油井动液面远程在线监测技术应用

陈思维（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

油井动液面远程在线监测技术应用

陈思维（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

为掌握油井生产动态及判断井下设备的工作状况，测试动液面是生产现场的一项关键性工作。传统的动液面测试方法是利用回声仪进行测试，使用无弹头火药子弹或氮气瓶声弹作为发声介质，由人工定期进行操作。由于使用的设备危险、笨重，因此很难长时间连续测试。其他测量方法，诸如电动气枪、电动氮气瓶，由于其工艺结构复杂，成本较高，使用寿命短，推广起来比较困难。为此，针对油田生产中动液面无法连续测量并远程采集的问题，研制开发出动液面远程在线监测系统。系统采用无线远程控制的电控气爆脉冲声源，解决了枪弹式声源无法自动装填和高压气瓶需要定期更换的难题，能够实现液面的连续监测和远程采集，为油田安全生产提供重要技术保障。

油井动液面 远程在线监测 安全生产

在油田生产中，动液面高低直接影响着油井的生 产 效 率[1]。 动 液 面 的 传 统 测 量 方 法 是 使 用 无 弹 头火药子弹或氮气瓶声弹作为发声介质，利用回声仪由 人 工 定 期 进 行 测 试 操 作[2]。 由 于 传 统 的 测 量 方 式设备笨重、结构复杂，存在一定危险性，且对测试人员要求较高；因此，为了实现油井动液面的连续测量及远程采集，现场应用动液面远程在线监测系统。系统利用套管气气爆发声方式，避免了火药子弹 的 不 安 全 因 素[3]， 减 少 了 使 用 氮 气 瓶 的 复 杂 操 作方式；同时，由数据采集器获取数据并通过无线通信方式传送至监控中心，实现液面的连续监测和远程采集；进而通过对动液面的连续监测了解地层的供液能力，实时了解泵的沉没度，科学合理地安排生产作业。

1 油井动液面远程在线监测系统

系统采用微型气泵作为无线远程控制的电控气爆脉冲声源，由远程控制模块发出指令，打开放气电磁阀，发出声波。同时，声波接收传感器接收声波数据传至远程控制模块进行运算存储并发送至监控中心进行液面数据的接收及处理。

油井动液面远程在线监测系统由无线远程控制微型气泵、数据采集器、远程控制模块、声波接收传 感 器 、 监 控 中 心 等 组 成[4]。

1.1工作原理

对 于 套 管 压 力 大 于 0.2MPa 的 油 井 ， 当 系 统 开始采集数据时，远程控制模块开始发出采集指令，对内及对外放气电磁阀同时打开，对外放气发出声波同时声波接收传感器开始接收声波数据传至远程控制模块进行运算存储，并发送至监控中心进行液面数据的接收及处理。

对 于 套 管 压 力 小 于 0.2MPa 的 油 井 ， 当 远 程 控制模块发出指令时，气泵开始工作，将套管气注入储气瓶进行增压，增压完成后由远程控制模块发出指令，打开对内放气电磁阀，对内放气发出声波同时声波接收传感器开始接收声波数据传至远程控制模块进行运算存储，并发送至监控中心进行液面数据的接收及处理。

1.2技术关键

1）采用无线远程控制的电控气爆脉冲声源，解决了枪弹式声源无法自动装填和高压气瓶需要定期更换的难题，使得连续动液面测量成为可能。

2）采 用 微 型 气 泵 作 为 无 套 压 油 井 的 内 爆 声 源[5]，当 套 管 没 有 压 力 或 者 压 力 小 于 0.2MPa时 ， 设 备 控制对套管内放气产生次声波作为测量声源；当套管压 力 大 于 0.2MPa时 ， 控 制 对 外 放 气 产 生 次 声 波 作为测量声源。实现了无套压井动液面的测量。

3）系统软件创新采用瞬时振幅、瞬时频率，检测低信噪比液面回波信号，用频谱最大峰值提取声 波 速 度 ， 从 而 得 到 准 确 可 靠 的 液 面 深 度[5]。 与 目前业内普遍采用的方法相比，该系统的优势在于可以实现自动计算动液面深度，在准确性和可靠性上都有了较大程度的提升。

2 现场应用分析

2.1实测曲线

系 统 于 2012 年 9 月 18 日 在 L7-2317 及 L7-AS2311 两 口 井 安 装 运 行 ， 设 定 每 小 时 采 集 一 次 数据。测得动液面变化曲线如图1、图2所示。

观 察 图1发现，L7-2317 井 分 别 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 处 波 动 较 大 。 由 于 动 液 面 监测系统每小时测量一次数据，而实际现场测量是每3～4天测量一次，因此，可能会出现现场实测曲线整体趋于平稳，而系统采集数据波动较大的情况。这表明动液面监测系统能够精细动态地采集动液面数据，为及时发现油井生产异常提供依据。

观 察 图2 发 现 ，L7-AS2311井 整 体 运 行 趋 于 平稳 ， 但 在 10 月 3 日 8：00—11：00、10 月 4 日 9：00—12：00 处 略 有 波 动 ，10 月 5 日 液 面 波 动 较 大 ， 需 要及时进行现场核实。

2.2数据误差

在动液面变化曲线上分别选取5个点，并与现场实测深度进行对比，具体数据如表1、表2所示。

表1 L7-2317动液面数据对比

表2 L7-AS2311动液面数据对比

通过现场实际测量动液面数据与系统测定动液面数据对比发现，远程在线监测动液面数据与实际液面数据误差小于1‰，能够保证液面测量的准确性，进而实现动液面连续监测及数据的远程采集。

2.3异常情况

观 察 图2发 现 ，L7-AS2311井 10月 5日 液 面 波动较大。发现这一问题后，立即与现场监督人员进行 沟 通 ， 经 现 场 核 实 ， 当 日 8∶45 至 13∶45 停 井 。 由此可见，当油井出现异常情况时，能够通过液面变化曲线及时进行了解，为后续措施提供参考依据。

图1 L7-2317动液面变化曲线

图2 L7-AS2311动液面变化曲线

3 结论

1）通 过 现场试 验 证明， 动 液面 远 程在线 监 测技术能够实现油井动液面的连续监测和远程采集，节省人工测试的成本。

2）动 液 面远程 在 线监测 技 术的 应 用，消 除 了传统测量方式的不安全因素，为油田安全生产提供了重要的技术保障。

3）通 过 系统测 量 数据与 现 场实 测 数据对 比 分析发现，液面监测系统测定的动液面数据误差小于1‰，测量准确率高。

4）通 过 液面变 化 曲线的 波 动情 况 ，能够 及 时发现油井异常情况，为后续措施提供参考依据。

[1]刘芳天.动液面录取辅助方法的研究与应用[J].科技与企 业 ,2012（4）:95.

[2]梁晗.抽油机井动液面资料录取方法的探索与应用[J].中 国 石 油 和 化 工 标 准 与 质 量,2012（4）.

[3]李瑷辉.难测井动液面测试方法研究[J].中国石油和化工 标 准 与 质 量 ,2012（5）.

[4]井洪涛.脉冲波测动液面的原理简介及异常脉冲波资料的 合 理 解 释 [J].内 蒙 古 石 油 化 工 ,2011（10）:70-73.

[5]魏佳超,田新民,能学春.新型动液面测试设备的试验与应 用 [J].设 备 管 理 与 维 修,2011（S1）.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.007

2013-07-08）

陈思维，2010年毕业于东北大学，从事节能及工艺优化工 作 ，E-mail ：chensiweidd@163.com， 地 址 ： 黑 龙 江 省 大 庆 油 田 有限责任公司第六采油厂工程技术大队工艺室，163114。