線如圖1、圖2所示。

觀 察 圖1發現，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 較 大 。 由 于 動 液 面 監測系統每小時測量一次數據，而實際現場測量是每3～4天測量一次，因此，可能會出現現場實測曲線整體趨于平穩，而系統采集數據波動較大的情況。這表明動液面監測系統能夠精細動態地采集動液面數據，為及時發現油井生產異常提供依據。

觀 察 圖2 發 現 ，L7-AS2311井 整 體 運 行 趨 于 平穩 ， 但 在 10 月 3 日 8：00—11：00、10 月 4 日 9：00—12：00 處 略 有 波 動 ，10 月 5 日 液 面 波 動 較 大 ， 需 要及時進行現場核實。

2.2數據誤差

在動液面變化曲線上分別選取5個點，并與現場實測深度進行對比，具體數據如表1、表2所示。

表1 L7-2317動液面數據對比

表2 L7-AS2311動液面數據對比

通過現場實際測量動液面數據與系統測定動液面數據對比發現，遠程在線監測動液面數據與實際液面數據誤差小于1‰，能夠保證液面測量的準確性，進而實現動液面連續監測及數據的遠程采集。

2.3異常情況

觀 察 圖2發 現 ，L7-AS2311井 10月 5日 液 面 波動較大。發現這一問題后，立即與現場監督人員進行 溝 通 ， 經 現 場 核 實 ， 當 日 8∶45 至 13∶45 停 井 。 由此可見，當油井出現異常情況時，能夠通過液面變化曲線及時進行了解，為后續措施提供參考依據。

圖1 L7-2317動液面變化曲線

圖2 L7-AS2311動液面變化曲線

3 結論

1）通 過 現場試 驗 證明， 動 液面 遠 程在線 監 測技術能夠實現油井動液面的連續監測和遠程采集，節省人工測試的成本。

2）動 液 面遠程 在 線監測 技 術的 應 用，消 除 了傳統測量方式的不安全因素，為油田安全生產提供了重要的技術保障。

3）通 過 系統測 量 數據與 現 場實 測 數據對 比 分析發現，液面監測系統測定的動液面數據誤差小于1‰，測量準確率高。

4）通 過 液面變 化 曲線的 波 動情 況 ，能夠 及 時發現油井異常情況，為后續措施提供參考依據。

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

[2]梁晗.抽油機井動液面資料錄取方法的探索與應用[J].中 國 石 油 和 化 工 標 準 與 質 量,2012（4）.

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

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

[5]魏佳超,田新民,能學春.新型動液面測試設備的試驗與應 用 [J].設 備 管 理 與 維 修,2011（S1）.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.007

2013-07-08）

陳思維，2010年畢業于東北大學，從事節能及工藝優化工 作 ，E-mail ：chensiweidd@163.com， 地 址 ： 黑 龍 江 省 大 慶 油 田 有限責任公司第六采油廠工程技術大隊工藝室，163114。