天然气井自动液面测试仪的制作方法

本实用新型属于石油测井技术领域，涉及一种天然气井自动液面测试仪，尤其涉及高压力、含硫井及无供电电源和低温环境的井况的天然气井自动液面测试仪。

背景技术：

天然气井在中后期随着地层压力降低，气流减小井底积液增多。为了实现高效的采气需要定期排水，但排水前需要确定液面高度。因此液面的深度确定尤其重要。

目前国内外市场上，只有便携式的手动天然气井液面测试仪，并无天然气井自动液面测试仪。便携式手动天然气井液面测试仪，需要人为干预才能进行液面测试和分析，存在测试不方便、测试效率低下，且不能实时地进行液面测试、数据远程传输等缺点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种天然气井自动液面测试仪，以达到无需人为干涉、测试方便和实时测试的效果。

为了解决以上的技术问题，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种天然气井自动液面测试仪，其特别之处在于：包括供电组件和控制箱体，上述控制箱体内部设置有击发体组件和控制单元；上述控制箱体侧壁上设置有排气接头和进气接头；上述进气接头和待测井口连通；上述供电组件通过线缆和控制箱体中的控制单元连接；

上述击发体组件包括微音器组件、五通接头体、主电磁阀、气仓、放气电磁阀、井口压力变送器、气仓压力变送器、温度变送器和排气钢管；

上述主电磁阀、气仓、放气电磁阀和排气钢管依次连接；上述微音器组件与主电磁阀通过五通接头体的两个接口连通；

上述五通接头体的另外三个接口分别与进气接头、温度变送器和井口压力变送器连接；所述井口压力变送器采集井口压力；

上述气仓压力变送器设置于气仓上，采集气仓的压力；

上述排气钢管和排气接头连接；

上述控制单元的输入端分别和微音器组件的输出端、井口压力变送器的输出端、气仓压力变送器的输出端以及温度变送器的输出端连接；上述控制单元的输出端分别与主电磁阀和放气电磁阀连接。

上述的微音器组件包括转接筒、片状微音器、密封塞、微音器法兰和安装柱，上述密封塞和片状微音器固定于微音器法兰内，片状微音器的信号输出端和密封塞连接，上述转接筒的一端和安装柱通过微音器法兰连接，上述转接筒的另一端和五通接头体连接。

为了实现可靠的密封性能，上述微音器法兰包括内孔；微音器法兰连接处用金属平垫片进行密封；上述微音器法兰内孔注满硅脂。

为了能够测量无供电电源的井况的液面，上述供电组件为太阳能供电组件，上述太阳能供电组件安装于地面上。

为了给仪器加热除冰，还包括与控制单元连接的保温伴热组件；

上述保温伴热组件包括保温层、伴热加热带和伴热带接线盒，上述保温层设置于控制箱体的内表面上；上述伴热加热带缠绕于击发体组件上，上述伴热带接线盒固定在控制箱体的底部；上述伴热加热带的一端和伴热带接线盒连接。通过伴热加热带加热控制箱体，实现了仪器在低温环境的使用要求。

为了使仪器达到防爆隔爆型要求，还包括防爆控制组件；

上述防爆控制组件包括防爆接线盒和防爆控制盒，上述防爆接线盒设置于控制箱体上，上述防爆控制盒设置于控制箱体内部，上述控制单元设置于防爆控制盒内。

为了能够远程监测仪器的测试情况，还包括数据远传组件，上述数据远传组件和控制箱体中的控制单元连接实现数据的远程传输。

上述的主电磁阀、气仓和放气电磁阀通过锥密封管接头连接，主电磁阀、气仓和放气电磁阀的连接处采用金属平垫端面密封结构，在具有腐蚀性气体的井中也有可靠的密封性能，且可长期使用。

为了达到天然气井场防爆要求，上述主电磁阀和放气电磁阀的防爆级别为隔爆型；上述井口压力变送器、气仓压力变送器和温度变送器的防爆级别为本 安型。

还包括仪器架，上述仪器架设置于地面上，上述控制箱体设置于仪器架上。

本实用新型能够自动、实时测试天然气井液面深度，从而实现了对液面深度的动态掌握，为天然气井定期排水及高效采气提供基本的理论依据和措施。

本实用新型的有益效果是：

1、微音器结构独特，灵敏度高，采用多道密封，安全系数高，适用于高低压力的测试。

2、测试静音，控制箱体的独特设计，测试时次声波的产生是靠主电磁阀打开使两种压差碰撞产生，这种结构安全、静音。

3、本实用新型能够在无人值守的情况下自动测试液面深度，密封结构采用金属硬密封且耐硫化氢腐蚀，长期使用安全可靠。

4、本实用新型能够实现远程控制，能够远程监测仪器的测试情况，具有实时测试功能。

附图说明

图1为本实用新型的仪器总体结构示意图。

图2为本实用新型控制箱体结构示意图。

图3为本实用新型击发体组件正视结构示意图。

图4为本实用新型击发体组件侧视结构示意图。

图5为本实用新型微音器组件结构示意图。

其中，1-太阳能供电组件，2-2.5寸井口，3-钢管，4-控制箱体，42-防爆控制盒，43-保温层，44-防爆接线盒，45-击发体组件，46-进气接头，47-伴热带，48-底板，49-伴热带接线盒，410-排气钢管，411-排气接头，451-微音器组件，452-第一卡套接头，453-五通接头体，454-温度变送器，455-主电磁阀，456-锥密封管接头，457-气仓，458-放气电磁阀，459-气仓压力变送器，4510-第二卡套接头，460-井口压力变送器，4511-转接筒，4512-片状微音器，4513-金属平垫片，4514-密封塞，4515-微音器法兰，4516-安装柱，5-尾气排气管，6-仪器架，7-连接电缆，8-数据远传组件。

具体实施方式

本实用新型提供了一种天然气井自动液面测试仪，主要完成对天然气井的 液面深度、自动计算和数据远程传输。主要包括控制箱体、太阳能供电组件、数据远传组件以及保温伴热组件。

下面结合附图对天然气井自动液面测试仪的结构和工作过程进行描述。

如图1所述，天然气井自动液面测试仪中的太阳能供电组件1包括太阳能板、铅酸蓄电池、地埋电池箱、防雨设备箱、支架以及控制器，安装固定于地面上，具体的安装于井场安全区域，同时铅酸电池地埋深度为2米。

2.5寸井口2装入待测井口井口上。控制箱体4与仪器架6用螺栓连接，仪器架6固定于地面上，钢管3将2.5寸井口2与控制箱体4上的进气接头46连接。连接电缆7将太阳能供电组件1、控制箱体4、数据远传组件8连接起来。控制箱体4上的排气接头411与尾气排气管5连通并接入到现场生产管线上。

如图2所述，防爆接线盒44固定于控制箱体4上，控制箱体4内的六个内表面粘接保温层43。防爆控制盒42、击发体组件45及伴热带接线盒49固定在底板48上，底板48安装在控制箱体4内。伴热带缠绕于击发体组件45上。控制单元固定于防爆控制盒42内。为实现仪器低功耗，伴热带采取由温控定时加热的方式。

如图3所述，击发体组件45中，微音器组件451、第一卡套接头452、温度变送器454、井口压力变送器460安装在五通接头体453上；五通接头体453、主电磁阀455、气仓457和放气电磁阀458依次通过锥密封管接头连接，气仓压力变送器459安装在气仓457上。

第一卡套接头452和箱体41上的进气接头46的一端连接，进气接头46的另一端和钢管3连接；放气电磁阀458上设置有第二卡套接头4510，该第二卡套接头4510和排气钢管410的一端连接，排气钢管410的另一端和排气接头411的一端连接，排气接头411的另一端和尾气排气管连接。

如图4所述，微音器组件451包括转接筒4511、微音器法兰4515、片状微音器4512和密封塞4514，片状微音器4512通过螺钉固定于微音器法兰内4515，其信号输出端和密封塞4514连接；法兰连接处采用金属平垫片4513进行密封；

转接筒4511的一端通过螺栓与微音器法兰4515的一端连接，微音器法兰4515的另一端通过螺栓与安装柱连接；微音器法兰4514内孔注满硅脂。

结合图1-4对天然气井自动液面测试仪工作过程和方法进行描述：

天然气井自动液面测试仪的测试原理为回音法，采用控制电磁阀释放一定压差的套气作为测试声源和采用高灵度微音器来接收声音信号，来实现天然气井的动液面实时连续、自动测试，数据远传组件实现数据的远程传输。

天然气井自动液面测试仪采用释放套气作为测试声源来测量天然气井液面深度，其工作过程为，放气电磁阀处于关闭状态，然后控制单元控制主电磁阀打开，待测井口内气体进入气仓，处理单元的处理器不断地采集、对比待测井口和气仓压力，当气仓压力与待测井口压力相等时，控制单元控制关闭主电磁阀。收到测试指命后，控制单元打开放气电磁阀放气，当气仓与待测井口压套差为1MPa时，关闭放气电磁阀，然后迅速打开主电磁阀。管内高压气体迅速排向气仓，产生测试声音，微音器接收入射声音。测试声音往井下传播，遇到液面后反射回来，微音器接收反射声音。控制单元根据微音器接收入射声音和反射声音的时间差，来自动计算液面深度。液面深度通过数据远传组件来传到数据控制中心，对数据的实时监测、存储和打印等操作处理。

当测试完成后，控制单元打开放气电磁阀，使气仓内的气体通过排气管线排放到天然气井生产管线上。当气仓与待测井口压差为1MPa时，关闭放气电磁阀，等待下一次测试指令。

仪器低功耗伴热保温实现方式为，当环境温度低于0℃时，控制单元定期加热尾气排管线，同时开启主电磁阀和放气电磁阀，进行放气来吹扫管线，防止管线结冰堵塞。电磁阀保温实现方式为，当温度变送器检测到控制箱体内的温度低于0℃时，立刻启动箱体内伴热带加热，当温度上升到5℃时，停止加热，并设置保温层使仪器内部温度较长时间维持0℃之上。