专利名称：井下压差式液面仪的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种液面仪，特别有关于一种用于采油过程中测量油井液面深 度的井下压差式液面仪。
背景技术：
在油田开采中，油井动态液面是反映地质储量、优化生产规划、保证采油设备安全 运行的重要参数。探测油井的井下液面深度，可以了解油井的供液能力，确定抽油泵的沉没 深度，制定出合理的油井工作制度，同时，还可以推算出油层压力，采油指数和有效渗透率 等参数，分析能量衰减异常原因，对合理开发油田具有重要意义。目前，国内外井筒液面测量技术主要采用脉冲波回波法，以声弹作为声源，靠火药 的爆炸产生声波脉冲，通过油管与套管之间环隙中的压缩天然气向井下传播，整根油管由 上百个管段和接箍拼接而成，接箍之间的距离，即管段的长度，是确定和已知的。声波在传 播过程中，每遇到一个接箍就会产生一个小的回波，最后到达液面会反射一个强的回波，安 装在井口的检波器接收到大量的回波，经过转换放大，滤波处理之后显示波形，由人工识别 各个波形的种类，根据声脉冲到达油井液面之前被接箍反射的数目以及油管接箍的平均距 离，计算出油井液面的深度。上述现有的回波式液面测量方法，在稀油油井和低含蜡井中可以得到很好的应 用。但是，在稠油和高含蜡井中，通常在关井一段时间后，井筒内密度小的原油会上升到液 柱顶部形成油帽，漂浮在液柱表面上的油帽会干扰声波的反射波，使实际测量的液面深度 与真实液面深度之间存在误差，使测量不准确、测量结果不可靠。另外，由于稠油、高含蜡井 在生产一段时间后，粘度较大的石油会粘附在井筒内管壁上，使油管柱堵塞，导致井筒内部 情况复杂，进一步干扰了声波的反射，因此，从地面到液面间的油管节箍数目不易查准，加 上声脉冲通常由人工判读，操作十分不便。虽然，通过其它仪器对井筒内液面进行环空测 试，可以解决液面的测试问题，但是这种测试成本较高，施工复杂且持续时间短。因此，有必要提供一种新型的液面测量仪，来克服上述缺陷。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种井下压差式液面仪，该压差式液面仪可对稠油生产 井、高含蜡井进行液面测试，测试结果可靠、准确。本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现本实用新型提供一种井下压差式液面仪，所述井下压差式液面仪包括上接头，其与井筒内油管相连；管体，其顶端与所述上接头相连，所述管体内设有数据转换装置和数据采集装置， 所述数据转换装置接收所述数据采集装置测量的数据并将该数据转换为声音信号，该声音 信号以声波的形式自与所述上接头相连的油管传送至井口；底堵，其连接在所述管体的底端。[0012]在优选的实施方式中，所述管体具有上容纳腔和下容纳腔，所述上接头连接在所 述上容纳腔的上端，所述底堵连接在所述下容纳腔的下端，所述上容纳腔与所述下容纳腔 之间连接有隔离部。在优选的实施方式中，所述隔离部的上下两端分别设有过线孔，所述过线孔分别 与所述上容纳腔、下容纳腔相通。在优选的实施方式中，所述数据采集装置设置在所述隔离部中，其包括差压传感 器和单片机，所述隔离部的侧壁上径向向内开设有两个进液孔，所述两个进液孔沿轴向分 布并分别与所述差压传感器的上、下部相连，所述差压传感器测量所述两个进液孔中的差 压数据并将该差压数据传送给所述单片机进行存储。在优选的实施方式中，所述数据转换装置设置在所述上容纳腔中，其包括编码器、 储能器和电声换能器，所述编码器的上、下部分别与储能器及所述单片机电连接，所述编码 器将所述单片机存储的差压数据进行编码后传送给储能器，所述电声换能器将储能器存储 激发的电能转换为声音信号发出。在优选的实施方式中，所述上接头与所述上容纳腔相连接的一端设有共振腔，所 述共振腔与所述电声换能器相对，所述声音信号经共振腔放大后自所述上接头传出所述油管。在优选的实施方式中，所述下容纳腔中设有电源，所述电源与所述数据采集装置 电连接。在优选的实施方式中，所述电源为由多节电池组成的电池组。在优选的实施方式中，所述差压传感器包含两个压力传感器，每个所述压力传感 器对应一个所述进液孔，所述压力传感器处的深度为H，其压力为P，所述差压传感器测量 出的两个进液孔的压力梯度为I^g，井下液面深度为Htl = H-P/Pg。在优选的实施方式中，所述两个进液孔之间的距离为AL，所述差压传感器测量出 的两个进液孔之间的差压数据为所述两个压力传感器测量的压力之差ΔΡ，所述压力梯度 Pg = Δ P/AL。本实用新型的井下压差式液面仪的特点及优点是一、本实用新型的井下压差式液面仪，其设置在井中液面以下，该压差式液面仪通 过数据采集装置测量井中油液的压力、温度和差压，然后将测得的数据传送给数据转换装 置，该数据转换装置将接收的数据转换为声音信号后发送出液面仪。在实际测量过程中，声 音信号自数据转换装置发出后，经液面仪的上接头连接的油管传送到井口，在井口油管上 安装有录音装置，录制从井下传来的声音信号，再利用解码器进行解码，便得到井下油液的 温度、压力及差压数据，通过计算可得出井下液面的实际深度。该压差式液面仪的声音信号 直接由井中油管传出，声音的传播不需经过液面反射，因而不受油液表面油帽及油液粘度 的影响，另外井中液面深度与液面仪的深度及差压数据有关，由于液面仪的深度与差压数 据可准确测量得出，因此该压差式液面仪所测得的液面深度值也是准确可靠的，本实用新 型的井下压差式液面仪可适用于对稠油生产井、高含蜡井进行液面测试。二、本实用新型的井下压差式液面仪，上接头上设置的共振腔与数据转换装置的 电声换能器相对，该共振腔可将电声换能器发出的声音信号放大后发出液面仪外。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。图1为本实用新型的井下压差式液面仪的剖视图。图2为本实用新型的井下压差式液面仪放置在井筒中的位置示意图。图3为本实用新型的井下压差式液面仪的工作原理框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图1、2所示，本实用新型提供一种井下压差式液面仪1，所述井下压差式液面仪 1包括上接头2、管体3和底堵4。其中，上接头2与井筒内油管5相连；管体3顶端与所述 上接头2相连，所述管体3内设有数据转换装置31和数据采集装置32，所述数据转换装置 31接收所述数据采集装置32测量的数据并将该数据转换为声音信号，该声音信号以声波 的形式自与所述上接头2相连的油管5传送至井口 ；底堵4连接在所述管体3的底端。具体是，该压差式液面仪1大体呈圆柱体状，上接头1螺纹连接在管体3的顶端， 管体3的底端与底堵4螺纹连接，从而管体3内的数据转换装置31及数据采集装置32可 以被很好的密封在管体3的内部，保证油液不会渗入压差式液面仪1内。管体3内的数据 采集装置32与数据转换装置31相互电连接，从而数据采集装置32可以将其测量的数据传 输给数据转换装置31。数据采集装置32用于采集油液中的压力、温度及差压数据，数据转 换装置31用于将数据采集装置32测量的数据转换为声音信号，并发出压差式液面仪1。本实用新型的井下压差式液面仪1，其设置在井中液面6以下，在实际测量过程 中，井中油液的压力、温度及差压数据被转换为声音信号后，以声波的形式自数据转换装置 31传出，该声音信号经与上接头2相连的油管5传送至井口。在井口油管上进一步安装有 录音装置，录制从井下传来的声音信号，再利用解码器进行解码，便得到井下油液的温度、 压力及差压数据，通过计算可得出井下液面的实际深度。该压差式液面仪1的声音信号直接由井中油管5传出，声音的传播不需经过液面 6的反射，因而其不受油液表面油帽及油液粘度的影响，另外井中液面深度与压差式液面仪 1的深度及差压数据有关，由于压差式液面仪1的深度与差压数据可准确测量得出，因此压 差式液面仪1所测得的液面深度值也是准确可靠的，从而使得本实用新型的井下压差式液 面仪1可适用于对稠油生产井、高含蜡井进行液面测试，其测试准确可靠。根据本实用新型的一个实施方式，所述管体3具有上容纳腔33和下容纳腔34，所 述上接头2连接在所述上容纳腔33的上端，所述底堵4连接在所述下容纳腔34的下端， 所述上容纳腔33与所述下容纳腔34之间连接有隔离部35。具体是，隔离部35的上、下两 端分别螺纹连接在上容纳腔33的下端及下容纳腔34的上端，因此，上容纳腔33与下容纳腔34在上接头2、隔离部35及底堵4的连接下可形成密封的容纳空间，防止油液渗入。另 外，所述隔离部35的上下两端还分别设有过线孔351，所述过线孔351分别与所述上容纳腔 33、下容纳腔；34相通。如图3所示，根据本实用新型的一个实施方式，所述数据采集装置32设置在所述 隔离部35中，其包括差压传感器321和单片机322，所述隔离部35的侧壁上径向向内开设 有两个进液孔352、353，所述两个进液孔352、353沿轴向分布并分别与所述差压传感器321 的上、下部相连，所述差压传感器321测量所述两个进液孔352、353中的差压数据并将该差 压数据传送给所述单片机322进行存储。具体是，两个进液孔352、353位于隔离部35侧壁上不同的水平位置，从而使得两 个进液孔352、353中具有不同的压力，差压传感器321的上、下两端可分别测量出两个进液 孔352、353中的压力值，并将两个压力值进行比较后，得出两个进液孔352、353之间的差压 数据；单片机322电连接在差压传感器321上，从而差压传感器321所测量的差压数据、温 度及两个进液孔352、353内各自的压力数据可传输至单片机322，单片机322进行A/D转换 并存储数据，之后，单片机322按照预设的程序，挑选需要发送的数据组，并送往数据转换 装置31。根据本实用新型的一个实施方式，所述数据转换装置31设置在所述上容纳腔33 中，其包括编码器311、储能器312和电声换能器313，所述编码器311的上、下部分别与储 能器312及所述单片机322电连接，所述编码器311将所述单片机322存储的差压数据进 行编码后传送给储能器312，所述电声换能器313将储能器312存储激发的电能转换为声音 信号发出。具体是，隔离部35上端的过线孔351内穿设有导线，编码器311通过该导线电连 接在单片机322上，编码器311的上端电连接有储能器312，储能器312的上端电连接有电 声换能器313。在实际测量过程中，单片机322将其存储的数据发送至编码器311，编码器 311对数据进行编码(例如，9的编码是1001等，1发声，0不发声)，储能器312存储编码后 的数据，进而激发电能并将其释放的能量通过电声换能器313转换为声音信号后发出。根据本实用新型的一个实施方式，所述上接头2与所述上容纳腔33相连接的一端 设有共振腔21，所述共振腔21与所述电声换能器313相对，所述声音信号经共振腔21放大 后自所述上接头2传出所述油管5。声音信号在共振腔21的作用下声强增强，其更有利于 井口接收装置精确接收井中油液数据。根据本实用新型的一个实施方式，所述下容纳腔34中设有电源341，所述电源341 与所述数据采集装置32电连接。所述电源341为由多节电池组成的电池组。具体是，隔离 部35下端的过线孔351中穿设有导线，电源341通过导线电连接在数据采集装置32上，其 可提供给数据采集装置32进行测量数据的电能。根据本实用新型的一个实施方式，所述差压传感器321包含两个压力传感器(图 中未示)，每个所述压力传感器对应一个所述进液孔352/353，所述压力传感器处的深度为 H，其压力为P，所述差压传感器321测量出的两个进液孔352、353的压力梯度为I^g，井下液 面深度为HQ = H-P/Pg。其中，所述两个进液孔352、353之间的距离为AL，所述差压传感器 321测量出的两个进液孔352、353之间的差压数据为所述两个压力传感器测量的压力之差 Δ P，所述压力梯度1 = / Δ P/ Δ L。[0041]具体是，进液孔352处的压力为P352，进液孔353处的压力为P353,因此差压数据/ Δ P = P353-P352压力梯度Pg = / Δ P/ Δ L = (P353-P352) / Δ L井中液面深度Htl = H-P/Pg = H-P/ [ (P353-P352) /AL]其中，H、P可为进液孔352处的深度和压力，也可为进液孔353处的深度和压力， 在此不作限制，只要取同一进液孔处的深度和压力带入公式进行计算，即可得出井中液面 的深度。由上述液面测量的公式可知，压力梯度1 反应了井中油液的密度，与液面的变化 无关，井中压力的变化与压力梯度I^g、液面仪的位置有关。因此，本实用新型的压差式液面 仪1在高凝油生产井中可以得到很好的应用，使原来在地面用液面自动监测仪不能正常测 试的油井，能够进行液面的动态监测，其实用性强。以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的 内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。
权利要求1.一种井下压差式液面仪，其特征在于，所述井下压差式液面仪包括上接头，其与井筒内油管相连；管体，其顶端与所述上接头相连，所述管体内设有数据转换装置和数据采集装置，所述 数据转换装置接收所述数据采集装置测量的数据并将该数据转换为声音信号，该声音信号 以声波的形式自与所述上接头相连的油管传送至井口；底堵，其连接在所述管体的底端。
2.如权利要求1所述的井下压差式液面仪，其特征在于，所述管体具有上容纳腔和下 容纳腔，所述上接头连接在所述上容纳腔的上端，所述底堵连接在所述下容纳腔的下端，所 述上容纳腔与所述下容纳腔之间连接有隔离部。
3.如权利要求2所述的井下压差式液面仪，其特征在于，所述隔离部的上下两端分别 设有过线孔，所述过线孔分别与所述上容纳腔、下容纳腔相通。
4.如权利要求3所述的井下压差式液面仪，其特征在于，所述数据采集装置设置在所 述隔离部中，其包括差压传感器和单片机，所述隔离部的侧壁上径向向内开设有两个进液 孔，所述两个进液孔沿轴向分布并分别与所述差压传感器的上、下部相连，所述差压传感器 测量所述两个进液孔中的差压数据并将该差压数据传送给所述单片机进行存储。
5.如权利要求4所述的井下压差式液面仪，其特征在于，所述数据转换装置设置在所 述上容纳腔中，其包括编码器、储能器和电声换能器，所述编码器的上、下部分别与储能器 及所述单片机电连接，所述编码器将所述单片机存储的差压数据进行编码后传送给储能 器，所述电声换能器将储能器存储激发的电能转换为声音信号发出。
6.如权利要求5所述的井下压差式液面仪，其特征在于，所述上接头与所述上容纳腔 相连接的一端设有共振腔，所述共振腔与所述电声换能器相对，所述声音信号经共振腔放 大后自所述上接头传出所述油管。
7.如权利要求3所述的井下压差式液面仪，其特征在于，所述下容纳腔中设有电源，所 述电源与所述数据采集装置电连接。
8.如权利要求7所述的井下压差式液面仪，其特征在于，所述电源为由多节电池组成 的电池组。
9.如权利要求4所述的井下压差式液面仪，其特征在于，所述差压传感器包含两个压 力传感器，每个所述压力传感器对应一个所述进液孔，所述压力传感器处的深度为H，其压 力为P，所述差压传感器测量出的两个进液孔的压力梯度为Pg，井下液面深度为Htl = H-P/ I^g。
10.如权利要求9所述的井下压差式液面仪，其特征在于，所述两个进液孔之间的距离 为al，所述差压传感器测量出的两个进液孔之间的差压数据为所述两个压力传感器测量 的压力之差ΔP，所述压力梯度1 = ΔP/AL。
专利摘要本实用新型公开了一种井下压差式液面仪，所述井下压差式液面仪包括上接头，其与井筒内油管相连；管体，其顶端与所述上接头相连，所述管体内设有数据转换装置和数据采集装置，所述数据转换装置接收所述数据采集装置测量的数据并将该数据转换为声音信号，该声音信号以声波的形式自与所述上接头相连的油管传送至井口；底堵，其连接在所述管体的底端。本实用新型的压差式液面仪可对稠油生产井、高含蜡井进行液面测试，测试结果可靠、准确。
文档编号E21B47/06GK201934096SQ20112004873
公开日2011年8月17日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者宋志军, 岳鹏飞, 李复, 李瑜, 杨志祥, 汪泓, 汪浩, 陈玉成, 鲍洪涛 申请人:中国石油天然气股份有限公司