油井动液面检测新技术

图1中的动液面检测仪采用井内套管气发声，先进的信号处理技术和 自动测试技术，设备简单可靠，节能环保。声枪有内爆外爆两种形 式，以适用不同的套气压力。变频控制柜根据当前动液面数据及时 调整抽油机冲次，实现动态调整抽油机制，实现节能、增产的目的。
图2 动液面控制抽油机智能控制系统
Part 1 Part 2 Part 3 Part 4 Part 5
2、测试数据统计
附：
测 试 日 期 0.43 3 日 0.81 09:35 1.16 0.56 0.39 4 日 0.67 09:40 1.02 0.35 测试 时间 产液量 （方）
控制状态 运行 时间 （h） 11 6.5 12.5 14 11.5 6 10 11.5 10 日 9 日 测 试 日 期 0.32 0.74 09:53 0.46 0.21 0.21 0.69 09:57 0.49 0.42 测试 时间 产液量 （方）
附：
由以上各表得出各测试井日用时及3天平均日用时如下：
井号
8183-1 井
8183-8 井
8183-7 井
8183-6 井
3-2 日运行时间 4-3 日运行时间 5-4 日运行时间 日平均运行时间
11 11.5 10.5 11
14 11.5 11 12.3
12.5 10 12.5 12
6.5 6 6 6.16
1、控制状态下的抽油机运行时间表
附：
1.2
8183-1井运行时间图
1
0.8 运行状态
0.6
系列1
0.4
0.2
0 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 115 121 127 133 139 145 时间（0,5小时）
附：
在线式动液面监测智能间开控制创新技术及装备
Part 1 Part 2 Part 3 Part 4 Part 5
一、概述
油田抽油机是一种大惯量变化负载，所采用的拖动设备是三 相异步电机，普遍存在效率低，功率和速度无法调整，上、下冲 程速度不可调，功率因数低等弊端，**油田西部是高产量油井而 东部大部分是典型的低压、低渗、低产的“三低”油气井，西部 油井采用工频运行，靠皮带轮调参，东部大部分采用工频间抽运 行。在管理上每组抽油机组分布在不同的范围，设备运行状况无 法集中控制监控管理，存在对设备的控制操作要花费大量的时间 和路程，设备的参数运行状态数据无法监控采集等现状。这种采 油方式相当于闭着眼睛，存在有油无油都在抽，液位高低同样速 度抽的现象，存在效率低、能耗大、设备损耗大、维护工作量大 等弊端。
初始状态 运行 时间 （h） 8 8 8 8 8 8 8 8
产油量 （吨）
含水
用电量
产油量 （吨）
含水
用电量
率 （%） （kWh）
率 （%） （kWh）
0.34 0.64 0.89 0.43 0.30 0.53 0.79 0.27
五、测试结果
2、用电量对比
初始(8 日-11 日) 井号 用电量 （kWh） 8183-1 8183-6 8183-7 8183-8 28.3 28.7 26.0 17.5 运行时间 （h） 24 24 24 24 平均每小时用 电量(kWh) 1.18 1.20 1.08 0.73 用电量 （kWh） 50.2 27.1 54.5 30.7 控制(2 日-5 日) 运行时间 （h） 33.0 18.5 35.0 36.5 平均每小时用 电量(kWh) 1.52 1.46 1.56 0.84 22% 18% 30% 13% 节超 率
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随着油井环境的复杂化和数字化测井的需要，对油井液面检 测功能、性能提出了更高的要求，新的油井液面检测不仅需要提 供更大的测量深度和更高检测精度。同时，为及时获取油田储量 数据需要动态检测油井液位，要求仪器提供自动、连续测试功能 和远程数据传输、控制功能。 目前，动液面的监测方式主要有下压力传感器测试、放空炮 弹、气动声源测试等方式，由于压力传感器测试和放空炮弹方式 存在操作不方便、缺乏安全性和可靠性等问题，不适合用作动液 面在线监测。综合各种因素，我们决定采用气动声源的液面在线 监测技术。
产液量对比表
表-1
测试报告
五、测试结果
1、产液量对比
3.50
3.15
3.00
2.50
2.38 2.10
累产量 计液
2.00
1.44
Βιβλιοθήκη Baidu
初始 控制
1.37 0.91
1.50 1.00
1.31
0.77
0.50 0.00 8183-1 8183-6 8183-7 8183-8
井号
产液量对比表
表-2
测试报告
测试报告
六、总结
从现场和测试数据对比中，可见应用了超低频宽声带次声波 声纳技术，实现在线式动液面监测控制，相当于给间开井的抽油 机安装了一双眼睛，时时刻刻监视油井的动液面位置，达到了油 井有油就自动抽取，没油时就自动停机，这种智能量化控制科学 技术，使间开井的日产液量提高的数字是相当可观的，这对采油 厂实现提高年产量是一项科学又有效的技术和装备。 现用的固定时间间开井控制，是用每天抽8小时，停16小时 的运行方式，经监测发现，每天抽8小时，而实际抽到油的时间基 本上都仅在4小时以内，显然有一半的时间是空抽的状态，而停抽 的16小时的时段内，油井的液面很高，却没有抽取，显而易见， 现形的开8小时，停16小时的运行方式是不够科学的。
井号
用电量对比表
表-2
测试报告
五、测试结果
3、经济效益分析
初始状态 井号 产油量 （吨） 8183-1 8183-6 8183-7 8183-8 综合 0.60 1.66 1.11 0.70 4.08 日用电量 （kWh） 28.30 28.70 26.00 17.50 100.50 产油量 （吨） 1.02 1.89 2.44 1.05 6.40 日用电量 （kWh） 50.20 27.10 54.50 30.70 162.50 增产量 （吨） 0.14 0.07 0.44 0.12 0.19 增加用电 量（kWh） 7.30 -0.53 9.50 4.40 5.17 控制状态 平均日增加量
用电量对比表
表-1
测试报告
五、测试结果
2、用电量对比
1.80 1.60 1.40 1.20 1.18 1.20 1.08 0.84 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 8183-1 8183-6 8183-7 8183-8 0.73 1.52 1.56 1.46
kh W
1.00
初始 控制
**波形图1
**波形图2
动液面测试仪
测试数据1
测试数据2
测试报告
三、测试内容
地点： 地点：8183井场 时间： 时间：第一阶段（控制状态）：2011年8月2日至8月5日 第二阶段（初始状态）：2011年8月8日至8月11日 内容： 内容：对8183-1、8183-6、8183-7、8183-8四口井进行测试、控 制、计量，计量项目包括产液量、启停时间、产液量及用电量。 方式： 方式：24小时在线监测
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二、总体思路
针对**油田现状，为最大限度的提高油井产量，降低开采能 耗，将目前先进的抽油机变频控制技术和实时液位监测技术相结 合，提出动态开采技术。 技术的总体思路是在实时监控油井液面的基础上，根据当前 液面高度实时调整抽油机冲次：在液面升高，供液充足时，提高 控制器频率提高冲次，提高单位时间的产量，在液面降低，供液 不足时，降低控制器频率，减少冲次或停机，在保证产量的同时， 降低单位产量的能耗。系统总体框图如图1所示。 图中在线液面检测仪完成油井液面实时监测，数据通过RS485串行口向变频柜发送，变频柜根据当前液面深度动态调整抽油 机的冲次。同时，系统数字化模块采集抽油机的工作参数，将油
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油井液位深度检测仪基本原理是声纳系统的回声定位法:声波由 发射器发出之后，经传播介质到达探测目标，然后，声波被目标 反射返回到发射点，被接收换能器收到，换能器通过电、声转换 将声能转换为电信号。电信号经过放大、滤波和各种处理，最后 处理结果馈至显示、控制系统。在以上过程中，声波信号往返时 间可以通过处理得到。结合自动控制技术，实现声波的定时发射， 数据采集、分析，信号处理，数据上传等技术。完成在线液面的 自动监测。
8183-8运行时间图 1.2
1
0.8 运行状态
0.6
系列1
0.4
0.2
0 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 115 121 127 133 139 145 时间（0.5小时）
8183-7井运行时间图
附：
1.2
1
0.8 运行状态
测试报告
四、原理
通过动液面测定仪对动液面的监控，合理设定沉没度位置， 沉没度低，无油出时就停抽，沉没度达到一定值就及时启抽，使 始终保持油层具有较好的渗透环境，从而提高抽油机利用率，达 到节能增产的目的。
气管 气枪 气源
控制、采集 处理、接口 油管 套管 接箍 环空 油量监测装置
控制柜电路
控制柜
0.6
系列1
0.4
0.2
0 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 115 121 127 133 139 145 时间（0.5小时）
8183-6井运行时间图
附：
1.2
1
0.8 运行状态
0.6
系列1
0.4
0.2
0 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 115 121 127 133 139 145 时间（0.5小时）
油井液面检测在油田开发、生产中有着广泛的应用。无论是 采油、试油还是修井作业，油井液面的监测都是一项重要的工作， 是安全生产、科学生产的重要保障。 在油田的勘探开发过程中，利用连续实时监测液面动态数据， 有助于分析、解释地层的有关参数，为试油井或采油井的下一步 方案的制定提供相关的指导。针对易喷、易漏储层试油压井期间， 可以准确计算出地层压力，在地层流体刚进入井筒时就发现溢流， 并控制溢流，降低起下钻、电缆作业期间风险；在修井作业期间， 监测液面变化情况，防止井涌、井喷等。因此，利用油井液面检 测仪对油井内液面的准确测量，可以为试油抽汲制度或采油过程 泵的各种参数的设置提供依据，减少抽汲车的空返或采油泵的功 耗，提高泵效；有效**泵的使用寿命等方面都具有重要意义。
Part 1 Part 2 Part 3 Part 4 Part 5
液面波
数据波形
现场变频控制柜
现场控制屏
远控上位机截图
动液面测试仪
动液面测试数据1
动液面测试数据1
动液面测试数据1
**一矿螺杆泵动液面智能控制现场1
**一矿螺杆泵动液面智能控制现场2
**一矿螺杆泵动液面控制仪安装现场
测试报告
根据上表可以得出，每口油井每日增产量为0.19吨，用电量 增加量为5.17kWh；按照厂家给出的一台控制设备的报价为5.28万 元，每吨原油的价格5000元，每度电的价格0.5元，可以计算出其 回收期为： 每口井每年的效益=（0.19吨×5000元-5.17 kWh ×0.5元）×365 每口井每年的效益 天=345806.47元，即使用该装置后每口井每年的效益为34.58万元。 回收期=52800元÷345806.47元=0.15年，很短的时间内即可收回 回收期 投资成本。
Part 1 Part 2 Part 3 Part 4
井的工况发送至中控室，系统实现了动工况发送至中控室，系统实 现了动态调参、节能降耗、现场无人值守，大大降低了生产成本， 提高了生产效率。
上位机通讯模块
在线液面检测仪
变频控制柜
远程监控系统
抽油机
Part 5
图1 动液面控制抽油机智能控制系统
Part 1 Part 2 Part 3 Part 4 Part 5
系统结构示意图
图-1
测试报告
五、测试结果
1、产液量对比
8 日-11 日产液量 （方）（初始） 0.77 2.10 1.44 0.91 2 日-5 日产液量（方） （控制） 1.31 2.38 3.15 1.37
井号 8183-1 8183-6 8183-7 8183-8
增产率 70% 13% 120% 50%