油井動液面實時監測技術進展

張立明（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

油井動液面實時監測技術進展

張立明（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

當前國際油價持續低迷，不斷壓縮生產成本是油田可持續開發的關鍵。尤其是老區油田面臨著低產、低滲、供液不足等諸多情況，采用創新的自動化技術降低生產成本，減少工人勞動強度是技術創新發展的方向。通過探討國內外先進的動液面監測技術，并結合油田實際選取低產低滲區塊，利用連續動液面監測裝置探索優化了間抽制度，現場試驗表明所確立的間抽生產制度合理，達到了節能降耗、降本增效的目的。

實時監測；動液面；間抽生產；節能降耗

近年來，國內外油井動液面監測技術發展迅速，油田普遍采用的監測方法一般包括聲波式液面測量、雷達式液面測量、激光式液面測量以及光纖式液面測量等，幾種技術在動液面測試的準確性、實用性和成本等方面都各有優勢[1]。比如，國外石油公司研發的EM液面監測技術有著誤差小、安全性高、可帶壓監測、實時性的技術優勢。目前，國內各大油田都在動液面監測技術上加大研發力度，嘗試尋找一種適合低產低滲區塊確定合理間抽制度的方法，并取得了很好的應用效果。

1 國內油田動液面實時監測技術的發展現狀

1.1 長慶油田油井動液面在線連續監測技術

長慶油田羅有剛等科研人員[2]構建了油井動液面在線連續監測系統，該系統由井口監測、數據傳輸、液面監控軟件三部分組成，其中井口監測裝置包括井口連接器、機械發聲裝置、聲納傳感器、電磁控制裝置、信號處理模塊以及電路控制模塊等，其監測的主要特點在于利用套管氣為發聲源，采用聲納回聲探測原理進行監測，最大的誤差率為2.8%，測試資料比較可靠準確。

1.2 大港油田油井動液面自動測試技術

大港油田陳津剛[3]提出一種液面自動測試設備，其設備的主要特點是具有液面回波自動識別功能，并設計在有無套壓的情況下都能測試動液面數據，提高了其適用范圍。現場試驗驗證動液面數據采集精度較高，可以實現抽油機井的在線動態控制。

1.3 安塞油田油井動液面連續測試技術

安塞油田羅慶梅等科研人員[4]研發出一種適用于安塞油田的油井動液面連續監測設備。現場試驗驗證液面連續測試技術誤差低于20 m，并可完成液面曲線遠程傳輸、自動繪制、實時監控，同時避免人工測試受很多因素的影響，提高了資料錄取的及時性和準確性。

1.4 大慶油田油井動液面遠程在線監測技術

大慶油田陳思維[5]研制開發出油井動液面遠程在線監測系統，其系統的技術關鍵在于采用微型氣泵作為無線遠程控制的電控氣爆脈沖聲源，實現自動計算動液面深度。現場試驗驗證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及實時性。

2 動液面實時監測技術現場試驗

2.1 油井動液面連續監測系統

油井動液面連續監測系統是一款集數據采集、自動調整、啟停報警及遠程監控于一體的多功能監測系統。

2.1.1 現場安裝

該設備現場調控裝置僅通過一個高壓膠管與油井套管口連接，作為液面測試聲波信號的通道。同時在配電箱安裝電控遠傳裝置及自動回聲儀，前期需在現場進行參數設置，現場設備按預定參數對油井動液面進行測量，并通過GPRS把實時采集的現場數據遠傳到用戶監測終端，便于技術人員實時了解油井動液面變化情況。

該設備的特殊結構使得測試控制單元與井口之間不使用任何電源線和信號通訊線，井口安全無漏電隱患，同時套管口僅有1個三通與信號膠管連接，無附加設備（圖1）。

圖1 現場安裝結構

如圖1所示，一體化設計使得井口干凈簡潔，防盜效果大大提高，不易遭人為破壞。但是，在安裝設備時要避開打開套管時井口向外噴油、油渣、水氣等雜物，當有注水、加藥、作業等情況時，要在進行前先將設備與井口相連接的高壓膠管斷開（如井口安裝有三通，則要關閉三通上的閥門），否則易導致設備損壞。

2.1.2 技術原理

該監測裝置主要有以下功能：

1）人工設定測試間隔時間，自動進行液面測試，并把動液面深度、回波曲線傳輸到用戶監測終端，其有效的監測范圍在0～3000 m，液位的測量精度為±2%。

2）根據前期預設的啟機液面值和停機液面值實現自啟自停，并且技術人員考慮到無人值守設備運轉的安全問題，加裝了啟、停報警功能，經現場試驗該設備能有效的避免安全事故的發生。

3）電動機運行狀態檢測功能：通過現場交流接觸器輔助觸點，裝置可檢測現場電動機處于運行或停止狀態，并將電動機運行狀態通過GPRS遠傳到控制中心，其配電箱控制面板布局如圖2所示。

技術人員需要在現場做好前期調試，包括預設井號、采集間隔、復采間隔以及高低液面等信息，測試完成顯示測試液面曲線后，再根據實際曲線設置“回波時間”、“增益”、“發聲方式”、“采樣間隔”等參數，現場調試完成后便可通過用戶終端進行實時液面監測。

2.1.3 用戶監控界面

技術人員可以自行登錄網頁進行實時監測，油井動液面連續監測系統界面見圖3。在“運行狀態里”，彩色圖片表示油井在線，灰色圖片表示油井離線。在“歷史數據”中，選擇需要查詢的井號，選擇時間區間，便可列出符合條件的相關數據。

2.2 動液面實時監測技術在敖A區塊的應用效果與評價

近期，在敖A區塊選取20口井安裝動液面連續監測設備實時監測液面動態數值，進而探索沉沒度變化規律。選取的20口試驗井在達到合理沉沒度上限值附近時均未出現沉沒度上升變緩的拐點。以敖A區塊合理沉沒度界限的上限值附近作為試驗井的最長停井時間，以出現沉沒度下降變緩的拐點確定為該井的最長啟抽時間。

2.2.1 利用連續液面監測技術探索間抽規律

以南A井為例，根據監測的動液面數值繪制了沉沒度變化曲線（圖4)。

圖2 配電箱控制面板布局

圖3 油井動液面連續監測系統

圖4 南A井沉沒度變化曲線

結合不同區塊合理沉沒度界限值，將合理沉沒度上限值300 m確定為該井的啟抽沉沒度。該井初始沉沒度112.2 m，停井72 h后該井沉沒度恢復到326.07 m，達到合理沉沒度上限值附近，此時啟抽，該時間段確定為油井的最長停井時間；啟抽25 h后，該井沉沒度下降至96.5 m，出現沉沒度下降變緩拐點，此時停井，該時間段確定為油井的最長啟抽時間。因此，該井的間抽制度啟停比例約為1∶3。

2.2.2連續監測技術確定間抽制度的可行性驗證

在敖A區塊優選5口井進行不穩定試井，20口不同排量級別的油井動液面進行了連續監測，將連續液面監測與不穩定試井進行對比，對比結果見表1。

根據解釋資料確定井底流入動態方程及試驗井的理論間抽制度，與利用不穩定試井資料得到的間抽制度進行相同排量級別橫向對比，兩種方式得到的間抽制度有18口井相吻合，吻合率達到90%，因此，以連續液面監測確定單井的合理間抽制度是可行的。

表1 兩種方法摸索間抽制度不同排量級別對比

2.2.3 連續監測技術確定間抽制度的節能效果評價

利用連續監測系統對低產低效井動液面進行了實時監測，摸索單井泵排量與液面變化速度之間的最佳匹配關系；確定利用試井解釋計算出的理論間抽制度與實際液面恢復法確定的間抽制度之間的關系。確定合理的間抽制度后，從間抽井產量、能耗、功圖液面等方面對間抽制度的實施效果進行對比分析，進一步確定間抽制度的合理性。

表2 正常生產井轉間抽生產井效果評價

利用罐車模擬回壓量油準確計量井口產液量，并分別計算出實施前正常生產時的日產液量和實施后的折算日產液量（在間抽生產的中間時間段進行罐車量油計量），進行產量分析對比；測試油井間抽前后的系統效率，計算出實施間抽前正常生產時的日耗電和實施間抽后的折算日耗電，進行能耗對比分析；測試油井間抽前后的功圖、液面數據，觀察功圖的供液不足程度是否有所改善。根據以上節能效果評價原則，從20口試驗井中又優選出3口正常生產井，從間抽前后的產量、能耗、功圖變化等幾個方面進行了對比分析，如表2所示。

通過效果評價表2可知，3口試驗井在調大參數后執行低液面間抽，利用模擬回壓量油錄取間抽前后的日產液量，測試間抽前后有功功率，對比3口井平均日產液下降0.11 t，日產油下降0.03 t，日節電38.88 kWh，功圖由氣影響恢復正常，沉沒度恢復90.9 m。在單井產量基本保持穩定的前提下，節電率44.6%，節電效果明顯。通過試驗得出間抽制度制定合理及現場執行到位的情況下，低液面間抽對產油量影響不大。

2.3 油井動液面實時監測技術的推廣前景

與不穩定試井相對比，應用連續液面監測裝置投入的成本較小，且連續液面監測裝置能夠動態應用，具有較強的推廣應用前景，但是目前連續液面監測裝置的膠皮連接管線和無線遠傳模塊極易被破壞，從而影響其推廣應用前景。

與利用連續監測油井動液面技術制定合理間抽制度相比，其他的還有不停井間抽制度、油井壓力監測自動啟停控制器確定間抽制度[6]等技術在油田應用，液面實時監測技術的應用提高了間抽制度制定的準確性，并有著良好的節能效果。

3 結論與認識

1）試驗的油井液面連續測量間抽控制裝置在保證油井供采平衡前提下，定時間段內平均單井節電率達到40%以上，節能效果明顯，具有較好的應用前景。

2）通過對比發現各個油田監測技術各有利弊。面對老區油田產能日趨嚴峻的形勢，只有結合油田區塊特點，探索一套適合自身可持續發展的自動監測技術，進而為油田的安全生產提供技術保障。

[1]王金磊，戴成林，張麗.油井液面監測技術調研[J].新疆石油科技，2015，25（4）：22-26.

[2]羅有剛，程顥，呼蘇娟，等.動液面在線連續監測技術在超低滲油田的應用[J].石油化工應用，2015，34（7）：57-59.

[3]陳津剛.油井動液面自動測試裝置的相關技術研究[J].化工管理，2015（8）：151.

[4]張波，羅慶梅，王智勇，等.安塞油田油井動液面連續測試技術研究與應用[J].中國石油和化工標準與質量，2014（4）：96-97.

[5]陳思維.油井動液面遠程在線監測技術應用[J].石油石化節能，2013（12）：18-19.

[6]李飛.油井壓力監測自動啟停控制器在低產低滲油田的應用效果評價[J].石油石化節能，2015，6（8）：43-45.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.013

2016-11-29

（編輯 張馨怡）

張立明，2015年畢業于遼寧石油化工大學（油氣井工程專業），從事采油工程機采管理工作，E-mail：liming_fs@163.com，地址：黑龍江省大慶市大同區慶葡街道第七采油廠工程技術大隊，163517。