专利名称：抽油井液位测量系统、测量方法及抽油井采油工艺综合控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抽油井液位测量系统、 一种抽油井液位测量方法和一 种抽油井采油工艺综合控制系统。
背景技术：
我国石油工业广泛使用抽油井，井下液面深度测量是分析泵效及折算 井底流压，分析油井产能的必测参数，是改善采油工艺和提高采油过程的 自动化和智能化水平的关键。受测量条件限制，抽油井液位测量一般采用 声波法。声波法的两个关键问题是测量采用的硬件设备和相应的测量计算 方法。硬件设备包括声发射装置、接收装置等其他辅助控制装置。测量计 算方法包括套管环隙内声速计算、液面回波的识别以及到达井口时刻的确 定。鉴于液位测量的重要性，我国投入了相当大的人力和物力进行了深入 研究，也取得了一些有益成果，但因油井开采自身的特殊性，目前我国的 抽油井液位测量技术仍停留在较低的水平上，主要还是通过爆炸声源(子 弹爆炸)产生大功率声激励信号，利用接收器接收回波信号，人为地借助 于接箍波估算套管环隙内声速，通过简单的硬低通滤波识别液面回波，然 后通过阈值法粗略地确定液面回波到达时刻。由于爆炸声源功率大但能量 有限，以及受人为因素的影响和估算方法的不足，现有抽油井液位测量方 法和测量装置的测量误差大，探测能力低，操作不便，无法完成自动测量， 引入的火工品也存在安全隐患。因此亟需提供一种安全、可靠、快速、方 便、自动、精确的抽油井液位测量系统和测量方法。此外，还需要在可控 测量系统的基础上，构建出一种适合在线控制的抽油井采油工艺综合控制
6系统。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的是提供一种抽油井液位测量系统、 测量方法及抽油井采油工艺综合控制系统。
根据本发明的抽油井液位测量系统包括声激励装置，其用于发射持 续时间可控的声激励，以及用于抽吸气体和加压储存气体；与外界空气隔 绝的放气流体通路，其用于将声激励装置发射的声激励传送引导到套管环 隙内；与外界空气隔绝的吸气流体通路，通过它可使得声激励装置从套管 环隙内抽吸气体；传感器，其被设置成在声激励发射时不会受到声激励的 直接冲击且能接收回波的位置处，用于探测压力；以及本地控制处理单元， 其用于控制声激励装置、放气流体通路、吸气流体通路和传感器，使得可 向套管环隙内发射持续时间可控的声激励和从套管环隙内抽吸气体，同时 接收、存储和处理从传感器采集回的数据。
在抽油并液位测量系统的一个实施例中，抽油井液位测量系统还包括 显示装置，所述显示装置用于显示液位测量数据和处理结果。
在抽油井液位测量系统的一个实施例中，抽油井液位测量系统还包括 远程控制处理单元，所述远程控制处理单元可与本地控制处理单元通信， 和/或直接控制声激励装置、放气流体通路、吸气流体通路和传感器。
在抽油井液位测量系统的一个实施例中，放气流体通路和吸气流体通 路共用井口连接装置，所述井口连接装置用于与井口连接部分密封流体连 通。
在抽油井液位测量系统的一个实施例中，井口连接装置设有传感器安 装口 ，所述传感器安装口设置成使传感器在声激励发射时不会受到声激励 的直接冲击同时又可探测到回波。
在抽油井液位测量系统的一个实施例中，声激励装置采用的是气体压縮装置。
根据本发明的抽油井液位测量方法，包括以下步骤(1)控制处理单 元控制声激励装置通过与外界空气隔绝的吸气流体通路从套管环隙内抽吸 气体，并压縮存储在声激励装置中；(2)控制处理单元控制声激励装置通 过与外界空气隔绝的放气流体通路向套管环隙内发射持续时间为tl的声激 励，同时控制传感器同步采集存储一段时间t2内的回波数据；(3)在第一 次声发射的数据采集完成之后，控制处理单元控制声激励装置通过与外界 空气隔绝的放气流体通路再次向套管环隙内发射持续时间为t3的声激励， 同时控制传感器同步采集存储一段时间t4内的回波数据；以及(4)通过控 制处理单元对采集数据进行处理，计算出套管环隙内的声速和液面回波到 达井口的时刻，最终获得抽油井液位。
在抽油井液位测量方法的一个实施例中，tl=0-2s， t3^0.5s;或tl》 0.5s， t3=0-2s。
在抽油井液位测量方法的一个实施例中，优选t2《30s， t4《30s。
在抽油井液位测量方法的一个实施例中，tl=0-2s， 0.5s《t3《t4;或 0.5s《tl《t2， t3=0-2s。
在抽油井液位测量方法的一个实施例中，在步骤(2)和(3)之间还 可包括以下步骤控制处理单元控制声激励装置通过与外界空气隔绝的吸 气流体通路从套管环隙内抽吸气体，并压縮存储在声激励装置中，从而为 声激励装置补充气体。
根据本发明的抽油井采油工艺综合控制系统，包括抽油井液位测量 系统，其用于测量抽油井液位；抽油机工作控制装置，其用于控制抽油井 的工作过程；位移测量装置，其用于测量抽油井的抽油机冲程；以及力测 量装置，其用于测量抽油机抽吸力；所述抽油井液位测量系统、抽油机工 作控制装置、位移测量装置和力测量装置之间可以以无线或有线方式通信， 所述抽油井工作控制装置根据抽油井液位测量系统测量的油井液位、位移
8测量装置测量的抽油机冲程、力测量装置测量的抽油机抽吸力控制抽油井 的工作过程。
声发射和接收装置利用现代电子技术能实现本地自动控制或远程自动 控制，无火工品的引入，整个测量过程可靠迅速。两次声发射的方法的采 用克服了传统方法的探测能力差，操作不便，存在安全隐患，测量精度低 等缺点，极大地提高了液位测量的自动化程度，为釆油工艺的整体优化和 远程无线测量提供了条件。
图1示意性地示出了根据第一实施例的抽油井液位测量系统； 图2示意性地示出了根据第二实施例的抽油井液位测量系统； 图3示意性地示出了根据第三实施例的抽油井液位测量系统； 图4示意性地示出了根据第四实施例的抽油井液位测量系统； 图5示意性地示出了根据第一实施例的井口连接装置； 图6示意性地示出了根据第二实施例的井口连接装置； 图7示意性地示出了根据第三实施例的井口连接装置；以及 图8示意性地示出了根据本发明的抽油井采油工艺综合控制系统。
具体实施例方式
下面，结合附图详细地描述根据本发明的抽油井液位测量系统、测量 方法和抽油井采油工艺综合控制系统。应当理解，为了清楚起见，附图并 未按比例绘制，且附图仅用于目的，而非限制目的。
抽油井液位测量的两个关键问题是，抽油井套管环隙内声速的确定和 液面回波到达井口时刻的确定。显然，套管环隙内声速和液面回波到达时 刻确定得越准确，抽油井液位测量结果越精确、越可靠。
传统的子弹爆炸产生的声激励为脉冲信号，以此为基础的测量方法属
9于脉冲测距。脉冲测距法的最大测量距离主要取决于能被准确检测的回波强度。距离越远，回波信号越弱，弱到不能被准确接收的临界点时所对应的距离就是最大测量距离。根据脉冲测距原理，在一定的噪声水平下，发射功率越大，脉冲宽度越宽，测量距离越远。然而，对于一般的测量系统来说，发射功率是一定的，因此，增大发射脉冲宽度即持续时间是提高测量距离的有效方法。但不幸的是，子弹爆炸声激励的发射时间实际中是不可控的。
根据以上分析，对于抽油井液位测量来说，若能采用可控声源代替传统的子弹爆炸声源，则可通过适当地增加声激励的持续时间增大发射信号的能量，使返回的液面回波的强度增大，以提高探测能力。但根据工程经验和现场实验发明人发现，声激励的持续时间也不宜选得太长，否则液面回波加长，不利于液面回波的提取。另一方面，根据工程经验和现场实验发明人还发现，声激励持续时间越短，接箍波越清晰，越有利于声速的准确确定。为此，本发明提出了一种利用可控声源的两次声发射的抽油井液位测量方法，即在给定的时间间隔内分别向井下发射一次较短持续时间的声激励和一次较长持续时间的声激励。较短持续时间的声激励用于确定套管环隙内的声速，较长持续时间的声激励用于获得较强的液面回波，以准确确定液面回波到达井口时刻和提高实际探测能力。两次声发射的时间间隔不宜选得太大，也不宜太小。太大使得两次测量条件不匹配，得到的液
位是不可靠的；太小又会使两次测量间存在干扰的可能。两次测量间隔可
根据实际情况选择。在短的时间间隔内，套管环隙内的气体介质特性基本保持不变，从而可认为声速也基本保持不变。
此外，根据采油工艺，采油过程中一般不允许向套管环隙内注入空气或其他易引起危险的气体。在这种要求下，提出了压缩井气射流声发射的技术方案，即，在液位测量之前，先从套管环隙内抽吸气体压縮存储在声激励发射装置中，测量时再利用该气体向套管环隙内发射声激励，整个测
10量过程没有引入外界气体，测量过程安全可靠。
显然，较短持续时间的声激励和较长持续时间的声激励有两种发射顺序先发射较短持续时间的声激励，再发射长持续时间的声激励；先发射较长持续时间的声激励，再发射短持续时间的声激励。两种发射顺序根据现场测量条件确定。但一般优选前者，因为在这种情况下，短持续时间的声激励对套管环隙内的声波传播条件影响小，使得短持续时间的声激励测量过程中和长持续时间的声激励测量过程中的测量条件相匹配；短持续时间的声激励消耗的气量小，使得在某些情况下声激励发射装置中剩下的气体仍可按所需的压强发射长持续时间的声激励，从而不需马上从套管环隙内抽气，简化了测量过程。
根据大量现场实验分析，短持续时间的声激励的持续时间为0 - 2s较合适，此时能够获得良好的接箍波。长持续时间的声激励的持续时间实际中需根据抽油井液位测量的难易程度确定， 一般应选为0.5s以上。
两次声发射的时间间隔根据测量要求和实际情况确定，只要使第二次声发射是在前次声发射的数据采集完成之后即可。
下面，根据上述思想，结合本发明构建的抽油井液位测量系统详细地描述两次声发射测量方法的具体实现过程。
在两次声发射的液位测量方法的基础上，根据上述采油工艺的要求和现场实际情况，构建了一种抽油井液位测量系统。图1示出了根据第一实施例的抽油井液位测量系统1。图5示出了的井口连接装置9的第一种实施方式。下面，参看图1和图5对抽油井液位测量系统的第一实施例进行详细描述。
抽油井液位测量系统1包括声激励装置2、本地控制处理单元3、远程控制处理单元4、第一段放气通道5、放气控制装置6、第二段放气通道5，、第一段吸气通道7、吸气控制装置8、第二段吸气通道7'、井口连接装置9和传感器10。声激励装置2通过放气通道5和5'、放气控制装置6与
ii位于大致圆筒状的井口连接装置9端部处的放气口 96流体密封连通，用于向位于抽油井套管12与油管13之间的套管环隙14发射声激励，如图1中的箭头21所示。放气控制装置6以有线或无线方式根据本地控制处理单元3的指令或根据远程控制处理单元4的指令控制声激励的发射(包括发射持续时间)。而且，本领域的普通技术人员可以理解，放气控制装置6也可与声激励装置2 —体形成或集成到声^[励装置2中，此时第一段放气通道5和第二段放气通道5'可形成一体。
同时，声激励装置2通过吸气通道7和7'、吸气控制装置8与位于井口连接装置9侧面的吸气口 95流体密封连通，用于从抽油井的套管环隙14中吸气，如图1中的箭头22所示，并将吸取的气体压縮存储在声激励装置2中，以备向套管环隙14发射声激励之用。
井口连接装置9通过连接部分94与井口连接部分11密封连接，井口连接部分11固定在抽油井上且与套管环隙14相通。传感器10密封性地安装在井口连接装置9的传感器安装口 92中，用于探测套管环隙14内的压力。本地控制处理单元3除了控制放气控制装置6外，还对吸气控制装置8、传感器10和声激励装置2进行控制，实现声激励装置2的发射、吸气等操作以及传感器的采集操作。类似地，吸气控制装置8也可与声激励装置2一体形成或集成到声激励装置2中，此时第一段放气通道7和第二段放气通道7'可形成一体。
如图1所示，在放气控制装置6打开的情况下，可形成声激励装置2-第一段放气通道5 -放气控制装置6 -第二段放气通道5'-放气口 96 -井口连接装置9的空腔97 -井口连接部分11 -套管环隙14的流体通路。在吸气控制装置8打开的情况下，可形成套管环隙14 -井口连接部分11 -井口连接装置9的空腔97 -吸气口 95 -第二段吸气通道7，-吸气控制装置8-第一段吸气通道7-声激励装置2的流体通路。在此，前者称为放气流体通路，后者称为吸气流体通路。两条流体通路均与外界空气隔绝。此外，本地控制单元3还可与远程控制处理单元4通信，，将采集数据和处理结果等信息传送到远程控制处理单元4，以备査询和使用。本地控制处理单元3可设置显示屏，从而现场也可査询采集结果和处理结果。
图2示出了根据第二实施例的抽油井液位测量系统1A。为了简单起见，省去了与第一实施例相同的部分和相应的描述。第二实施例与第一实施例的不同之处在于声激励装置2A、放气通道5A和5A'、放气控制装置6A、吸气通道7A和7A'、吸气控制装置8A和井口连接装置9A的一部分密封放置在密闭壳体20A中。应至少使井口连接装置9A的连接部分94A暴露在壳体20A之外，以便与井口连接部分ll密封连接。此时，可省去第二段吸气通道7A，，并可将吸气口 95A加工成一个或多个通孔即可。在这种情况下，放气流体通路保持不变，吸气流体通路变为套管环隙14-井口连接部分11 _井口连接装置9A的空腔97A -吸气口 95A -壳体20A的内腔20A，-第二段吸气通道7A，-吸气控制装置8A -第一段吸气通道7A-声激励装置2;或套管环隙14 -井口连接部分11 -井口连接装置9A的空腔97A -吸气口 95A -壳体20A的内腔20A，-吸气控制装置8A -第一段吸气通道7A -声激励装置2A。
图3示出了根据第三实施例的抽油井液位测量系统1B。为了简单起见，
同样省去了与第一实施例相同的部分和相应的描述。第三实施例与第二实施例的不同之处在于对第二实施例中的井口连接装置9A进行了变化，且使传感器10B在这种情况下设置在外壳20B上。此时，井口连接装置至少保留井口连接部分94B。在至少保留有足以放置传感器10B的一部分主体部分93B的情况下，传感器10B也可设在主体部分93B上。显然，本领域的普通技术人员可以理解，传感器10B甚至可放置在声激励装置20B、放气控制装置6B上，只要传感器10B能够探测到壳体20B的内腔20B'内的压力即可。也可省去第二段放气通道5B，和第二段吸气通道7B'。在这种情况下，放气流体通路变为声激励装置2B-第一段放气通道5B-放气控制装置6B -第二段放气通道5B，-壳体20B的内腔20B，-井口连接装置9B的空腔97B -井口连接部分11 -套管环隙14;或声激励装置2B -第一段放气通道5B -放气控制装置6B -壳体20B的内腔20B，-井口连接装置9B的空腔97B -井口连接部分11 -套管环隙14。吸气流体通路变为套管环隙14 -井口连接部分11 -井口连接装置9B的空腔97B -壳体20B的内腔20B'-第二段吸气通道7B' _吸气控制装置8B -第一段吸气通道7B -声激励装置2B;或套管环隙14 -井口连接部分11 -井口连接装置9B的空腔97B -壳体20B的内腔20B'-吸气控制装置8B -第一段吸气通道7B -声激励装置2B。
图4示出了根据第四实施例的抽油井液位测量系统1C。为了简单起见，同样省去了与第一实施例相同的部分和相应的描述。第四实施例与第三实施例的不同之处在于对第三实施例中的壳体20B进行了改变，仅使放气通道5C和5C，、吸气通道7C和7C，、放气控制装置6C、吸气控制装置8C密闭放置在壳体20C内。此时，显然也可省去第二段放气通道5C'和第二段吸气通道7C，。在这种情况下，放气流体通路和吸气流体通路不变。
应当指出，在第二、三和四实施例中，本地控制处理单元3可设置在壳体20A、 20B和20C上、内或外。传感器IOA、 10B和10C也不必按如上所述的方式设置，只要使传感器能探测到声激励的回波即可。此外，由于实际中不需要对吸气进行精确控制，只需在进行下次测量之前完成吸气即可，因此，在某些情况下可以省去吸气控制装置和吸气通道。另外，也可将放气控制装置和吸气控制装置与声激励装置集成一体。甚至在某些情况下还可将放气通道和吸气通道与声激励装置集成一体。
根据以上所述，抽油井液位测量方法具体如下(1)本地和或远程控制处理单元控制声激励装置通过与外界空气隔绝的吸气流体通路从套管环隙内抽吸气体，并压缩存储在声激励装置中；(2)本地和/或远程控制处理单元控制声激励装置通过与外界空气隔绝的放气流体通路向套管环隙内发
14射持续时间为tl的声激励，同时控制传感器同步采集存储一段时间t2内的
回波数据；(3)在第一次声发射的数据采集完成之后，本地和/或远程控制处理单元控制声激励装置通过与外界空气隔绝的放气流体通路再次向套管环隙内发射持续时间为t3的声激励，同时控制传感器同步采集存储一段时间t4内的回波数据；(4)通过本地和/或远程控制处理单元或远程控制处理单元对采集数据进行处理，计算出套管环隙内的声速和液面回波到达井口的时刻，最终获得抽油井液位。
在抽油井液位测量方法的第一实施例中，tl=0-2s， t3》0.5s。在抽油井液位测量方法的第二实施例中，tl^0.5s， t3-0-2s。根据抽油井液位的一般深度，传感器的两次采集时间优选为t2《30s， t4《30s。在另一实施例中，tl=0-2s， 0.5s《t3《t4。在又一实施例中，0.5s《tl《t2， t3=0-2s。
根据现场情况，采用可控的气体压縮装置加压气体来产生声激励。该方法原理简单，实现成本低。
下面，参看图5-7描述井口连接装置。图5示出了井口连接装置9的第一实施例。在该实施例中，整体上成大致圆柱形的井口连接装置9包括大致圆筒状主体部分93;大致圆筒状连接部分94，其与主体部分93密封连接或一体形成；贯通的传感器安装口92，其大致垂直于主体部分93的中心轴线23设置在主体部分93上或一体形成，供安装传感器10用；贯通的吸气口 95，其设置在主体部分93上或一体形成，用于与吸气通道7'流体连通；大致平坦的端盖91，其密封设置在主体部分93与连接部分94相反的端部处或与该端部一体形成；以及贯通的放气口 96，其设置在端盖91上或一体形成，用于与放气通道5'流体连通，且优选与主体部分93同心设置。
图6示出了根据第二实施例的井口连接装置9D。其与第一实施例不同之处在于传感器安装口 92D与主体部分93D的中心轴线23D成锐角地朝向连接部分94D设置在主体部分93D上或一体形成。从而，当发射声激励
15时，可防止强大的气流直接冲击传感器，同时又能使传感器朝向回波而有利于接收回波。
图7示出了根据第三实施例的井口连接装置9E。其与第一实施例不同之处在于:传感器安装口 92E与放气口 96E并排贯通地设置在端盖92E上。优选使传感器安装口 92E的中心轴线24E平行于主体部分93E的中心轴线23E。类似地，当发射声激励时，可防止强大气流直接冲击传感器10,同时又能使传感器直接朝向回波而有利于接收回波。
在井口连接装置的上述三个实施例中，原则上，吸气口可与主体部分的中心轴线成任意角度设置，但优选使吸气口垂直于主体部分的轴线或与主体部分的中心轴线成锐角地朝向连接部分设置。显然，吸气口也可有利地设置在端盖上。
除了以上实施方式以外，本领域的普通技术人员也可想到传感器安装口的其他设置方式，只要能避开声脉冲的直接冲击同时又不影响回波接收即可。
在本发明提出的抽油井液位测量系统的基础上，本发明又提出了一种抽油井采油工艺综合控制系统。如图8所示，抽油井采油工艺综合控制系
统100包括根据本发明的抽油井液位测量系统1 (或1A; 1B; 1C)，其
用于测量抽油井液位；抽油机工作控制装置101，其用于控制抽油井的工作过程；位移测量装置102，其用于测量抽油机冲程；以及力测量装置103，其用于测量抽油机抽吸力。它们之间可以以无线或有线方式通信。抽油井工作控制装置101根据抽油井液位测量系统1测量的油井液位、位移测量装置102测量的抽油机冲程、力测量装置103测量的抽油机抽吸力控制抽油井的工作过程，优化采油工艺。
1权利要求
1. 一种抽油井液位测量系统(1；1A；1B；1C)，包括声激励装置(2；2A；2B；2C)，其用于发射持续时间可控的声激励，以及用于抽吸气体和加压储存气体；与外界空气隔绝的放气流体通路(2-5-6-5’-96-97-11-14；2A-5A-6A-5A’-96A-97A-11-14；2B-5B-6B-5B’-20B’-97B-11-14；2C-5C-6C-5C’-20C’-97C-11-14)，其用于将声激励装置(2；2A；2B；2C)发射的声激励传送引导到套管环隙(14)内；与外界空气隔绝的吸气流体通路(14-11-97-95-7’-8-7-2；14-11-97A-95A-20A’-7A’-8A-7A-2A；14-11-97B-20B’-7B’-8B-7B-2B；14-11-97C-20C’-7C’-8C-7C-2C)，通过它可使得声激励装置(2；2A；2B；2C)从套管环隙(14)内抽吸气体；传感器(10；10A；10B；10C)，其被设置成在声激励发射时不会受到声激励的直接冲击且能接收回波的位置处，用于探测压力；以及本地控制处理单元(3)，其用于控制声激励装置(2；2A；2B；2C)、放气流体通路(2-5-6-5’-96-97-11-14；2A-5A-6A-5A’-96A-97A-11-14；2B-5B-6B-5B’-20B’-97B-11-14；2C-5C-6C-5C’-20C’-97C-11-14)、吸气流体通路(14-11-97-95-7’-8-7-2；14-11-97A-95A-20A’-7A’-8A-7A-2A；14-11-97B-20B’-7B’-8B-7B-2B；14-11-97C-20C’-7C’-8C-7C-2C)和传感器(10；10A；10B；10C)，使得可向套管环隙(14)内发射持续时间可控的声激励和从套管环隙(14)内抽吸气体，同时接收、存储并处理从传感器(10，10A，10B，10C)采集回的数据。
2. 如权利要求1所述的抽油井液位测量系统(1; 1A; 1B; 1C)，其 特征在于，还包括显示装置，所述显示装置用于显示液位测量数据和处理结果。
3.如权利要求1至2中任一所述的抽油井液位测量系统(1; 1A; 1B; 1C)，其特征在于，还包括远程控制处理单元(4)，所述远程控制处理单元 (4)可与本地控制处理单元(3)通信，和/或直接控制声激励装置(2; 2A;2B; 2C)、放气流体通路(2 - 5 - 6 - 5， - 96 - 97 - 11 - 14; 2A - 5A - 6A -5A， - 96A - 97A - 11 - 14; 2B - 5B - 6B - 5B， - 20B， - 97B - 11 - 14; 2C -5C-6C-5C，-20C，-97C-11-14)、吸气流体通路(14-11-97-95 -7，-8-7-2; 14-11 - 97A-95A-20A, - 7A， - 8A-7A-2A; 14-11 -97B - 20B， - 7B'-犯-7B - 2B; 14 - 11 - 97C - 20C， - 7C， - 8C - 7C -2C)和传感器(10; 10A; 10B; IOC)。
4. 如权利要求1所述的抽油井液位测量系统(1; 1A; 1B; 1C)，其特征在于，所述放气流体通路(2 - 5 - 6 - 5， - 96 - 97 - 11 - 14; 2A - 5A -6A - 5A， - 96A - 97A - 11 - 14; 2B - 5B - 6B - 5B， - 20B， - 97B - 11 -14; 2C - 5C - 6C - 5C， - 20C， - 97C - 11 - 14)和所述吸气流体通路(14 -11 - 97 - 95 - 7， - 8 - 7 - 2; 14 - 11 - 97A - 95A - 20A， - 7A， - 8A - 7A -2A; 14-11 - 97B-20B，-7B，-8B-7B-2B; 14 - 11 - 97C - 20C， - 7C， -8C-7C-2C)共用井口连接装置(9， 9D， 9E; 9A; 9B; 9C)，所述井口连接装置(9， 9D， 9E; 9A; 9B; 9C)用于与井口连接部分(11)密封流体连通。
5. 如权利要求4所述的抽油井液位测量系统(1; 1A)，其特征在于， 所述井口连接装置(9; 9D; 9E)设有传感器安装口 (92; 92D; 92E)，所 述传感器安装口 (92; 92D; 92E)设置成使传感器(10A; 10B)在声激励 发射时不会受到声激励的直接冲击同时又可探测到回波。
6. 如权利要求1所述的抽油井液位测量系统(1; 1A; IB; 1C)，其 特征在于，所述声激励装置(2; 2A; 2B; 2C)是气体压縮装置。
7. —种抽油井液位测量方法，包括以下步骤(1) 控制处理单元(3; 4)控制声激励装置(2; 2A; 2B; 2C)通过 与外界空气隔绝的吸气流体通路(14- 11 -97-95 -7'-8-7-2; 14-11 -97A - 95A - 20A， - 7A， - 8A - 7A - 2A; 14 - 11 - 97B - 20B， - 7B， - 8B -7B - 2B; 14 - 11 - 97C — 20C， - 7C， - 8C - 7C - 2C)从套管环隙(14) 内抽吸气体，并压縮存储在声激励装置(2; 2A; 2B; 2C)中；(2) 控制处理单元(3; 4)控制声激励装置(2; 2A; 2B; 2C)通过 与外界空气隔绝的放气流体通路(2 - 5 - 6 - 5， - 96 - 97 - 11 - 14; 2A - 5A -6A - 5A， - 96A - 97A - 11 - 14; 2B - 5B - 6B - 5B， - 20B， - 97B - 11 -14; 2C-5C-6C-5C，-20C，-97C-11-14)向套管环隙(14)内发射持续时间为tl的声激励，同时控制传感器(10; 10A; 10B; 10C)同步采集 存储一段时间t2内的回波数据；(3) 在第一次声发射的数据采集完成之后，控制处理单元(3; 4)控 制声激励装置(2; 2A; 2B; 2C)通过与外界空气隔绝的放气流体通路(2 -5 - 6 - 5， - 96 - 97 - 11 - 14; 2A - 5A - 6A - 5A, - 96A - 97A - 11 - 14;2B - 5B - 6B - 5B， - 20B， - 97B - 11 - 14; 2C - 5C - 6C - 5C， - 20C， - 97C -11 - 14)再次向套管环隙(14)内发射持续时间为t3的声激励，同时控制传感器(10; 10A; 10B; 10C)同步采集存储一段时间t4内的回波数据;以及(4) 通过控制处理单元(3; 4)对采集数据进行处理，计算出套管环 隙(14)内的声速和液面回波到达井口的时刻，最终获得抽油井液位。
8. 如权利要求7所述的抽油井液位测量方法，其特征在于，tl =0 - 2s，t3^0.5s;或tlX).5s， t3=0-2s。
9. 如权利要求7所述的抽油井液位测量方法，其特征在于，优选t2《 30s, t4《30s。
10. 如权利要求7所述的抽油井液位测量方法，其特征在于，tl=0 - 2s， 0.5s《t3《t4;或0.5s《tl《仏t3=0-2s。
11. 如权利要求7至10中任一所述的抽油井液位测量方法，其特征在于，在步骤(2)和(3)之间还可包括以下步骤控制处理单元(3; 4) 控制声激励装置(2; 2A; 2B; 2C)通过与外界空气隔绝的吸气流体通路 (14 - 11 - 97 - 95 - 7' - 8 - 7 - 2; 14 - 11 - 97A - 95A - 20A， - 7A， - 8A -7A-2A; 14 - 11-97B - 20B'- 7B'- 8B - 7B - 2B; 14 - 11 - 97C - 20C， -7C'-8C-7C-2C)从套管环隙(14)内抽吸气体，并压缩存储在声激 励装置(2; 2A; 2B; 2C)中，从而为声激励装置(2; 2A; 2B; 2C)补 充气体。
12. —种抽油井采油工艺综合控制系统(100)，包括如权利要求1 至6中任一所述的抽油井液位测量系统(1; 1A; 1B; 1C)，其用于测量抽 油井液位；抽油机工作控制装置(101)，其用于控制抽油井的工作过程； 位移测量装置(102)，其用于测量抽油井的抽油机冲程；以及力测量装置(103)，其用于测量抽油机抽吸力；抽油井液位测量系统(1; 1A; 1B; 1C)、抽油机工作控制装置(101)、位移测量装置(102)和力测量装置(103) 之间可以以无线或有线方式通信，所述抽油井工作控制装置(101)根据抽 油井液位测量系统(l; 1A; 1B; 1C)测量的油井液位、位移测量装置(102) 测量的抽油机冲程、力测量装置(103)测量的抽油机抽吸力控制抽油井的 工作过程。
全文摘要
本发明涉及一种抽油井液位测量系统、一种抽油井液位测量方法和一种抽油井采油工艺综合控制系统。抽油井液位测量系统包括声激励装置、与外界空气隔绝的放气流体通路、与外界空气隔绝的吸气流体通路、传感器以及本地控制处理单元。抽油井液位测量方法包括步骤控制处理单元控制声激励装置从套管环隙内抽吸气体；控制处理单元控制声激励装置向套管环隙内发射持续时间为t1的声激励；在第一次声发射的数据采集完成之后，控制处理单元控制声激励装置再次向套管环隙内发射持续时间为t3的声激励；以及通过控制处理单元对采集数据进行处理，计算出抽油井液位。两次声发射的方法克服了传统方法探测能力差，操作不便，存在安全隐患，测量精度低等缺点。
文档编号E21B47/04GK101469609SQ20071030233
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者绪 周, 李枝梅, 王维光 申请人:李枝梅;王维光