一种采油井用动液面测试仪的制作方法

[0001]
本发明领域测量仪器领域，具体为一种采油井用动液面测试仪。


背景技术：

[0002]
动液面是抽油井在正常生产时，油管和套管环形空间有一个液面，这个液面就叫动液面。动液面可以用从井口算起的深度表示其位置，也可用从油层中部算起的高度表示其位置，在油井开采过程中，产量和综合效率的最大化是最终目标，而地层的供液能力是制约实现这一目标的根本因素。油井的动液面是反映地层供液能力的一个重要指标，是油田确定合理沉没度、制定合理工作制度的重要依据。通过对动液面的分析，确定泵深、计算井底流压；根据动液面变化，判断油井的工作制度与地层能量的匹配情况；
[0003]
现有技术中，动液面常采用动液面测试仪进行测试，但是，还存在以下问题：
[0004]
1、传统测试仪器未考虑油井套管温度、油井套管宽度、油井套管深度对监测结果造成的影响；
[0005]
2、传统测试仪器采用固定的监测间隔、监测频率以及监测参数，导致出现了监测结果存在部分误差的问题，动液面处于某些位置信号偏弱的问题，检测曲线出现缺失或信号收到干扰的问题；


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于解决上述问题，为此，本发明提供一种采油井用动液面测试仪，其包括：
[0007]
装置载体，其用以承载监测设备；
[0008]
次声波发生装置，其至少包括电磁阀以及微型气泵，所述微型气泵用以向待监测油井套管发射次声波；
[0009]
回波接收装置，其包括一微音器，所述微音器用以接收从所述油井套管内反射回的次声波并产生反射脉冲，将所述反射脉冲信号转换为电信号发送至控制系统；
[0010]
显示装置，其至少包括一触摸显示屏，所述触摸显示屏用以显示实时监测结果，完成信息录入；
[0011]
控制系统，其包括一信息处理器，所述信息处理器包括信息处理模块以及控制模块，所述信息处理模块用以放大所述回声接收装置发出的电信号，并将放大后的电信号进行转换、计算，测出声波传播速度和反射时间，即可测出声源与反射物之间距离，确定所述油井套管内的动液面高度b；所述信息处理模块提供一操作界面窗口，所述操作窗口显示在所述触摸显示屏上，所述操作窗口至少包括一数据填写界面，所述数据填写界面至少包括待监测油井套管直径r、油井套管内温度t、油井套管深度l以及原油粘度p，通过所述操作界面完成信息录入；
[0012]
所述控制模块，其与所述次声波发射装置以及回波接收装置相连接并完成数据交换，其根据所述待监测油井套管直径r、油井套管内温度t、油井套管深度l按照以下公式计
算待监测油井套管的原油开采系数k，并根据所述石油开采系数以及所述原油粘度p判定石油开采等级，
[0013][0014]
其中，ro表示预设油井套管直径r0，t表示油井套管内温度，l表示预设油井套管深度，表示参数，所述控制模块控制所述次声波发生装置以及所述回波接收装置的启动与停止，控制所述次声波发生装置发出的次声波频率以及监测间隔，所述控制模块根据所述油井套管深度l划分所述预监测油井套管的高度区间，同时对于第i次监测，所述控制模块根据第i次监测时动液面高度b
i
所处高度区间以及所述预监测油井对应的石油开采等级采取不同的调节数据对所述次声波发生装置的发射的次声波频率以及监测间隔进行自动化调节，同时，所述控制模块根据动液面变化率v，判断是否出现采油异常或/和装置监测异常。
[0015]
进一步地，所述控制模块，其内部设置有第i原油粘度矩阵fi(fi1，fi2，fi3),其中，fi1表示第i原油粘度区间，fi2表示第i原油矩阵第一对比参数，fi3表示第i原油矩阵第二对比参数，fi2>fi1；所述控制模块确定所述原油开采等级k时，将所述原油粘稠度与所述第i原油粘度矩阵fi(fi1，fi2，fi3)内的数据做对比，若所述原油粘稠度p属于所述第i原油粘度区间fi1，则调用所述第i原油矩阵第一对比参数fi2，第i原油矩阵第二对比参数fi3与所述石油开采系数k做对比，判定待检查油井套管的石油开采等级；
[0016]
若所述石油开采系数k≤fi2，则所述控制模块确定所述待开采油井套管为第一开采等级，所述控制模块设定所述次声波发生装置发射的超声波频率为预设c1值；
[0017]
若fi2<k≤fi3，则所述控制模块确定所述待开采石油油井套管为第二开采等级，所述控制模块设定所述次声波发生装置发射的超声波频率为预设c2值；
[0018]
若k>fi3，则所述控制模块确定所述待开采石油油井套管为第三开采等级，所述控制模块设定所述次声波发生装置发射的超声波频率为预设c3值，c3>c2>c2。
[0019]
进一步地，所述控制模块，其内部设置有第i等级油井套管高度划分矩阵gi(gi1,gi2,gi3)i＝1,2,3,其中，gi1表示第一高度区间系数，gi2表示第二高度区间系数，gi3表示第三高度区间系数，gi1+gi2+gi3＝1，所述控制模块根据所述油井套管深度l划分所述预监测油井套管的高度区间时：
[0020]
若所述预监测油井套管为第i开采等级，所述控制模块选取所述第i油井套管高度划分矩阵gi(gi1,gi2,gi3)内的划分所述预监测油井套管的高度区间，划分第一高度区间为l
×
0.78
×
gi1，划分第二高度区间为l
×
0.78
×
gi2，划分第三高度区间为l
×
0.78
×
gi3，所述第一高度区间小于所述第二高度区间，所述第二高度区间小于所述第三高度区间。
[0021]
进一步地，所述控制模块，其内部设置有第i等级处理矩阵di(di1,di2,di3)，i＝1,2,3,其中di1表示高度处理矩阵di1(di11，di12，di13)，其中，di11表示第一高度区间调节参数，di12表示第二高度区间调节参数，di13表示第三高度区间调节参数，di13>di12>di11,di2表示检查次数处理矩阵di2(di11,di12,di13),
[0022]
所述控制模块根据所述待开采油井套管的石油开采等级确定所述次声波发生装置发射的次声波频率时，进行所述第i次检查前，所述控制模块根据第i-1次检测时油井套管动液面高度b
i-1
、待监测油井套管采油等级以及第i等级处理矩阵di(di1,di2,di3)判定
所述第i次检测时所述次声波发生装置发射的次声波频率，判定时，
[0023]
若第i-1次检测时油井套管动液面高度b
i-1
，处于第一高度区间内，则所述控制模块控制第i次检查时所述次声波发生装置发射的次声波频率为c1+di13；
[0024]
若第i-1次检测时油井套管动液面高度b
i-1
，处于第二高度区间内，则所述控制模块控制第i次检查时所述次声波发生装置发射的次声波频率为c1+di12；
[0025]
若第i-1次检测时油井套管动液面高度b
i-1
，处于第三高度区间内，则所述控制模块控制第i次检测时所述次声波发生装置发射的次声波频率为c1-di11。
[0026]
进一步地，其内部设置有第i等级监测间隔矩阵ji(ji1,ji2,ji3),其中，ji1表示第一高度区间矩阵，ji2表示第二高度区间矩阵，ji3表示第三高度区间矩阵，对于第n高度区间矩阵jin(jin1，jin2，jin3)，jin1>jin2>jin3，n＝1，2，3，jin1表示第一预设间隔，jin2表示第二预设间隔，jin3表示第三预设间隔，所述控制模块根据预监测油井套管的石油开采等级确定初始调节间隔，若所述预监测油井套管的石油开采等级为第一开采等级，所述调节模块控制所述次声波发生装置的监测间隔为预设值t1，若所述预监测油井套管的石油开采等级为第二开采等级，所述调节模块控制所述次声波发生装置的监测间隔为预设值t2，若所述预监测油井套管的石油开采等级为第三开采等级，所述调节模块控制所述次声波发生装置的监测间隔为预设值t3，并根据所述第i等级监测间隔矩阵ji(ji1,ji2,ji3)以及动液面所处高度实时调节所述监测间隔。
[0027]
进一步地，所述控制模块，其调节所述次声波发生装置的监测间隔时，对于第i次监测，所述控制模块根据第i-1次监测时动液面高度b
i-1
确定监测间隔，
[0028]
若第i-1次监测时动液面高度b
i-1
处于所述第一高度区间，则所述控制模块控制第i次监测与所述第i-1次监测的间隔时间为t1+jin1；
[0029]
若第i-1次监测时动液面高度b
i-1
处于所述第一高度区间，则所述控制模块控制第i次监测与所述第i-1次监测的间隔时间为t1＝jin2；
[0030]
若第i-1次监测时动液面高度b
i-1
处于所述第一高度区间，则所述控制模块控制第i次监测与所述第i-1次监测的间隔时间为t1-(jin1+jin2)。
[0031]
进一步地，所述控制模块，其实时记录每次监测的数据，并计算所述动液面在所述第一高度区间、第二高度区间以及第三高度区间的动液面平均变化率v0，生成液面变化率矩阵v0(v01,v02,v03)，其中，v01表示第一高度区间内动液面平均变化率，v02表示第二高度区间内动液面平均变化率，v03表示第三高度区间内动液面平均变化率。
[0032]
进一步地，所述控制模块，其内部预设有第i等级故障监测矩阵ei(ei1，ei2，ei3)，其中，ei1表示第一高度区间误差参数，ei2表示第二高度区间误差参数，ei3表示第三高度区间误差参数，所述控制模块将所述第i-1次监测结果中动液面高度b
i-1
与所述第i次监测结果中动液面高度b
i
做差得到动液面变化值bh，记录将第i-1次监测与第i次监测的时间间隔t
ii-1
，按照以下公式计算所述动液面平均变化率v
ii-1
，
[0033][0034]
其中，σ表示参数，将所述动液面变化率v
ii-1
与所述第i等级故障监测矩阵ei(ei1，ei2，ei3)内的参数作比较判定是否出现采油异常或/和装置监测异常。
[0035]
进一步地，所述控制模块，其判定是否出现所述采油异常或/和所述装置监测异常
时：
[0036]
若所述第i次监测结果中动液面高度b
i
属于所述第一高度区间l
×
0.78
×
gi1，且v
ii-1-v01>ei1，则所述控制模块判定油井出现采油异常或/和装置监测异常；
[0037]
若所述第i次监测结果中动液面高度b
i
属于所述第一高度区间l
×
0.78
×
gi2，且v
ii-1-v02>ei2，则所述控制模块判定油井出现采油异常或/和装置监测异常；
[0038]
若所述第i次监测结果中动液面高度b
i
属于所述第一高度区间l
×
0.78
×
gi3，且v
ii-1-v03>ei3，则所述控制模块判定油井出现采油异常或/和装置监测异常。
[0039]
与现有技术相比，本发明的技术效果在于，本发明包括次声波发生装置、回波接收装置、显示装置以及控制系统，获取预检测油井的套管深度、套管高度、开采地温度、原油粘稠度以及套管内温度将上述因素纳入考量，计算预检测油井的开采等级，同时根据原油开采等级以及第i次监测动液面高度b
i
以及动液面高度b
i
所处的高度区间采用不同的标准实时调整所述次声波发生装置的次声波频率以及监测间隔，保障以较佳的次声波频率对待监测油井实时监测，获得较为准确和清晰的反馈数据，提高了监测结果的准确性，同时，实时自动调整监测间隔，节约能源，且保证整个监测过程对动液面位置的捕捉。
[0040]
尤其，本发明控制模块内部设置有第i原油粘度矩阵fi(fi1，fi2，fi3)，根据所述原油粘度矩阵fi(fi1，fi2，fi3)与所述石油开采系数k计算开采等级，计算所述所述石油开采系数时所需的油井套管深度以及油井套管宽度，以及油井套管内温度均对次声波的传播有影响，石油粘度p的不同会导致动液面上升或下降时气泡产生量不同以及侧壁黏着物的多少，导致次声波反馈有误差，因此，考虑这些参数计算开采等级，并以此为基础确定初始次声波频率，有助于部分的消除上述因素对监测结果造成的影响，将所述次声波频率调整至较佳水准，获得较佳的反馈效果，进一步提高监测结果的准确度。
[0041]
尤其，本发明控制模块设置有第i等级油井套管高度划分矩阵gi(gi1,gi2,gi3)，对套管高度进行划分，根据第i次监测中动液面所处位置实时调整次声波频率，对于高度较低的高度区间按照预设方式结合石油开采等级调高次声波频率，对于高度较高的高度区间按照预设方式结合石油开采等级调低次声波频率，在节能的同时提高了次声波的反馈效果，进而提高了最终监测结果的准确性，且对次声波频率调整以高度区间为准则，保证在同一高度区间内的次声波反馈信息平稳，方便处理。
[0042]
尤其，本发明控制模块，其实时调整监测间隔，根据第i-1监测时动液面所处高度区间调整第i次监测与第一次间隔的时间调整监测间隔，设置监测间隔便于节能环保，提高机器寿命，同时，监测间隔按照预设逻辑设置保证监测间隔内能捕捉到动液面变换的关键信息，确保监测结果准确。
[0043]
尤其，本发明控制模块，其内部预设有第i等级故障监测矩阵ei(ei1，ei2，ei3)并通过动液面在高度区间内的变化率v判定是否出现采油异常或/和所述装置监测异常，动液面变化率v的变化超过预设范围时判定出现采油异常或/和所述装置监测异常，提高了监测过程的可靠性，进一步提高了监测结果的准确性。
附图说明
[0044]
图1为本发明实施例所提供的一种采油井用动液面测试仪结构简图。
具体实施方式
[0045]
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0046]
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
[0047]
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0048]
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0049]
参阅图1所示，其为本发明实施例所提供的一种采油井用动液面测试仪结构简图，本实施例的一种采油井用动液面测试仪包括：
[0050]
装置载体3，其用以承载监测设备；
[0051]
次声波发生装置1，其至少包括电磁阀以及微型气泵，所述微型气泵用以向待监测油井套管发射次声波；
[0052]
回波接收装置2，其包括一微音器，所述微音器用以接收从所述油井套管内反射回的次声波并产生反射脉冲，将所述反射脉冲信号转换为电信号发送至控制系统；
[0053]
显示装置，其至少包括一触摸显示屏5，所述触摸显示屏用以显示实时监测结果，完成信息录入；
[0054]
控制系统，其包括一信息处理器4，所述信息处理器包括信息处理模块以及控制模块，所述信息处理模块用以放大所述回声接收装置发出的电信号，并将放大后的电信号进行转换、计算，确定所述油井套管内的动液面高度b；所述信息处理模块提供一操作界面窗口，所述操作窗口显示在所述触摸显示屏上，所述操作窗口至少包括一数据填写界面，所述数据填写界面至少包括待监测油井套管直径r、油井套管内温度t、油井套管深度l以及原油粘度p，通过所述操作界面完成信息录入；
[0055]
所述控制模块，其与所述次声波发射装置以及回波接收装置相连接并完成数据交换，其根据所述待监测油井套管直径r、油井套管内温度t、油井套管深度l按照以下公式计算待监测油井套管的原油开采系数k，并根据所述石油开采系数以及所述原油粘度p判定石油开采等级，
[0056][0057]
其中，ro表示预设油井套管直径r0，t表示油井套管内温度，l表示预设油井套管深度，表示参数，所述控制模块控制所述次声波发生装置1以及所述回波接收装置的启动与停止，控制所述次声波发生装置1发出的次声波频率以及监测间隔，所述控制模块根据所述油井套管深度l划分所述预监测油井套管的高度区间，同时对于第i次监测，所述控制模块根据第i次监测时动液面高度b
i
所处高度区间以及所述预监测油井对应的石油开采等级采取不同的调节数据对所述次声波发生装置1的发射的次声波频率以及监测间隔进行自动化
调节，同时，所述控制模块根据动液面变化率v，判断是否出现采油异常或/和装置监测异常。
[0058]
具体而言，所述控制模块，其内部设置有第i原油粘度矩阵fi(fi1，fi2，fi3),其中，fi1表示第i原油粘度区间，fi2表示第i原油矩阵第一对比参数，fi3表示第i原油矩阵第二对比参数，fi2>fi1；所述控制模块确定所述原油开采等级k时，将所述原油粘稠度与所述第i原油粘度矩阵fi(fi1，fi2，fi3)内的数据做对比，若所述原油粘稠度p属于所述第i原油粘度区间fi1，则调用所述第i原油矩阵第一对比参数fi2，第i原油矩阵第二对比参数fi3与所述石油开采系数k做对比，判定待检查油井套管的石油开采等级；
[0059]
若所述石油开采系数k≤fi2，则所述控制模块确定所述待开采油井套管为第一开采等级，所述控制模块设定所述次声波发生装置1发射的超声波频率为预设c1值；
[0060]
若fi2<k≤fi3，则所述控制模块确定所述待开采石油油井套管为第二开采等级，所述控制模块设定所述次声波发生装置1发射的超声波频率为预设c2值；
[0061]
若k>fi3，则所述控制模块确定所述待开采石油油井套管为第三开采等级，所述控制模块设定所述次声波发生装置1发射的超声波频率为预设c3值，c3>c2>c2。
[0062]
具体而言，所述控制模块，其内部设置有第i等级油井套管高度划分矩阵gi(gi1,gi2,gi3)i＝1,2,3,其中，gi1表示第一高度区间系数，gi2表示第二高度区间系数，gi3表示第三高度区间系数，gi1+gi2+gi3＝1，所述控制模块根据所述油井套管深度l划分所述预监测油井套管的高度区间时：
[0063]
若所述预监测油井套管为第i开采等级，所述控制模块选取所述第i油井套管高度划分矩阵gi(gi1,gi2,gi3)内的划分所述预监测油井套管的高度区间，划分第一高度区间为l
×
0.78
×
gi1，划分第二高度区间为l
×
0.78
×
gi2，划分第三高度区间为l
×
0.78
×
gi3，所述第一高度区间小于所述第二高度区间，所述第二高度区间小于所述第三高度区间。
[0064]
具体而言，所述控制模块，其内部设置有第i等级处理矩阵di(di1,di2,di3)，i＝1,2,3,其中di1表示高度处理矩阵di1(di11，di12，di13)，其中，di11表示第一高度区间调节参数，di12表示第二高度区间调节参数，di13表示第三高度区间调节参数，di13>di12>di11,di2表示检查次数处理矩阵di2(di11,di12,di13),
[0065]
所述控制模块根据所述待开采油井套管的石油开采等级确定所述次声波发生装置1发射的次声波频率时，进行所述第i次检查前，所述控制模块根据第i-1次检测时油井套管动液面高度b
i-1
、待监测油井套管采油等级以及第i等级处理矩阵di(di1,di2,di3)判定所述第i次检测时所述次声波发生装置1发射的次声波频率，判定时，
[0066]
若第i-1次检测时油井套管动液面高度b
i-1
，处于第一高度区间内，则所述控制模块控制第i次检查时所述次声波发生装置1发射的次声波频率为c1+di13；
[0067]
若第i-1次检测时油井套管动液面高度b
i-1
，处于第二高度区间内，则所述控制模块控制第i次检查时所述次声波发生装置1发射的次声波频率为c1+di12；
[0068]
若第i-1次检测时油井套管动液面高度b
i-1
，处于第三高度区间内，则所述控制模块控制第i次检测时所述次声波发生装置1发射的次声波频率为c1-di11。
[0069]
进一步地，其内部设置有第i等级监测间隔矩阵ji(ji1,ji2,ji3),其中，ji1表示第一高度区间矩阵，ji2表示第二高度区间矩阵，ji3表示第三高度区间矩阵，对于第n高度区间矩阵jin(jin1，jin2，jin3)，jin1>jin2>jin3，n＝1，2，3，jin1表示第一预设间隔，jin2
表示第二预设间隔，jin3表示第三预设间隔，所述控制模块根据预监测油井套管的石油开采等级确定初始调节间隔，若所述预监测油井套管的石油开采等级为第一开采等级，所述调节模块控制所述次声波发生装置1的监测间隔为预设值t1，若所述预监测油井套管的石油开采等级为第二开采等级，所述调节模块控制所述次声波发生装置1的监测间隔为预设值t2，若所述预监测油井套管的石油开采等级为第三开采等级，所述调节模块控制所述次声波发生装置1的监测间隔为预设值t3，并根据所述第i等级监测间隔矩阵ji(ji1,ji2,ji3)以及动液面所处高度实时调节所述监测间隔。
[0070]
具体而言，所述控制模块，其调节所述次声波发生装置1的监测间隔时，对于第i次监测，所述控制模块根据第i-1次监测时动液面高度b
i-1
确定监测间隔，
[0071]
若第i-1次监测时动液面高度b
i-1
处于所述第一高度区间，则所述控制模块控制第i次监测与所述第i-1次监测的间隔时间为t1+jin1；
[0072]
若第i-1次监测时动液面高度b
i-1
处于所述第一高度区间，则所述控制模块控制第i次监测与所述第i-1次监测的间隔时间为t1＝jin2；
[0073]
若第i-1次监测时动液面高度b
i-1
处于所述第一高度区间，则所述控制模块控制第i次监测与所述第i-1次监测的间隔时间为t1-(jin1+jin2)。
[0074]
具体而言，所述控制模块，其实时记录每次监测的数据，并计算所述动液面在所述第一高度区间、第二高度区间以及第三高度区间的动液面平均变化率v0，生成液面变化率矩阵v0(v01,v02,v03)，其中，v01表示第一高度区间内动液面平均变化率，v02表示第二高度区间内动液面平均变化率，v03表示第三高度区间内动液面平均变化率。
[0075]
具体而言，所述控制模块，其内部预设有第i等级故障监测矩阵ei(ei1，ei2，ei3)，其中，ei1表示第一高度区间误差参数，ei2表示第二高度区间误差参数，ei3表示第三高度区间误差参数，所述控制模块将所述第i-1次监测结果中动液面高度b
i-1
与所述第i次监测结果中动液面高度b
i
做差得到动液面变化值bh，记录将第i-1次监测与第i次监测的时间间隔t
ii-1
，按照以下公式计算所述动液面平均变化率v
ii-1
，
[0076][0077]
其中，σ表示参数，将所述动液面变化率v
ii-1
与所述第i等级故障监测矩阵ei(ei1，ei2，ei3)内的参数作比较判定是否出现采油异常或/和装置监测异常。
[0078]
具体而言，所述控制模块，其判定是否出现所述采油异常或/和所述装置监测异常时：
[0079]
若所述第i次监测结果中动液面高度b
i
属于所述第一高度区间l
×
0.78
×
gi1，且v
ii-1-v01>ei1，则所述控制模块判定油井出现采油异常或/和装置监测异常；
[0080]
若所述第i次监测结果中动液面高度b
i
属于所述第一高度区间l
×
0.78
×
gi2，且v
ii-1-v02>ei2，则所述控制模块判定油井出现采油异常或/和装置监测异常；
[0081]
若所述第i次监测结果中动液面高度b
i
属于所述第一高度区间l
×
0.78
×
gi3，且v
ii-1-v03>ei3，则所述控制模块判定油井出现采油异常或/和装置监测异常。
[0082]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些
更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。