专利名称：油井动液面自动连续监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油开采技术领域，特别涉及油井动液面的监测， 是一种监测油井动液面测试的自动连续监测仪。
背景技术：
目前，常规油井动液面测试主要是在油井的井口安装声响发生器， 声响发生器采用火药弹发声作为声源，产生瞬间爆破，爆破产生的振 动波沿井筒环形空间向下传播，在井口有微音器接受反射波，将接受 到的反射波经过计算机处理后形成液面曲线，计算出液面的深度。由 于三叠系油藏属于高气油比油藏，伴生气资源丰富，平均气油比保持
在90m3/t。井含气量高导致防盗箱内伴生气相对密集，在声弹击发瞬 间容易产生火花，引发爆炸、伤人等事故。同时，对于日产液低于2m3 的油井采取了间开方式采油，即在油井供液不足时关井，待液面恢复 后再开始工作。该技术以摸索出油规律为基础，制定出合理的油井生 产周期实行间开控制。但在摸索油井出油规律方面出现瓶颈，而无法 制定出合理的间开周期。问题就在于测试工作量大、测试数据多，并 且无法连续地实时地监测液面。由于三叠系油藏物性差、单井产量低， 加之油井受气体影响、间歇出油严重、抽油泵效低、抽油设备损耗大、 机采系统效率低，严重了制约了油田的高效开发。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种油井动液面自动连续监测仪，以套 管内的天然气为声源，利用微音器作为传感器接收井底返回的微小回 声信号，自动连续监测油井的液面位置，提高动液面测试的连续性， 降低测试劳动强度。克服传统火药弹测试仪器在伴生气资源丰富的油井测试存在安全隐患的不足。
本实用新型采用的技术方案是油井动液面自动连续监测仪，主 要由电磁开关控制机构、液面仪主机、气平衡装置、气平衡导气连杆、 放气堵头、微音器、壳体、油井套管连接头、底座、压力传感器和泄 压阀门。其特征在于在圆形底座上固定有圆筒形壳体。在壳体的外 侧固定有液面仪主机，在壳体内中部有隔板，隔板将壳体内分为上下 两个腔室。在下腔室的外壁上固定有油井套管连接头，能将油井环形 空间的高压气体引入下腔室。在隔板下固定有微音器，在下腔室的外 壁上有微音器固定接线口，能使微音器导线进入壳体内并与微音器连 接。在下腔室的外壁上的传感器固定孔上固定有压力传感器。压力传 感器监测下腔室内的压力变化。在壳体的上腔室上部固定有气平衡装 置，气平衡装置的下部固定有放气堵头和气平衡导气连杆。在壳体的 隔板上有放气孔，放气堵头的中心线与放气孔的中心线在同一条直线。 放气堵头上下运动能打开或关闭放气孔。导气连杆的下端固定在隔板 的导气孔上，能使下腔室的压力导入气平衡装置内。在上腔室的侧壁 上有击发放气口，放气堵头打开放气孔(击发)后，下腔室的高压气 体进入上腔室，能从击发放气口排出。在气平衡装置的上部固定有电 磁开关控制机构。电磁开关控制机构能使放气堵头上下运动打开或关 闭放气孔。当放气堵头向上运动打开放气孔的一瞬间，下腔室内的高 压气体瞬间释放，产生声响。微音器接收油管接箍及液面反射波信号， 并转变为电信号，经滤波后，送给液面仪主机的A/D转换器，经CPU 存储、处理后形成液面波。监控软件根据液面波变化情况，自动查找 液面位置，并计算出液面深度。
所述的微音器固定接线口有密封装置，下腔室成为密闭空间。 所述的电磁开关控制机构是由固定铁芯、外壳、电磁线圈外罩、电 磁线圈、滑动铁芯和吸合连杆组成。在气平衡装置的上部固定有支架
5和电磁线圈外罩，在电磁线圈外罩内有电磁线圈，电磁线圈内有滑动 铁芯和固定铁芯。滑动铁芯下端连接有吸合连杆，吸合连杆通过气平 衡装置内的拉杆与放气堵头连接，吸合连杆上下运动能拉动放气堵头 上下运动。在支架和电磁线圈外罩外部固定有外壳。
为了实现手动排气，使下腔室内气体排出，在壳体的下腔室外壁上 的泄压孔上固定有手动泄压阀门。
将油井动液面自动连续监测仪壳体由油井套管连接头固定在油井 井口套管处，套管内的气体通过气压平衡机构中的气平衡导气连杆作
用在密封吸合连杆上，使吸合连杆前端与后端的气压平衡，以利于电 磁开关控制机构启动。液面仪主机根据设置程序激发电磁线圈，滑动 铁芯与固定铁芯产生磁力，产生吸合动作，拉动吸合连杆，打开放气 堵头，套管内气体瞬间释放，产生类似爆破音。声音沿套管壁下传遇 到液面后反射，壳体内微音器接收反射声波，根据响应时间计算出液 面深度。
根据不同区块伴生气量的不同，自动调节壳体内部压力，壳体压力
范围在O. 3 10MPa。采用人工设定工作方式，使液面仪主机自动控制， 根据设定时间自动控制电磁开关控制机构打开放气堵头，使气体发声， 微音器在接收井底返回的微小回声信号。液面仪主机录取、收集液面 变化资料计算出油井动液面深度。
微音器作为传感器的最前端接收井底返回的微小回声信号。微音器 内部有两片空心的压感陶瓷，能接收到微小的波动信号。微音器在接 收到信号后，经过滤波后进入运放AD620，将接收到的微小信号波放大， 再经过高精度模拟数字信号转换器转换为数字信号输出。这样就实现 了将非电信号转换为电信号从而被单片机采集，计算后获得油井动液 面深度曲线。
油井动液面自动连续监测仪远程控制安装过程先关闭油井套管测试口闸门，将仪器用专用勾手扳手安装在测试 口，要求丝扣连接紧密，防止气体外排。通过芯电缆将监测装置液面
仪主机与油井功图法RTU的485接口连接，记录监测装置分机号，并 在远程监控计算机中完成油井名称、遥测分机号、泵深、吸入深度、 平均管长、整体增益、时间增益、音速、采样速度的设置。随后缓慢 打开测试口闸门，即可进行动液面自动连续测试和远程传输。
油井动液面自动连续监测仪的使用条件
该仪器能用于三叠系油藏、套管压力大于0. 3MPa、井深小于2500 米、环境温度-25 40。C、湿度在0-90%范围内的油井动液面测试。
本实用新型的有益效果油井动液面自动连续监测仪，根据设定 时间定期自动测试，能清晰显示液面曲线和套管接箍曲线，根据液面 曲线的接箍曲线、给定油管长度，按照预设的默认音速，自动査找液 面位置，计算液面深度，并自动绘制液面恢复曲线，实现了油井不停 井动液面自动连续监测，能及时准确掌握油井动液面变化。能节约测 试成本，降低测试工的劳动强度。为低产井间开采油制定提供了较为 科学的技术依据，并可依托网络实现远程监控的。
解决动液面长周期自动、连续监测问题，为日产液低于2m3、泵效低 于15%的油井提出合理间开工作提供技术支撑。以油井出油规律为基 础，确定较为合理的生产周期，要求间开后油井产量保持平稳，从而 达到提高油井机采系统效率的目的。克服由于三叠系油藏物性差、单 井产量低，加之油井受气体影响、间歇出油严重、抽油泵效低、抽油 设备损耗大、机采系统效率低，严重制约了油田高效开发的不足。
油井动液面自动监测仪突破了传统的利用声弹作为发生源的限制， 实现了自动地监控油井液面深度。能够长时间地在无人值守的情况下， 按照预先设置的参数工作。
图1是本实用新型油井动液面自动连续监测仪结构剖面示意图
图2是图1的左视图。
图中，1.固定铁芯，2.外壳，3.电磁线圈外罩，4.电磁线圈，5. 滑动铁芯，6.吸合连杆，7.液面仪主机，8.气平衡装置，9.气平衡导 气连杆，IO.放气堵头，ll.微音器，12.壳体，13.油井套管连接头， 14.微音器固定接线口， 15.底座，16.压力传感器，17.击发放气口， 18.泄压阀门。
具体实施方式
实施例1 :以一个油井动液面自动连续监测仪为例，对本实用新 型作进一步详细说明。
参阅图1。油井动液面自动连续监测仪，主要由电磁开关控制机构、 液面仪主机7、气平衡装置8、气平衡导气连杆9、放气堵头IO、微音 器ll、壳体12、油井套管连接头13、底座15、压力传感器16和泄压 阀门18。在圆形底座15上固定有一个圆筒形壳体12，要求密封。在 壳体12的外侧固定有一个以单片机为主的液面仪主机7，在壳体12内 中部有隔板，隔板将壳体12内分为上下两个腔室。在下腔室的外壁上 固定有油井套管连接头13，能将油井环形空间的高压气体引入下腔室。 在隔板下固定有一个微音器11，在下腔室的外壁上有微音器固定接线 口 14，微音器导线进入壳体12并与微音器11连接。微音器固定接线 口 14有密封装置，下腔室成为密闭空间。参阅图2。在下腔室的外壁 上的传感器固定孔上固定有压力传感器16。参阅图l。在壳体12的上 腔室上部固定有气平衡装置8，气平衡装置8的下部固定有放气堵头 10和气平衡导气连杆9。在壳体12的隔板上有一个放气孔，放气堵头 10的中心线与放气孔的中心线在同一条直线。放气堵头10上下运动能 打开或关闭放气孔。放气堵头10的端部为球面体，放气堵头10采用尼龙材料制作。导气连杆9的下端固定在隔板的导气孔上，能使下腔 室的压力导入气平衡装置8内。参阅图2。在上腔室的侧壁上有击发放
气口17，放气堵头IO打开放气孔后，下腔室的高压气体进入上腔室， 能从击发放气口 17排出。在壳体12的下腔室外壁上的泄压孔上固定 有手动泄压阀门18。参阅图1。在气平衡装置8的上部固定有一个电 磁开关控制机构。电磁开关控制机构能使放气堵头IO上下运动打开或 关闭放气孔。电磁开关控制机构是由固定铁芯1、外壳2、电磁线圈外 罩3、电磁线圈4、滑动铁芯5和吸合连杆6组成。在气平衡装置8的 上部固定有支架和电磁线圈外罩3，在电磁线圈外罩3内有一个电磁线 圈4，电磁线圈4内有滑动铁芯5和固定铁芯1。滑动铁芯5下端连接 有吸合连杆6，吸合连杆6通过气平衡装置8内的拉杆与放气堵头10 连接，吸合连杆6上下运动能拉动放气堵头IO上下运动。在支架和电 磁线圈外罩3外部固定有外壳2。 使用过程
与常规测试仪器相比较，本发明中采用了电磁开关控制机构，确保 了油井动液面测试的连续性。在数据传输方面，采用RS232-TCP/IP串 口联网转换器，依托网络实现远程传输。在西180井试验过程中，测 试间隔设为30分钟。正常情况下，全天必须采集到48个液面数据。 通过长周期统计每天的监测数据，每天平均可接收到46.2个液面数据， 基本上达到了技术要求，液面的连续测试与远程传输的稳定性较好。
在发射波捕获与放大、滤波处理的电路设计上，分别采用了带通滤 波(0. 5-5Hz)、接箍波滤波(2-20Hz)，确保了微弱信号捕获，保证 了测试的可靠性。通过与常规测深仪器在相同井况、相同时间进行测 试对比，西180井用常规仪器测试液面深度平均为1602. 18m。从2007 年7月9日1: 03: 23-8: 50: 09期间连续测试的16个结果来看，动 液面平均深度为1607.51米，与常规测试相比偏差为-5.33m，测试偏差在允许范围内，能够满足生产需要。
权利要求1、一种油井动液面自动连续监测仪，主要由电磁开关控制机构、液面仪主机(7)、气平衡装置(8)、气平衡导气连杆(9)、放气堵头(10)、微音器(11)、壳体(12)、油井套管连接头(13)、底座(15)、压力传感器(16)和泄压阀门(18)，其特征在于在圆形底座(15)上固定有圆筒形壳体(12)，在壳体(12)的外侧固定有液面仪主机(7)，在壳体(12)内中部有隔板，隔板将壳体(12)内分为上下两个腔室，在下腔室的外壁上固定有油井套管连接头(13)，在隔板下固定有微音器(11)，在下腔室的外壁上有微音器固定接线口(14)；在下腔室的外壁上的传感器固定孔上固定有压力传感器(16)，在壳体(12)的上腔室上部固定有气平衡装置(8)，气平衡装置(8)的下部固定有放气堵头(10)和气平衡导气连杆(9)，在壳体(12)的隔板上有放气孔，放气堵头(10)的中心线与放气孔的中心线在同一条直线，导气连杆(9)的下端固定在隔板的导气孔上，在上腔室的侧壁上有击发放气口(17)，在气平衡装置(8)的上部固定有电磁开关控制机构。
2、 根据权利要求1所述的油井动液面自动连续监测仪，其特征是 所述的微音器固定接线口 (14)有密封装置，下腔室成为密闭空间。
3、 根据权利要求1或2所述的油井动液面自动连续监测仪，其特 征是所述的电磁开关控制机构是由固定铁芯(l)、外壳(2)、电磁线 圈外罩(3)、电磁线圈(4)、滑动铁芯(5)和吸合连杆(6)组成，在气平 衡装置(8)的上部固定有支架和电磁线圈外罩(3)，在电磁线圈外罩(3) 内有电磁线圈(4)，电磁线圈(4)内有滑动铁芯(5)和固定铁芯(1)，滑 动铁芯(5)下端连接有吸合连杆(6)，吸合连杆(6)通过气平衡装置(8) 内的拉杆与放气堵头(10)连接，在支架和电磁线圈外罩(3)外部固定有 外壳(2)。
4、 根据权利要求3所述的油井动液面自动连续监测仪，其特征是 在壳体(12)的下腔室外壁上的泄压孔上固定有手动泄压阀门(18)。
5、 根据权利要求3所述的油井动液面自动连续监测仪，其特征是放气堵头(10)的端部为球面体，放气堵头(10)采用尼龙材料制作。
专利摘要油井动液面自动连续监测仪，应用于油井动液面自动连续监测。特征是在壳体的外侧固定有液面仪主机，壳体内隔板将壳体内分为上下两个腔室。在隔板下固定有微音器；在下腔室的外壁上固定有压力传感器。在壳体的上腔室上部固定有气平衡装置，气平衡装置的下部固定有放气堵头和气平衡导气连杆。放气堵头的中心线与放气孔的中心线在同一条直线。导气连杆的下端固定在隔板的导气孔上，在气平衡装置的上部固定有电磁开关控制机构。效果是能清晰显示液面曲线和节箍曲线，计算液面深度，及时掌握油井液面动态变化，实行间开采油，达到提高油井机采系统效率的目的。
文档编号E21B47/04GK201396149SQ20092010781
公开日2010年2月3日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者刘继红, 涛 李, 李星安, 王斌斌 申请人:中国石油天然气股份有限公司