[发明专利]一种油气井出砂监测仪及出砂监测资料处理方法

摘要

本发明提供了一种油气井出砂监测仪，由出砂监测通道、噪声监测通道和数据采集与处理系统组成。本发明还提供了一种油气井出砂监测资料处理方法，由数据采集与处理系统对出砂监测通道和噪声监测通道滤波后的输出信号进行同步采集，并将两者进行相比较，以消除噪声，获取纯粹的出砂信号r_sp(i)，得到单位时间内的出砂率M_t和累积出砂量M。本发明主要解决了现有技术在出砂监测时无法对噪声特性进行专门测量和区分的问题。通过出砂量的计算，实现指导采油或采气生产及时调整参数，保证适度出砂，达到提高油气井产能，延长油气井生产寿命的目的。

主权项

1.一种油气井出砂监测资料处理方法，其特征在于：该油气井出砂监测资料处理方法采用的油气井出砂监测仪由出砂监测通道、噪声监测通道和数据采集与处理系统组成，所述出砂监测通道由出砂监测传感器(2)、电荷放大器Es和滤波器Fs组成，所述噪声监测通道由噪声监测传感器(1)、电荷放大器En和滤波器Fn组成，所述数据采集与处理系统至少包括数据采集与处理电路，对出砂监测通道的出砂信号、噪声监测通道的噪声信号进行采集和处理；所述出砂监测传感器(2)的引出线与电荷放大器Es的输入端Es1连接，电荷放大器Es的输出端与滤波器Fs的输入端连接，滤波器Fs的输出端与数据采集与处理电路的输入端Ds连接；所述噪声监测传感器(1)的的引出线与电荷放大器En的输入端En1连接，电荷放大器En的输出端与滤波器Fn的输入端连接，滤波器Fn输出端与数据采集与处理电路的输入端Dn连接；油气井出砂监测仪的安装方法包括以下步骤：步骤1)在油气管道(3)的90°弯管(6)的管道轴线下游1.5‑2.5倍油气管道(3)直径处，用锉刀将该位置处的油漆层锉掉，在锉掉的油漆层位置涂上硅脂；步骤2)将出砂监测传感器(2)在涂上硅脂的位置固定好，将出砂监测传感器(2)的引出线连接到电荷放大器Es的输入端Es1；步骤3)将噪声监测传感器(1)安装在出砂监测传感器(2)的上游直管段(7)的正上方的外壁上，先用锉刀将该位置处的油漆层锉掉，在锉掉的油漆层位置涂上硅脂，将噪声监测传感器(1)固定在管道上，噪声监测传感器(1)引出线连接到电荷放大器En的输入端En1；该油气井出砂监测资料处理方法具体步骤如下：步骤1)出砂监测传感器(2)的输出信号Vs经电荷放大和滤波后的输出信号由数据采集与处理电路的输入端Ds进入数据采集与处理系统，噪声监测传感器(1)的输出信号Vn经电荷放大和滤波后的输出信号由数据采集与处理电路的输入端Dn进入数据采集与处理系统；步骤2)数据采集与处理系统对出砂监测通道和噪声监测通道电荷放大和滤波后的信号进行同步采样，得到一系列不同时刻的出砂信号r_s(i)，噪声信号r_n(i)，其中i表示第i个采样时刻，i＝1，2，…，N，r_s(i)表示t_i时刻出砂信号的采样值，r_n(i)表示t_i时刻噪声信号的采样值；步骤3)得到噪声信号r_n(i)的均值m和标准差σ，N为参与均值运算的采样个数；步骤4)根据出砂信号r_s(i)和噪声信号r_n(i+j)的互相关r_sn(j)，得到互相关函数r_sn(j)最大值所对应的j值；其中，j＝0，2，…，N‑1；r_n(i+j)表示噪声信号的第(i+j)个采样值；步骤5)根据下式得出流速V_L其中，L是噪声监测传感器(1)与出砂监测传感器(2)沿管道轴线的距离，j为互相关函数r_sn(j)最大值所对应的j值，Δt是相邻两个采样点之间的时间间隔；步骤6)得到出砂信号r_s(i)和噪声信号r_n(i)的离散频谱R_s(k)和R_n(k)，由离散频谱R_s(k)和R_n(k)分别得到出砂信号r_s(i)和噪声信号r_n(i)的功率谱G_s(k)和G_n(k)；其中，k＝0，2，…，N‑1；步骤7)对功率谱G_s(k)和G_n(k)进行归一化处理；其中，表示R_s(k)取模后的最大值，表示R_n(k)取模后的最大值；步骤8)比较功率谱G_s(k)和G_n(k)的幅度，找出二者在幅度上差异最大的频率范围，得到出砂信号的频率下限f_L和频率上限f_H；步骤9)以频率下限f_L和频率上限f_H分别作为带通滤波的低截止频率和高截止频率，对出砂信号进行带通滤波，滤波后的出砂信号r_s(i)除去噪声，得到纯粹的出砂信号r_sp(i)，r_sp(i)＝r_s(i)‑(m+3σ)                      (11)其中，m是噪声信号r_n(i)的均值，σ是噪声信号r_n(i)的标准差；步骤10)将步骤5)中得到的流体流速V_L应用于(12)式和(13)式，分别得到单位时间内的出砂率M_t和累积出砂量M；