[发明专利]一种油井动液面测量方法及其测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及油井中动液面的共振声谱测量技术，特别涉及一种适用于油田生产井中动液面测量的共振声谱瞬态方法及其测量装置。

背景技术

在油田开发过程中，准确测量动液面深度，对于考察抽油机和泵的工作性能、监测和调整油井产量具有十分重要的意义。目前的采油方式主要分为两大类：一类是依靠油层自身的能量完成，为自喷采油，另一类是借助外界补充的能量完成，为人工举升或机械采油，目前主要有抽油机、电泵、螺杆泵。在油田开发后期，主要以抽油机为主要采油方式。而动液面的深度变化可以反映抽油机的工作性能，进而可以合理调整抽油机的工作状态。因此，动液面的深度测量在油田开发过程中显得十分重要。

目前，在油田现场动液面深度的测量主要是采取回声的办法。即在抽油井生产时，利用回声仪测得的油套环形空间内液面的深度。回声仪是利用回声探测液面的仪器，其声学原理是利用声波在气体介质中传播时，遇到障碍物便反射回来。若知道声波在气体中的传播速度和声源到障碍物的传播时间，即可计算出声源与障碍物之间的距离。

回声仪主要是由音响发生器、热感收音器和记录仪组成。音响发生器目前主要采用火药枪式声源(撞击声弹)。热感收音器是将声波转换为电流脉冲的声电转换器件。测量时，仪器通过电缆和热感收音器连接。通电后，钨丝温度在100℃上下。当声波传至热感收音器时，声波冲击钨丝，使钨丝附近的气体突然流动，将钨丝的热量带走一部分，致使钨丝冷却、钨丝电阻瞬时下降，引起电路的电流增加，此变动的电流在记录仪中产生电压脉冲，经过放大、整流后，加至自记器上，自记器产生振动，将信号记录在运动的纸条上。

当音响发生器产生音响后，声波沿油、套环行空间向下传播，先后碰到液面以上的各油管接箍和液面，被油管接箍和液面反射后的声波，便返回向上传播，由于油管接箍和井口的距离较液面近，热感收音器先收到油管接箍反射回来的声波，后收到液面反射回来的声波。仪器按炮声、油管接箍反射的声波、液面反射的声波的先后次序，记录脉冲信号，即成一条记录曲线。计算曲线，可以得到液面的深度。

该方法的不足是：1)当液体表面存在由于压力降低而脱气等原因存在絮状物时，反射波衰减增大，波至点很难提取；2)当液面在油管接箍附近时，有时很难辨别动液面的回波时间。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在复杂条件下的气液界面的识别困难等的不足之处，提出一种油井动液面共振声谱的测量方法和装置。该方法和测量装置能够及时准确给出的生产井中动液面的深度，测量精度高。

为实现此目的，本发明提出一种油井动液面测量装置，包括谐振腔，谐振腔在瞬态机械敲击力的作用下产生瞬态自由振动，由此得到谐振腔的共振声谱频率，进而依据共振频率测得液面深度。

为实现此目的，本发明还提出一种油井动液面测量方法，包括下列步骤：产生瞬态机械敲击力；在瞬态机械敲击力的作用下，使有液体的谐振腔产生瞬态自由振动，并在谐振腔中形成瞬态声场；接收瞬态声场的时域波形信号；基于瞬态时域波形信号，得到谐振腔共振声谱频率，由此得到谐振腔中动液面深度值。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明由于采用了瞬态记录的共振声谱法这一新技术，可以准确测量得到动液面的深度值，可以解决模糊动液面的识别难题，从而可以更好地监测油井生产时的动液面变化，特别是针对液面表面存在附着物的情况。对比以前的测量技术，本发明更加符合客观实际，即可以更加准确测量动液面的深度值，测量精度高、测量时间短、更适合现场测井施工。此外，本发明还具有环保、造价低廉和更容易实现等优点。由于采用物理声学的测试方法，既不会对人体造成损害，也不会给地下资源造成污染，是理想的油田动态监测方法。

附图说明

本发明的示例性实施例将从下文中给出的详细说明和本发明不同实施例的附图中被更完全地理解，然而这不应该被视为将本发明限制于具体的实施例，而应该只是为了解释和理解。遍及附图并且在后面的详细说明中将使用相同的附图标记来指出相同或类似的部分。

图1共振声谱动液面实验测量装置图。

图2本发明实施例一的共振声谱的测量装置图。

图3本发明实施例一得到的共振频率与液面深度的变化曲线。

图4本发明实施例二的共振声谱的测量装置图。

图5本发明实施例二得到的共振频率与液面深度的变化曲线。

具体实施方式