气井井口参数测试系统设计与实现

摘 要：针对气井测试过程无法直接下压力计对井底进行测量的困难，研制开发用于气井井口压力测试的一套测试系统，实现井口压力、温度数据的连续测试和远程传输，测试的井口压力可通过压力折算模型得到井底压力数据，用于试井解释。

关键词：气井；井口压力；井口温度；测试系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0290-01

1 引 言

气井产能特征是气井开发方案设计的关键问题之一，通过气井压力获得特定产能方程，可较好的描述特定储层的产能变化特征，给早期开发评价及开发方案提供比较可靠依据，为后续制定合理开采制度，井网开发等提供支持。

利用气井井口参数测试系统，可以实现气井生产参数的连续检测，通过井口参数测试计算气井井底压力，及时掌握气井井口压力和温度变化，了解气井生产状况，保证气井的正常工作。

2 测试系统组成

压力监测系统组成如图1所示，主要由井口压力计、数据监测仪和计算机软件等组成。井口压力计用于采集井口压力、温度值，数据监测仪根据时间表通过有线方式读取井口压力计的采集值，并将压力值存储在内部存储器中，压力监测系统可根据用户需求选择安装一个或者两个井口压力计。

数据监测仪中存储的数据以文件格式存储，可用便携式计算机通过有线连接方式通讯出数据并进行软件处理，或用GPRS DTU通过GPRS网络传输到互联网上的计算机上进行软件处理，也可用SD卡中转到计算机上进行软件处理。

2.1 数据监测仪方案

数据监控仪能同时监测、存储两个通道的压力和温度数据，测试数据存储到存储器中，存储的数据可通过SD卡导出或通过计算机配套软件读取；显示屏用于显示实时测试压力数据，显示屏平时处于断电不显示状态，需要显示时才点亮按钮来启动显示；拨码开关用于切换单双通道测试、切换压力显示单位、与上位机通讯时切换通讯通道。

数据监测仪对外有四个接口。第一路和第二路接口分别连接井口压力计；第三路接口用于与计算机通讯数据、外接外部供电和GPRS传输；第四路接口是SD卡接口，用于将内部存储的数据拷贝到SD卡中。

数据监测仪选用32位ARM cortex M3内核处理器STM32L151RD，显示屏选用2.4寸OLED绿色屏显示屏，实时时钟选用PCF8563T芯片、RS485通讯接口选用SN65HVD10D芯片。

2.2 压力计方案

井口压力计在数据监测仪的控制下上电、程序初始化打开传感器电源，采集完成后关闭传感器电源并更新对应寄存器的值，开启超时等待数据监测仪来读取寄存器数据，数据监测仪读回数据后控制断电，若超时则进入掉电模式省电。

压力计由压力传感器、温度传感器、处理器M0516LBN、AD转换器AD7799BRUZ、电源控制电路和RS485接口电路SN65HVD10D组成。

3 产品软件功能

3.1 数据监测仪软件功能

数据监测仪以主机身份和井口压力计通讯，以从机身份和计算机通讯，规划数据监测仪软件应具有以下功能：

（1）同时兼容主机和从机两种工作模式，两种模式下都满足Modbus RTU通讯协议；

（2）根据开关状态可切换单个或双个井口压力计工作模式；

（3）读取井口压力计的数据并存储在内部存储器中；

（4）自动检测SD卡并将内部存储器数据拷贝到SD卡；

（5）控制显示屏显示数据或状态，如：单双通道工作模式指示、实时采集的压力温度数据、与SD卡通讯状态指示、与计算机通讯状态指示、与井口压力计通讯状态指示。

3.2 井口压力计软件功能

井口压力计完全被动的根据数据监测仪的的控制来工作，在数据监测仪控制上电后，井口压力计软件应具有以下功能：

（1）完全以从机身份工作，与主机通讯按标准ModbusRTU通讯协议进行。

（2）井口压力计的压力和温度校对表存储在处理器上的Flash存储区中。

（3）采集压力、温度参数。

（4）具有超时自动休眠功能，保证在数据监测仪故障导致电源未关断情况下井口压力计也能节能。

3.3 计算机软件功能

计算机软件具备厂内生产使用和用户使用两大部分功能，且全部功能集成在一个软件中，计算机软件规划具备的功能如下：

（1）具有读取井口压力计温度、压力频率值，通过多项式拟合的方法计算出校对表，根据校对表检定温度和压力精度，并将校对表发送到井口压力计功能，本项功能为隐藏功能，一般不对用户开放。

（2）具有在计算机上保存校对表和打开校对表功能。

（3）具有读取数据监测仪内历史数据和设置数据监测仪运行参数功能。

（4）具有压力、温度数据显示、保存和打开功能。

（5）具有压力数据分析功能，包括地层渗透率、地层恢复最高压力、井筒储集系数，地层污染系数及产能数据的分析。

（6）具有设备异常监测报警功能，对数据异常和设备异常进行监控。

4 结束语

本系统可连续测试气井井口压力和温度参数并远程传输到数据中心，在网络故障时可实时存储测试数据，待网络恢复后续传或者通过SD卡拷贝数据，有效保证数据的完整性；数据中心计算机软件可实时动态显示数据和数据分析功能，可对压力折算模型进行修正完善。系统产品功能模块化设计，满足不同用户的使用要求。

参考文献

[1]姚 军.苏里格气田气井产能评价及配产方法研究[J].西安石油大学，2009：76～78.

收稿日期：2018-3-25