動液面

電源供電動液面采集系統(tǒng)

供電型連續(xù)動液面采集監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)油水井環(huán)空液面深度和井口套壓的遠(yuǎn)程自動監(jiān)測功能，適用于套壓大于0.2MPa的油水井，根據(jù)實際套壓值，分為0.2~4Mpa，4~10Mpa，10~30Mpa三個等級。

太陽能微功耗動液面采集系統(tǒng)

太陽能微功耗連續(xù)動液面采集監(jiān)測系統(tǒng)采用一體化太陽能供電方式，可實現(xiàn)油水井環(huán)空液面深度和井口套壓的遠(yuǎn)程自動監(jiān)測功能，適用于套壓大于0.2MPa的油水井，根據(jù)實際套壓值，分為0.2~4Mpa，4~10Mpa，10~30Mpa三個等級。

無壓型動液面監(jiān)測系統(tǒng)

無壓型連續(xù)動液面采集監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)油水井環(huán)空液面深度和井口套壓的遠(yuǎn)程自動監(jiān)測功能，適用于套壓小于0.2MPa的油水井。

動液面測量裝置通過GPRS無線通信模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通信，井口發(fā)聲裝置一旦收到指令或到達(dá)設(shè)定時間，即按設(shè)定的參數(shù)啟動電磁閥或微型氣泵向套管內(nèi)(或外)放氣產(chǎn)生次聲波作為測量次聲源，當(dāng)遇到套管接箍、液面障礙物，產(chǎn)生次聲回波，回波經(jīng)回波檢測電路接收采集并把數(shù)據(jù)編碼壓縮后存儲到存儲芯片中，測量完畢，啟動數(shù)據(jù)發(fā)送程序，把壓縮后的數(shù)據(jù)連同套管壓力、井口溫度以及設(shè)備自身相關(guān)參數(shù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)一同發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心對接收到的數(shù)據(jù)解壓并進(jìn)行分析處理，得到油井液面高度等數(shù)據(jù)。

特點(diǎn):

?實現(xiàn)油井動液面的連續(xù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程采集，節(jié)省人工測試的成本;

?消除傳統(tǒng)測量方式的不安全因素，為安全生產(chǎn)提供了重要的技術(shù)保障;

?通過系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對比分析發(fā)現(xiàn)，動液面數(shù)據(jù)誤差小于1‰，測量準(zhǔn)確率高。

?通過液面變化曲線的波動情況，能夠及時發(fā)現(xiàn)油井異常情況，為后續(xù)措施提供參考依據(jù)。

一是通過靜載示功圖進(jìn)行計算;二是通過地面功圖計算泵功圖，再利用泵功圖計算油井動液面。三是利用泵功圖計算動液面，消除抽油桿柱的變形、桿柱的粘滯阻力、振動和慣性等影響，更精確反應(yīng)泵實際工作狀況，使動液面計算精度更高;利用井筒多相流方法計算沉沒壓力和泵排出口壓力，通過混合密度計算液柱壓降。

特點(diǎn):

?克服了傳統(tǒng)利用聲波儀測試動液面現(xiàn)場操作周期長、勞動強(qiáng)度大、瞬時測試值代表性不強(qiáng)等問題;

?不需要增加硬件設(shè)備，升級成本低，更便于推廣。

國內(nèi)油井動液面的測試大多都采用回聲儀進(jìn)行測試。根據(jù)液面高低并結(jié)合示功圖等資料，可分析泵的工作狀態(tài)。同時，測得了液面高低，還可根據(jù)井內(nèi)液柱的高度和比重來推算油層中部的流動壓力。液面越高，液柱壓力越大，井底流壓越高，生產(chǎn)壓差越小，油井的產(chǎn)液能力越強(qiáng)。當(dāng)動液面太高時說明舉升系統(tǒng)的排出能力偏小，不能充分發(fā)揮該井的能力，需要增大泵徑和工作參數(shù)甚至改變采油方式，以提高產(chǎn)量。

一、構(gòu)成及工作原-理

1、實時監(jiān)測部分

可實時監(jiān)測油井動液面、示功圖及其它運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。其中動液面檢測裝置由次聲波發(fā)訊裝置、次聲波接收裝置和數(shù)據(jù)采集接口組成。次聲波發(fā)訊裝置采用彈簧蓄能氣彈裝置作為發(fā)聲源，在設(shè)定的時間，用減速機(jī)壓縮彈簧蓄能，然后瞬間釋放，向油井環(huán)空發(fā)出功率為150KW的次聲波信號，反射回波由經(jīng)-接收裝置放大后，經(jīng)-過數(shù)字濾波、快速付立葉變換等一系列的軟件處理，轉(zhuǎn)化為有效數(shù)字信號，與示功圖及其它運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)信號一起經(jīng)-數(shù)據(jù)采集接口輸入微處理器。

2、智能控制部分

由大容量微處理器和數(shù)據(jù)處理及控制軟件組成，其核心技術(shù)為建立動液面回波的識別模型與計算方法并編制了實現(xiàn)該計算方法的軟件。微處理器接受此聲波反射信號后，進(jìn)行運(yùn)算處理，確定液面深度，根據(jù)預(yù)設(shè)沉沒度發(fā)出調(diào)參指令。

3、執(zhí)行部分

根據(jù)微處理器發(fā)布的控制指令對抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實時調(diào)速，控制抽汲強(qiáng)度，實現(xiàn)供排D-調(diào)。通過預(yù)設(shè)的多功能接口電路板實現(xiàn)交流變頻調(diào)速、變極數(shù)電動機(jī)微分調(diào)速(256級)、機(jī)械式無級調(diào)速及滑差電機(jī)調(diào)速。

4、遠(yuǎn)程通訊部分

實現(xiàn)了遠(yuǎn)程對機(jī)械抽油井現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、處理、數(shù)字無線傳輸、視頻監(jiān)視并可進(jìn)行調(diào)參等實時控制管理;其運(yùn)行成本較低、工作可靠。

二、現(xiàn)場試驗情況

2004年以來，在渤南油田4口井上進(jìn)行試驗，對測試結(jié)果的準(zhǔn)確性、硬件軟件的可靠性、現(xiàn)場適用性、經(jīng)-濟(jì)可行性等多方面進(jìn)行驗證。

首先進(jìn)行了液面測試準(zhǔn)確性標(biāo)定，采用實時動液面測試裝置和井岡山回聲儀同時監(jiān)測同一口井動液面，在1840米時，兩種儀器的檢測結(jié)果相差30米，能夠滿足生產(chǎn)要求。下圖為反射波回放結(jié)果，豎線標(biāo)示的是自動解釋的液面回波位置。

其次對系統(tǒng)穩(wěn)定性和適應(yīng)性進(jìn)行了評價。實施5口井。因為地層滲透率低(10-3010-3μm2 )，產(chǎn)能低下，抽油系統(tǒng)在采取了小泵深抽、長沖程、慢沖次、油管錨定、油桿扶正、地面拖動系統(tǒng)改造等優(yōu)化措施后，系統(tǒng)效率低、供排不D-調(diào)問題沒有從根本上消除。

以上參數(shù)是在檢泵后不久，泵況較好、沒有磨損時的數(shù)據(jù)。平均動液面1780 m，平均泵掛深度1800m，泵掛深度與動液面深度基本持平，反映了低滲透油田固有規(guī)律，依靠降低流動壓力，放大生產(chǎn)壓差提高產(chǎn)液量的潛力非常有限，平均泵效34.4 %。深井泵供液不足的現(xiàn)象非常普遍。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計規(guī)律，新投深井泵在供液不足條件下一般在6個月左右出現(xiàn)較為嚴(yán)重的漏失，油井產(chǎn)液量下降，動液面回升，泵效及系統(tǒng)效率持續(xù)下降到一個低水平點(diǎn)后趨于穩(wěn)定。

應(yīng)用智能采油技術(shù)后，對控制程序進(jìn)行了初始化，并根據(jù)有桿泵對最低沉沒度要求，設(shè)置沉沒度100-200米。油井在閉環(huán)控制系統(tǒng)的作用下，測試動液面，將實際沉沒度(La)與設(shè)定沉沒度(Lp)對比，當(dāng)La小于Lp時，降低沖次;反之亦然。試驗涉及的5口井，沖次下調(diào)1-2沖/min左右，動液面穩(wěn)定在1700米左右。下圖為5-11-1試驗前后示功圖對比。

試驗前示功圖 試驗后示功圖

動液面: 1854m 動液面: 1705m

最大載荷:79.7KN 最大載荷:56.0KN

最小載荷:30.9KN 最小載荷:35.6KN

三、效果分析

通過在4口油井上試驗，見到如下效果。

1、通過智能控制，深井泵沉沒度保持在200~300米范圍內(nèi)，在總產(chǎn)量穩(wěn)定的前提下，實現(xiàn)了供排D-調(diào)。

2、沖次下降，泵充滿程度提高，泵效提高了17.3%。沖擊載荷下降，平衡度提高，機(jī)、桿、泵的運(yùn)行狀態(tài)得到改善。

3、單井日節(jié)電43.7KWh,平均系統(tǒng)效率提高了10.8%。

智能閉環(huán)采油控制系統(tǒng)效果分析

四、結(jié)論

1、有桿泵智能采油技術(shù)設(shè)計思路正確，關(guān)鍵技術(shù)先進(jìn)，設(shè)備性能可靠，有較好的投資效益。

2、該技術(shù)整合了自動、信息、智能等多學(xué)科的新成果，是有桿采油系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)的新發(fā)展。生產(chǎn)過程中，通過系統(tǒng)在線的不斷調(diào)整，使有桿泵沉沒度始終保持在合理的范圍內(nèi)，最大限度挖掘油層潛力，使供排不D-調(diào)的矛盾得到較好解決。

3、建立的動液面回波的識別模型與計算方法以及配套的計算控制軟件經(jīng)-實踐證明方法正確、準(zhǔn)確度高。

4、實驗認(rèn)為，該技術(shù)對低滲透油田提高系統(tǒng)效率，延長檢泵周期，節(jié)約電能都將起到很好作用。