泵下聲波管傳直讀測試技術及其應用

何寅（遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

泵下聲波管傳直讀測試技術及其應用

何寅（遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

本文介紹了泵下聲波管傳直讀測試技術及其應用，該技術主要是利用聲波傳導、地面接收及濾波處理技術，將井下測試儀器隨油管下至泵下，采用壓電電聲換能器，通過功率放大及高壓變換，將壓力、溫度傳感器采集的電信號轉換成聲信號，沿油管傳播到地面。地面采用加速度型聲波傳感器接收井下聲通訊信號，應用WVD分布理論及TFPF算法，在強噪聲條件下提取有效信號，還原成井下溫度壓力數據，實現油井下壓力溫度數據采集的目的。

泵下聲波管傳；壓電電聲換能器；WVD分布理論；TFPF算法

遼河油田自投入開發以來，機采井所占比例越來越大，而相當一部分的機采井需要定期進行測試，了解油層的壓力溫度參數，以掌握井下地質資料，實施新的開發工藝。目前，對機采井的監測有很多方法，但常用的有以下三種：

（1）用鋼絲或電纜將壓力計下入油層進行測試，但對于機采井來說這種方法很難完成。

（2）用油管帶拖筒將存儲式壓力計下入油層進行測試。但這種測試不能實時監測油層溫度壓力數據，需要起出管柱作業取出儀器才能錄取油層溫度壓力數據，缺少機動性，不能及時根據油層壓力溫度變化情況采取相應的措施。

（3）用電纜捆綁油管方式將直讀式壓力計下入油層中進行測試。這種方法雖然能實時監測油層溫度壓力變化情況，但作業費用較高，且施工起來較為繁瑣。

我們總結以往的測試方法和現有的測試手段研制出泵下聲波管傳直讀測試技術。該技術成功克服以上測試技術存在的問題，就是將儀器隨管柱作業下入泵下，油層溫度壓力數據通過聲波油管傳輸方式到地面接收器中，經過聲音解碼就能獲取對應的油層溫度壓力數據。

1 泵下聲波管傳直讀測試技術的工作原理

聲波沿貫通上下的井內油管傳輸的規律可用下述公式表達：

公式1：聲振動一維波動方程：

公式2：聲能量衰減方程：

式中：δ—衰減系數，是一個與聲震動頻率、周圍環境、介質、密度及形狀有關的系數：

P—聲壓；

C0—鋼鐵介質油管中的聲速；

L—井下聲波發射器至井口的距離；

J0—井下聲波發射器處的聲強度；

J—距聲波發射器L遠處的聲強度。

從經典聲學理論可知，聲波信號在連續介質中傳播時，其衰減幅度不大，特別是在聲速度很高的鋼鐵介質中，并且其周圍環繞的是密度較低的油水氣介質時。針對井內油管柱而言，要考慮聲波信號通過連接每根油管的接箍時，會發生聲波的反射與折射。如果用R表示聲波反射系數，T表示折射系數，則它們可以分別用下式表示：反射系數和折射系數

式中，m是與油管及接箍材料有關的系數，α、β分別為聲信號在接箍處的反射角與折射角。

結論：油管與接箍旋緊及間隙處無雜質，可增大聲波折射系數T，減少聲波反射系數R，可使聲能量傳輸更遠。測試儀器采用壓電換能器，工作無方向性，適合水平井測試。

2 泵下聲波管傳直讀測試技術的優越性

測試儀器隨作業管柱下井，測試工藝安全可靠，無需電纜捆綁油管施工起來簡單方便且測試費用較低，可實時監測井下油層溫度壓力變化數據，為油井下一步實施工藝措施提供可靠依據。該項技術達到了國內先進的水平。

3 現場應用

（1）測試目的：

通過對xxx井進行無纜聲導測試，實時錄取該井的壓力、溫度變化，了解無纜聲導測試儀井下工作狀態。

（2）測試井基本情況：

該井于2015年11月15日關井，關井前日產液量8.4m3，日產油量7t。

（3）測試簡況：

2015年11月19日開始下入測試儀器，儀器下深2612.0m（垂深：2257.28m）。

（4）測試主要成果：

本次測試共歷時162h，其中壓力恢復時間為124.58h。壓力變化8.228MPa降到1.204MPa，關井后壓力由2.512上升到6.164MPa；

（5)現場測試結果：

下井儀在井下測試層位共采集溫度壓力數據87組，其中發送數據82組，地面接收儀共接收數據82組，全部接收。井下發送數據數值與地面接收儀接收數據數值完全吻合。證明井下壓力溫度采集系統測試精度達到設計指標。

4 應用前景

該項技術能夠利用油管實現井下溫度壓力測試數據的無電纜傳輸，測試數據實時可靠，測試費用較低且施工簡單方便，在油井測溫測壓儀器的信號傳輸方式上取得重大突破，應用前景廣闊。

[1]張建軍，張寶輝。油井無纜傳輸測試工藝技術。《油井測試》，2007.

[2]喬文孝，鞠曉東，車小花，盧俊強。聲波測井技術研究進展。《中國油氣論壇-石油測井專題研討會》，2010.

何寅（1986-），男，工程師，現在遼河油田鉆采工藝研究院從事油田測試工作。