基于亚声波的动液面连续检测技术在大港油田的应用

高永贤 李智（大港油田公司第三采油厂，河北沧州061023）

基于亚声波的动液面连续检测技术在大港油田的应用

高永贤 李智（大港油田公司第三采油厂，河北沧州061023）

动液面对于确定油井合理的生产制度具有重要意义。油田一般使用基于声波反射原理的回声仪来记录反射声波信号，从而获得动液面。本文主要研究基于亚声波的动液面连续检测技术。该技术在确保安全以及不影响油井正常生产的前提下，实现了油井动液面数据的准确连续的的录取。

亚声波；动液面；生产效率

在油井开采过程中，产量和综合效率的最大化是最终目标，而地层的供液能力是制约实现这一目标的根本因素[1]。油井的动液面是反映地层供液能力的一个重要指标，是油田确定合理沉没度、制定合理工作制度的重要依据。通过对动液面的分析，确定泵深、计算井底流压；根据动液面变化，判断油井的工作制度与地层能量的匹配情况[2]。

由于亚声波能量消失慢、波长较长易于绕开故障物等特点，使得设计采用细胶管作为声波通道得以实现，可以将声波采集设备脱离井口，避免安全隐患和对作业的影响。在亚声波基础上，进行了相关的理论研究与试验，并设计新型的动液面连续检测装置。

1 技术原理

1.1 亚声波技术

亚声波（又称次声波），是指频率小于20Hz（赫兹）的声波；亚声波由各种物体的机械振动产生，通过各种弹性介质的振动向四周扩散传播。通常情况下不会引起人耳的听觉。亚声波具有以下特点：

(a)亚声波的传播速度和可闻声波相同；(b)频率低，不易被大气和水吸收；(c)波长长，具有很强的穿透能力。

基于上述特点，选择亚声波（亚声波）作为回波信号。它在油套环形空间内传播距离远，能量消失慢，故此能够有较强的灵敏度和检测能力。

同时，采用细胶管做为声波通道得以实现，可以将声波采集设备脱离井口，避免了安全隐患和对作业的影响。

1.2 套压压差释放技术

(a)在有套压情况下，打开内嵌气阀，气流瞬间释放并通过设备机械发生机构，发出亚声波。

图1 有套压下声波发生结构工作原理

(b)无套压的情况下，通过气泵加压后，打开内嵌气阀，气体是从外向内通过设备机械发生机构，发出亚声波。

图2 无套压下声波发生结构工作

(c)针对动液面较深且套压高于0.2MPa的油井，动液面连续检测装置采用放气的方法产生能量，发出亚声波，使动液面检测深度达到了2200米。

2 组成结构

2.1 动液面部分

主要包括：检测仪箱、防爆接线盒、气泵、小模块、单向阀、发声源、电磁阀、储气管、压力变送器、排气管及配件（胶管、套管合上头、阀门、对丝、三通、镀锌管、垫圈、镀锌管、弯头、铝塑管、动力线、信号线等）。

图4 动液面部分实物图

2.2 远传终端部分

主要包括包括：终端箱、油水井采集终端、动液面采集终端、空气开关、接线排、稳压电源、数据卡、220-176V变压器、启停井检测盒及配件（螺丝、天线、钥匙等）。

图5 动液面部分实物图

2.3 主要技术参数

表1 主要技术参数

3 结语

大港油田共在10口抽油机井应用了动液面连续检测装置，实现了动液面数据的实时监测，完善了油田开发资料。

该技术具有以下特点：

(a)采用亚声波（频作为回波信号，可以在油套环控内传播较远的距离；实现了使用细胶管作为声波通道的设想。

(b)采用套压压差释放技术，使得系统在有无套压的情况下都能发出亚声波，进行动液面连续检测。

[1]万晓凤，易其军，雷继棠，丁卯，张燕飞.动液面远程自动连续测量装置实现[J].工程设计学报，2013，(6)：260-264.

[2]陈思维.油井动液面远程在线监测技术应用[J].石油石化节能（技术应用版），2013，(12)：18-24.

[3]闽贵堂．动液面连续监测技术在间抽油井上的应用[J]．石油工程建设，2012,38(5):61-62．

[4]任建，王平，于天津．抽油机动液面回音信号的声速提取方法[J]．工业仪表与自动化装置，2008，38：63-65．

[5]李明，任桂山，刘晴，陈津刚．基于声波法的井下参数自动采集技术在大港油田的试验[J]．中国石油的化工，2012，1：50-51．