[发明专利]一种油井动液面软测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种油井动液面软测量方法及装置。其测量方法是采用一种油井动液面软测量装置采集抽油机驱动电机的输入电参数，根据建立的驱动电机输入电参数与平均悬点载荷以及油井动液面之间的数学模型，实现对油井动液面的软测量。其油井动液面软测量装置由抽油机驱动电机电参量采集单元、抽油机驱动电机电参量处理单元、输出执行单元三大工作单元组成。本发明是一种典型的“以软代硬”间接软测量方法，工程应用性强、可靠性好、准确性高，不受套管环空内死油、稠油、泡沫油、结蜡环等因素影响，对于斜井仍然具有适用性。

技术领域

本发明属于油田采油生产过程状态监测及机采提效控制技术领域，涉及一种油井动液面软测量方法及装置。

背景技术

油井动液面深度(简称油井动液面)的准确测量是分析油田生产运行动态、制定油田开发及调整方案的关键技术之一。通过测量油井动液面，可以了解地层供液能力和井下供排关系、确定油泵沉没深度和合理冲次等抽汲参数，有效提高油田采收率和降低举升成本。

目前本领域公知的主要测量方法有声波反射法、示功图计算法和其他常规方法。声波反射法是利用发声设备在油井口发射声波脉冲(典型有白噪声波、氮气声波等)，根据次脉冲波传播速度和反射时间计算动液面值，但受套管环空内死油、稠油、泡沫油、结蜡环等因素影响，此法精度不高，对于斜井更无法适用；示功图计算法是利用抽油机示功仪测得地面示功图，根据其与动液面之间的关联关系获得动液面值，此法受示功仪本身寿命老化、性能系数畸变等因素制约，稳定性较差、准确性不高；其他常规方法包括浮筒法、压力计探测法、物质平衡法等，受到套管环空空间限制，工程实用性较差。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的上述问题加以解决，提供一种通过实时监测抽油机驱动电机电参量实现油井动液面的软测量方法，同时还提供一种可用于实现该方法的油井动液面软测量装置。

本发明所述油井动液面的软测量方法，包括以下的实施步骤：

步骤一、通过油井动液面软测量装置的三相电压检测模块和三相电流检测模块采集抽油机驱动电机的瞬时电压值u_ai(t)、u_bi(t)、u_ci(t)和瞬时电流值i_ai(t)、i_bi(t)、i_ci(t)，由安装于抽油机游梁处的游梁倾角测量模块测量游梁前臂与水平线X夹角Ω_i(即游梁倾角)对应的电流值I_si(t)，由油井动液面软测量装置的DSP系统模块计算获得驱动电机输入的实时合相有功功率值p_i(t)、游梁倾角Ω_i(当游梁前臂在水平线以上时取为正值，在水平线以下时为负值)，再由平均有功功率定义计算获得驱动电机输入平均有功电功率值P_i，其中下标a、b、c分别表示三相交流电制中的a相、b相、c相电，下标i表示一个冲程周期内第i个采样点，i＝1,2,3…；

步骤二、由DSP系统模块计算获得游梁倾角Ω_i的变化周期T,因游梁倾角Ω_i的变化周期就是抽油机冲程周期，故冲程周期也为T，由油井动液面软测量装置的单片机系统模块根据公式(1)计算扭矩因数

其中，