一种承压全密封式提捞井提捞监督及计产仪的制作方法

本发明属于油田提捞井开采计量以及管理领域，具体涉及一种承压全密封式提捞井提捞监督及计产仪。

背景技术：

随着我国油田开发规模的扩大和开发水平的提升，油田开采方式得到了较快发展。根据不同油田特点，全面考虑经济效益与采油成本等因素，研究了多种采油方式，其中提捞采油技术在开发和利用低产油田区块中具有重要作用。

提捞采油技术是一种以套管采油为主的采用机械设备将原油提升至地面的活动式的采油方式。提捞采油技术的工作原理是通过利用钢丝绳将捞油泵下入套管内，在加重杆的重力作用下，捞油泵将于加重杆一起同时下行，捞油泵在接触到井内的液体后，捞油泵的胶筒和阀会被液体同时推向上限位，井内液体会经过中心管进入捞油泵的胶筒及套管及油孔的环形空间，接着再进入泵以上。紧接着，当上拉钢丝绳时，阀关闭，捞油泵的胶筒的下行会封死，进油口会在液体压力的作用下横向胀开，胶筒与套管形成的捞油泵以上的环形空间会随着钢丝绳的上行被提出地面，形成一个捞油循环。

在油田提捞井的生产管理中，需要对于提捞井的提捞产液量、含水率以及液面变化等数据进行采集记录，通过数据分析统计提捞井产量并调整、制定提捞井的提捞方案。

现有技术中，采用人工测量罐车液面变化的方式计算油田提捞井的提捞液量。通过月初对提捞井提捞过程中进行分时取样化验，分析每个样品的出油水比率，并求取多个样品的平均值作为本月该井的油水比率值，折算产油量；以及通过提捞车钢丝绳下放的深度和提捞绳张力突变来判断提捞井的液面深度。例如，在《提捞采油工艺试验及认识》(中国石油学会石油工程学会2001年度年会)一文中，结合提捞采油现状，介绍了提捞采油工艺技术配套情况及技术管理情况，具体说明了上述测量方法，并一直在生产中沿用。

因此，对提捞井单井提捞量采用人工测量，工作量大，容易产生人为误差；对提捞井产油量折算采用月初在对单井提捞过程中分时取样化验，取平均数作为该井本月的油水比率，数据统计不准确；通过提捞绳数据无法准确识别井液相对深度以及油水界面。此外，在提捞井的提捞生产过程中，需排专人对井场作业进行监督，增加了管理者的人员成本。

技术实现要素：

为了解决以上所述油田提捞井计产人工参与多、油水比率不准确以及无法准确识别井液相对深度以及油水界面等技术问题，同时监督生产过程，降低人员成本。本发明提出了一种承压全密封式提捞井提捞监督及计产仪，包括依次设置的含水率传感器机构、套管接箍识别传感器机构、主体数据采集记录机构和压力、温度传感器机构，主体数据采集记录机构采集并存储含水率传感器机构、套管接箍识别传感器机构和压力、温度传感器机构的传感器信号，所述主体数据采集记录机构的外护筒所述外护筒的一端与套管接箍识别传感器机构的外壳体的一端连接，所述外护筒的另一端与压力、温度传感器机构连接，所述套管接箍识别传感器机构的外壳体的另一端与所述含水率传感器机构连接。

进一步，所述含水率传感器机构包括上堵头、正电极、正极绝缘套和负电极，所述负电极呈中空圆筒状，中空圆筒状的负电极的两端分别与所述上堵头和外壳体的外侧部连接，所述正电极呈柱状，与中空圆筒状的负电极同轴设置，正电极设置在正极绝缘套中，正极绝缘套的两端分别与上堵头、外壳体的中心部连接。

进一步，所述含水率传感器机构还包括上绝缘块和下绝缘块，所述上绝缘块和下绝缘块在正极绝缘套中设置于所述正电极的两端。

进一步，所述正电极的长度小于负电极的长度，负电极的两端在长出正电极的部位上设置有上过液孔和下过液孔。

进一步，所述套管接箍识别传感器机构包括上钕铁硼磁铁、绕有磁感应线圈的线圈轴、下钕铁硼磁铁和压环，上钕铁硼磁铁、绕有磁感应线圈的线圈轴和下钕铁硼磁铁依次设置在外壳体的内孔中，所述上钕铁硼磁铁与下钕铁硼磁铁的s磁极相对，所述压环嵌入到外壳体内孔中并与下钕铁硼磁铁紧密接触。

进一步，所述上钕铁硼磁铁、线圈轴和下钕铁硼磁铁中心均留有过线孔。

进一步，所述主体数据采集记录机构包括线路板骨架、电池组、信号采集存储电路板、无线蓝牙通信模块和外护筒，所述电池组、信号采集存储电路板和无线蓝牙通信模块固定在线路板骨架上，所述信号采集存储电路板与无线蓝牙通信模块连接，与外部通信。

进一步，所述套管接箍识别传感器机构的压环的外侧设置有四芯滑环头，四芯滑环头分别连接含水率传感器机构的正电极和负电极、以及套管接箍识别传感器机构的电磁感应线圈的两端；所述主体数据采集记录机构还包括四芯滑环座，所述四芯滑环座设置在所述线路板骨架靠近套管接箍识别传感器机构的一端，所述主体数据采集记录机构的四芯滑环座与套管接箍识别传感器机构上的四芯滑环头电耦合。

进一步，压力、温度传感器机构包括传感器固定接头、压力传感器、压力传感器紧固环、压力导压孔和铠装温度传感器，所述压力、温度传感器机构通过传感器固定接头连接到所述主体数据采集记录机构线路板骨架的一端，在传感器固定接头中固定有压力传感器与铠装温度传感器，压力传感器与铠装温度传感器连接到所述主体数据采集记录机构的信号采集存储电路板。

本发明的有益效果：

本发明实施例提出的承压全密封式提捞井提捞监督及计产仪，能够全程记录提捞作业过程中提捞井液的质量(通过液柱压力折算得出)、含水率、温度以及套管接箍深度等参数，用于对单井产液量、产油量进行准确计量；通过对记录数据与时间对应关系进行分析，可以得到每口井的提捞生产时间、提捞次数以及相对液面(包括液面深度以及油水界面深度)变化，为单井提捞周期制定提供可靠的数据依据，监督提捞生产过程，可以减少监督人员的工作量，降低人员成本。该装置采用全密封承压结构设计，室内提取仪器记录数据时采用无线方式实现了设备使用期间的免拆卸。

附图说明

图1是本发明实施例提出的承压全密封式提捞井监测仪的轴向截面图；

图2是本发明实施例提出的承压全密封式提捞井监测仪的含水率传感器部件的径向截面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。

本发明实施例提出了一种承压全密封式提捞井监测仪，如图1所示，包括依次设置的含水率传感器机构1、套管接箍识别传感器机构2、主体数据采集记录机构3和压力、温度传感器机构4。

所述套管接箍识别传感器机构2包括上钕铁硼磁铁2-1、绕有磁感应线圈2-3的线圈轴2-2、下钕铁硼磁铁2-1a、外壳体1-7和压环2-4。其中，所述压环2-4为中空的圆环，在外壳体1-7中依次连接设置有上钕铁硼磁铁2-1、绕有磁感应线圈2-3的线圈轴2-2和下钕铁硼磁铁2-1a，所述上钕铁硼磁铁2-1与下钕铁硼磁铁2-1a的s磁极相对，从而使得磁力尽可能发散，当计产仪在井中移动经过套管接箍时，由于接箍处套管加厚，改变了磁铁周围磁场的分布，使得贯穿感应线圈2-3的磁通量变化而产生感应电动势，通过记录感应电动势从而识别出套管接箍即磁定位数据。所述上钕铁硼磁铁2-1、线圈轴2-2和下钕铁硼磁铁2-1a中心均留有过线孔，供各机构进行电连接。所述上钕铁硼磁铁2-1、绕有线圈2-3的线圈轴2-2和下钕铁硼磁铁2-1a依次设置在外壳体1-7的内孔中，压环2-4嵌入到外壳体1-7内孔中并与下钕铁硼磁铁2-1a紧密接触，在所述内孔中对上钕铁硼磁铁2-1、线圈轴2-2和下钕铁硼磁铁2-1a进行限位，所述外壳体1-7为无磁不锈钢材料，优选的为无磁不锈钢304。所述套管接箍识别传感器机构2的压环2-4的外侧设置有四芯滑环头2-5，四芯滑环头2-5分别连接含水率传感器机构1的正电极1-3和负电极1-5、以及套管接箍识别传感器机构2的电磁感应线圈2-3的两端。

如图1、图2所示，含水率传感器机构1包括上堵头1-1、上绝缘块1-2、下绝缘块1-2a、正电极1-3、正极绝缘套1-4和负电极1-5。

所述负电极1-5呈中空圆筒状，中空圆筒状的负电极1-5的两端以螺纹方式分别与上堵头1-1和外壳体1-7连接。

所述正电极1-3呈柱状，与中空圆筒状的负电极1-5同轴设置形成环形电容。具体的，正电极1-3设置在正极绝缘套1-4中，正极绝缘套1-4的两端分别与上堵头1-1、外壳体1-7的中心部连接，在正极绝缘套1-4中所述正电极1-3的两端设置有上绝缘块1-2和下绝缘块1-2a。

本领域技术人员可以理解，为了由正电极1-3和负电极1-5形成环形电容，那么正电极1-3和负电极1-5之间必然是绝缘的，即，可通过选用绝缘的上堵头1-1和外壳体1-7实现。在本发明的一个优选实施例中，也可以进行如下设置，即，如图1、图2所示，在正极绝缘套1-4中，在正电极1-3两端分别设置上绝缘块1-2和下绝缘块1-2a，使得上堵头1-1和外壳体1-7仅与所述绝缘垫块接触，而不会电连接到正电极，而无需采用绝缘的上堵头1-1和外壳体1-7。

此外，所述正电极1-3与负电极1-5同轴设置，正电极1-3的长度小于负电极1-5的长度，负电极1-5的两端分别与上堵头1-1、外壳体1-7的外侧部连接，负电极1-5的两端在长出正电极1-3的部位上设置有上过液孔1-6、下过液孔1-6a。从而当本发明实施例的承压全密封式提捞井监测仪浸入到井液中时，井液能够进入到负电极1-5与正电极1-3之间的空间中，由于井液导电系数与井液的含水率存在对应关系，通过测量环形电容的电容值即可测得井液的含水率。

在本实施例中，所述上绝缘块1-2和下绝缘块1-2a、正极绝缘套1-4优选的采用peek非金属绝缘材料。

所述主体数据采集记录机构3包括线路板骨架3-1、电池组3-2、信号采集存储电路板3-3、无线蓝牙通信模块3-4、四芯滑环座3-5和外护筒5。所述线路板骨架3-1靠近套管接箍识别传感器机构2的一端设置有四芯滑环座3-5。所述线路板骨架3-1还与压力、温度传感器机构4的传感器固定接头4-1连接。线路板骨架3-1上还固定有电池组3-2、信号采集存储电路板3-3和无线蓝牙通信模块3-4。所述外护筒5的一端与套管接箍识别传感器机构2的外壳体1-7连接，另一端与压力、温度传感器机构4连接。线路板骨架3-1靠近套管接箍识别传感器机构2的一端设置有所述四芯滑环座3-5，所述四芯滑环座3-5与套管接箍识别传感器机构2上的四芯滑环头2-5电耦合，将含水率传感器机构1的正电极1-3和负电极1-5、以及套管接箍识别传感器机构2的电磁感应线圈2-3的信号引入到主体数据采集记录机构3信号采集存储电路板3-3上。外护筒5采用peek非金属绝缘材料。所述电池组3-2优选为高温电池，为本发明实施例的承压全密封式提捞井监测仪供电；所述信号采集存储电路板3-3具有存储器，能够存储测试数据。所述采集存储电路板3-3与无线蓝牙通信模块3-4连接，与外部通信。

所述压力、温度传感器机构4包括传感器固定接头4-1、压力传感器4-2、压力传感器紧固环4-3、压力导压孔4-4和铠装温度传感器4-5。所述压力、温度传感器机构4通过传感器固定接头4-1连接到所述主体数据采集记录机构3线路板骨架3-1的一端，在传感器固定接头4-1中固定有压力传感器4-2与铠装温度传感器4-5，压力传感器4-2与铠装温度传感器4-5连接到所述主体数据采集记录机构3的信号采集存储电路板3-3，进行压力、温度信号的采集。

本发明实施例的承压全密封式提捞井监测仪采用全密封式承压结构设计，采用电池供电。提捞作业时，承压全密封式提捞井监测仪安装在提捞抽子的仪器拖筒内，随提捞抽子一起下井全程监测，数据采集记录部件按预定的采样间隔全程采集记录提捞抽子皮碗以上每一深度的液柱产生的压力、含水率、温度、套管接箍深度等参数，可以实时或在施工完成后再将数据传输到计算机上进行数据分析及处理，分析得出提捞井产液量质量、含水率、液面深度、油水界面深度等信息。

其中，通过对提捞井提捞抽子以上的液柱产生的压力的测量，承压全密封式提捞井监测仪中的液柱重量m可以通过以下公式计算：

其中，为井筒半径，为缆绳半径，p液柱为井筒液柱产生的压强。

并且，通过含水率传感器机构1检测的电容变化，可以得到当前液面的含水率数据，进一步识别出井液液面以及油水界面。

由于油田每口井的下入套管长度是已知的，套管接箍识别传感器机构2可以测得井液液面或油水界面以上的套管接箍数量，因此液面深度和油水界面深度可以通过如下公式计算：

h＝nxl，

其中，h为深度，n为套管接箍数量，l为套管长度，计算出液面深度和油水界面深度

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。