一种油井动液面和套压模拟测试装置的制作方法

本实用新型属于模拟油井动液面测井技术领域，具体涉及一种油井动液面和套压模拟测试装置。

背景技术：

动液面是抽油井在正常生产时，油管和套管环形空间有一个液面，这个液面就叫动液面。动液面可以用从井口算起的深度表示其位置。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。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，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。实际油井中油管和套管环形空间中存在由套管连接形成的接箍，接箍会对声波的接收造成周期性干扰，且油井中油管和套管环形空间中的压力大小也是影响油井开采的重要因素，传统的动液面推算有多种方法，一是通过静载示功图进行计算；二是通过地面功图计算泵功图，再利用泵功图计算油井动液面；测量存在一定的不安全因素。因此，现如今缺少一种油井动液面和套压模拟测试装置，能够模拟油井的接箍、套压和动液面，安全的校准和检测远程动液面测井技术的可靠性和准确性，有重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种油井动液面和套压模拟测试装置，其设计新颖合理，可模拟真实油井井深、动液面、套压和动液面回波，实现油井动液面连续监测和远程采集，节省人工测试成本，安全可靠，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种油井动液面和套压模拟测试装置，其特征在于：包括用于模拟油井的管架机构、用于为所述管架机构供油的储油机构、用于为所述管架机构供压的输压机构和用于为所述管架机构提供声源的发声机构；所述管架机构由多层分别从下至上依次连通的管网组成，最底层所述管网为第一层管网，前一层所述管网的输出端通过透明竖管与下一层所述管网的输入端连通，所述管网由多节依次连通的管节组成，前一节所述管节的输出端通过透明横管与下一节所述管节的输入端连通，管节上安装有用于模拟油井接箍的球阀；所述储油机构包括油箱、与第一层管网输入端连通的输油管和安装在输油管上的第一控油阀，输油管远离第一层管网输入端的一端分两路，一路通过进油管与油箱连通，另一路通过回油管与油箱连通；进油管上安装有用于驱动抽油泵抽油的第一电机，回油管上安装有第二控油阀和用于驱动回油泵工作的第二电机；所述输压机构包括空压机，空压机通过三通管与最顶层所述管网连通，最顶层所述管网的管节上安装有压力表；所述发声机构包括内爆发声机构或外爆发声机构，所述内爆发声机构或所述外爆发声机构安装在最顶层所述管网的端部，所述内爆发声机构包括第一泄压阀，所述外爆发声机构包括与最顶层所述管网的输出端连通的储气管以及安装在储气管与最顶层所述管网的输出端连接位置处的第二泄压阀，最顶层所述管网的输出端上安装有用于测量所述内爆发声机构或所述外爆发声机构发出的次声波回波信号的声波采集器。

上述的一种油井动液面和套压模拟测试装置，其特征在于：所述管架机构安装在支架上，所述支架包括多层横梁和用于固定多层横梁的多根竖梁，横梁的层数与管网的层数相等。

上述的一种油井动液面和套压模拟测试装置，其特征在于：所述管节通过弯头与透明横管连接。

上述的一种油井动液面和套压模拟测试装置，其特征在于：所述第一电机、第二电机、第一泄压阀、第二泄压阀、第一控油阀、第二控油阀和空压机均由控制器控制，声波采集器和压力表均通过动液面测试仪与控制器连接，所述控制器上连接有用于与远程控制室通信的通信模块，所述通信模块为无线通信模块。

上述的一种油井动液面和套压模拟测试装置，其特征在于：所述声波采集器为微音器。

上述的一种油井动液面和套压模拟测试装置，其特征在于：所述透明竖管的长度为20cm～30cm。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置管节、透明横管和透明竖管，利用弯头将管节、透明横管和透明竖管连接组成管架机构，采用分层排列的方式实现上千米深度的油井模拟，能够节省空间，便于推广使用。

2、本实用新型通过设置球阀模拟实际油井中的接箍，实现实际油井中的接箍中反射面的调节，利用储油机构向管架机构中输油，模拟动液面，利用空压机向管架机构中加压，模拟真实油井中套压，采用内爆发声机构或外爆发声机构向管架机构提供声源，可靠稳定，使用效果好。

3、本实用新型可灵活的选取不同长度的管节、透明横管和透明竖管模拟实际油井深度，调节模拟油井接箍反射面和动液面位置，根据真实油井情况模拟无压井和带压井的测井，可反复多次测井，获取压力和球阀的旋转角度对模拟油井动液面位置的影响，进而获取实际油井套压和接箍反射面对实际油井动液面的影响，实现油井动液面连续监测和远程采集，节省人工测试成本，安全可靠，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，可模拟真实油井井深、动液面、套压和动液面回波，实现油井动液面连续监测和远程采集，节省人工测试成本，安全可靠，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的俯视结构示意图。

图2为图1的右视图。

图3为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—油箱； 2—第一电机； 3—管节；

4—支架； 4-1—竖梁； 4-2—横梁；

5—球阀； 6—弯头； 7—三通管；

8—空压机； 9—压力表； 10—第一泄压阀；

11—第二泄压阀； 12—储气管； 13—第一控油阀；

14—透明竖管； 15—动液面测试仪； 16—控制器；

17—通信模块； 18—抽油泵； 19—第二电机；

20—第二控油阀； 21—输油管； 22—进油管；

23—回油管； 24—回油泵； 25—透明横管；

26—声波采集器。

具体实施方式

如图1至图3所示的一种油井动液面和套压模拟测试装置，包括用于模拟油井的管架机构、用于为所述管架机构供油的储油机构、用于为所述管架机构供压的输压机构和用于为所述管架机构提供声源的发声机构；所述管架机构由多层分别从下至上依次连通的管网组成，最底层所述管网为第一层管网，前一层所述管网的输出端通过透明竖管14与下一层所述管网的输入端连通，所述管网由多节依次连通的管节3组成，前一节所述管节3的输出端通过透明横管25与下一节所述管节3的输入端连通，管节3 上安装有用于模拟油井接箍的球阀5；所述储油机构包括油箱1、与第一层管网输入端连通的输油管21和安装在输油管21上的第一控油阀13，输油管21远离第一层管网输入端的一端分两路，一路通过进油管22与油箱 1连通，另一路通过回油管23与油箱1连通；进油管22上安装有用于驱动抽油泵18抽油的第一电机2，回油管23上安装有第二控油阀20和用于驱动回油泵24工作的第二电机19；所述输压机构包括空压机8，空压机8 通过三通管7与最顶层所述管网连通，最顶层所述管网的管节3上安装有压力表9；所述发声机构包括内爆发声机构或外爆发声机构，所述内爆发声机构或所述外爆发声机构安装在最顶层所述管网的端部，所述内爆发声机构包括第一泄压阀10，所述外爆发声机构包括与最顶层所述管网的输出端连通的储气管12以及安装在储气管12与最顶层所述管网的输出端连接位置处的第二泄压阀11，最顶层所述管网的输出端上安装有用于测量所述内爆发声机构或所述外爆发声机构发出的次声波回波信号的声波采集器 26。

需要说明的是，所述管架机构由多层分别从下至上依次连通的管网组成，所述管网由多节依次连通的管节3组成的目的是形成分层排列的方式实现上千米深度的油井模拟，能够节省空间；前一节所述管节3的输出端通过透明横管25与下一节所述管节3的输入端连通，前一层所述管网的输出端通过透明竖管14与下一层所述管网的输入端连通的目的是便于观察原油输送的位置，及时控制输油量，确定动液面位置；管节3上安装球阀5的目的是模拟油井接箍，球阀5可旋转调节是为了调节模拟油井接箍的反射面的大小；利用储油机构向管架机构中输油，模拟动液面，利用空压机8向管架机构中加压，模拟真实油井中套压，采用内爆发声机构或外爆发声机构向管架机构提供声源，消除传统测量方式的不利因素，为安全生产提供了重要的技术保障，可靠稳定；所述储油机构中输油管21远离第一层管网输入端的一端分两路的目的一是为了便于油箱1中的原油快速的输入至管架机构中，二是为了便于实验测井结束后管架机构中的原油快速的回流至油箱1中，为原油的输送和回流提供传输路径，节省资源，抽油泵18 和回油泵24的安装是为了缩短实验测量的时间；空压机8通过三通管7与最顶层所述管网连通的目的是避免连续的管节3中被气体填充，降低原油抽油的质量；所述发声机构包括内爆发声机构或外爆发声机构的目的是适应不同类型油井的发声特性，当油井为无压井时，发声机构采用外爆发声机构，当油井为带压井时，发声机构采用内爆发声机构，功能完备。

本实施例中，所述管架机构安装在支架4上，所述支架4包括多层横梁4-2和用于固定多层横梁4-2的多根竖梁4-1，横梁4-2的层数与管网的层数相等。

本实施例中，所述管节3通过弯头6与透明横管25连接。

实际使用中，利用弯头6将管节、透明横管和透明竖管连接组成管架机构，采用分层排列的方式实现上千米深度的油井模拟，能够节省空间。

本实施例中，所述第一电机2、第二电机19、第一泄压阀10、第二泄压阀11、第一控油阀13、第二控油阀20和空压机8均由控制器16控制，声波采集器26和压力表9均通过动液面测试仪15与控制器16连接，所述控制器16上连接有用于与远程控制室通信的通信模块17，所述通信模块17为无线通信模块。

实际使用中，通信模块17优选的采用无线通信模块，减少连线，布设简单，控制器16优选为STM32F103开发板或笔记本电脑。

本实施例中，所述声波采集器26为微音器。

本实施例中，所述透明竖管14的长度为20cm～30cm。

需要说明的是，透明竖管14的长度为20cm～30cm的目的是便于观察原油上升的位置，同时压缩管架机构的高度，避免管架机构高度太高，实验场地放置困难，实际实验时，动液面的位置需停留在透明竖管14中，保证动液面位置精确，若原油输入量停留在某一层管网中时，由于管网长度较长，管网未填充满时，该层管网中的管节3中的原油上表面与管节3 存在间隙，导致动液面位置不准确，因此，每次实验必须保持动液面的位置停留在某个透明竖管14中。

本实用新型使用时，根据实际油井的深度设置模拟油井的深度，所述模拟油井的深度等于实际油井的深度，采用多个管节3、多个透明横管25 和多个透明竖管14拼装组成管架机构，所述管架机构的长度为L且 L＝n[mL1+(m-1)L2]+(n-1)L3，其中，L1为管节3的长度，L2为透明横管25 的长度，L3为透明竖管14的长度，m为每层管网中管节3的数量，n为管网的层数，m和n均为不小于2的正整数，管架机构的长度L、管节3的长度L1、透明横管25的长度L2和透明竖管14的长度L3的单位均为米；

将所述储油机构与第一层管网输入端连接，保持第一控油阀13和第二控油阀20关闭；将所述输压机构与最顶层所述管网连接，并在最顶层所述管网的管节3上安装压力表9；

根据实际测井的历史数据库获取实际油井的动液面深度；根据公式限定所述储油机构向所述管架机构内输送原油的高度H，其中，H1为实际油井的动液面深度，ΔH为模拟油井油位补偿值，i为原油输送至所述管架机构中管网的层数，原油的高度H、实际油井的动液面深度H1和模拟油井油位补偿值ΔH的单位均为米；控制器16开启第一控油阀13和第一电机2，利用抽油泵18将油箱1中的原油传输至所述管架机构内，直至所述管架机构中原油高度为H后，关闭第一控油阀13和第一电机2；调节球阀5的旋转角度，实现模拟油井接箍反射面的调节；

本实施例中，球阀5的旋转角度为0°～90°。

实际使用中，管节3的长度为20m～100m，透明横管25起连接作用，一般较短，透明横管25的长度为20cm～30cm，实际实验中，动液面的位置需停留在透明竖管14中，保证动液面位置测量的精确性，因此，所述储油机构向所述管架机构内输送原油的高度H需介于相邻两层管网之间，模拟油井油位补偿值ΔH便于调整动液面位置，使其适应的测试装置。

根据实际油井的井压选择内爆发声方式或外爆发声方式测井，当实际油井为带压井时，选择内爆发声方式测井，当实际油井为无压井时，选择外爆发声方式测井；

本实施例中，实际油井的套压小于0.2MPa时，实际油井为无压井；实际油井的套压不小于0.2MPa时，实际油井为带压井。

内爆发声方式测井：将第一泄压阀10安装在最顶层所述管网的输出端，根据实际油井的套压，利用空压机8向所述管架机构加压，利用控制器16开启第一泄压阀10，第一泄压阀10泄压向所述管架机构产生次声波；利用声波采集器26获取次声波的回波信号并将次声波的回波信号传输至动液面测试仪15，控制器16根据第一泄压阀10的工作时间和动液面测试仪15处理结果测得所述管架机构中模拟油井动液面深度；

外爆发声方式测井：将储气管12安装在最顶层所述管网的输出端，将第二泄压阀11安装在储气管12与最顶层所述管网的输出端连接位置处，利用控制器16开启第二泄压阀11，储气管12排气向所述管架机构内产生次声波；利用声波采集器26获取次声波的回波信号并将次声波的回波信号传输至动液面测试仪15，控制器16根据第二泄压阀11的工作时间和动液面测试仪15处理结果测得所述管架机构中模拟油井动液面深度；

将测得的所述管架机构中模拟油井动液面深度与所述储油机构向所述管架机构内输送原油的高度H进行比较，校正动液面测试仪15；

对所述管架机构进行泄压，控制器16控制第一控油阀13、第二控油阀20和第二电机19工作，回油泵24将所述管架机构中的原油回油至油箱1中，可灵活的选取不同长度的管节3、透明横管25和透明竖管14模拟实际油井深度，调节模拟油井接箍反射面和动液面位置，根据真实油井情况模拟无压井和带压井的测井，可反复多次测井，获取压力和球阀5的旋转角度对模拟油井动液面位置的影响，进而获取实际油井套压和接箍反射面对实际油井动液面的影响，实现油井动液面连续监测和远程采集，节省人工测试成本，安全可靠。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。