基于壓力波信源的環(huán)空液面測(cè)試方法

倪國(guó)強(qiáng),劉湃,孫煬,劉貴強(qiáng),王進(jìn)修,張姿

(中國(guó)石油華北油田公司工程技術(shù)研究院,河北任丘062552)

0 引 言

油井液面深度測(cè)試工作在油田開發(fā)管理活動(dòng)中占有重要地位,所提供的測(cè)試數(shù)據(jù)是掌握地層動(dòng)態(tài)、確定采注方案的重要依據(jù)。目前油井液面深度測(cè)試基本上都是采用回聲測(cè)試方法[1-3],該方法應(yīng)用成熟。但由于它所依賴的高壓氣釋放聲源,需要外部氣體注入或者內(nèi)氣外排,這2種操作均不符合現(xiàn)場(chǎng)管理規(guī)程,且需另配氣瓶、連接管、表頭、閥門等高壓裝置,監(jiān)管手續(xù)繁瑣,攜帶、操作工作量大,設(shè)備配套成本高。其他環(huán)空液面測(cè)試方法,如物質(zhì)平衡方法[4]、示功圖計(jì)算法[5]、光纖測(cè)溫定位法[6]、井下壓力計(jì)測(cè)算法[7]等,也各自實(shí)現(xiàn)了有益的嘗試,但就應(yīng)用情況而言,遠(yuǎn)未達(dá)到回聲測(cè)試技術(shù)所擁有的規(guī)模。

研究發(fā)現(xiàn),油井環(huán)空液面測(cè)試過程中真正有用的信源及信息載體是壓力波而非聲波,回聲測(cè)試之所以使用聲波做信號(hào)源,是借助它形成的源頭壓力波在環(huán)空傳播,并陸續(xù)反射出接箍波和液面波,從而得到有用的數(shù)據(jù)信息。由此得到啟發(fā),具有一定能量的壓力波可以取代聲波進(jìn)行環(huán)空液面測(cè)試。

1 環(huán)空特性分析

油井環(huán)空是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的氣密體系(見圖1),由于機(jī)械采油和地層動(dòng)態(tài)的影響,環(huán)空內(nèi)存在氣團(tuán)涌動(dòng)和熱交換,所以環(huán)空內(nèi)溫度、密度、氣體介質(zhì)混合程度可認(rèn)為近似均勻。若從套管口向環(huán)空內(nèi)施加擾動(dòng)壓力Δp,則環(huán)空內(nèi)的氣體會(huì)出現(xiàn)一個(gè)壓力、密度變化的界面向前運(yùn)動(dòng),形成了向井底液面處傳播并反射的壓力波。……