一种柱塞气举井参数测量装置及其积液计算方法与流程

本发明涉及一种柱塞气举井参数测量装置及其积液计算方法，属于气井排水采气。

背景技术：

1、气井在生产过程中，地层能量逐渐降低，井内温度下降，天然气中部分成分形成凝析液，使气体携液能力进一步变弱，液体回落井底形成积液。

2、井筒积液会导致井底回压增大，导致气井产量下降，并且积液会导致水敏性黏土矿物质膨胀，使井底近井地带产气层气相渗透率受到伤害，影响最终采收率。

3、柱塞气举排水技术具有安装维护方便、排液效率高、使用范围经济效益显著等特点，已在各油田推广应用。气井生产过程中，及时计算气井积液深度，对柱塞排水采气生产制度的制定至关重要。

4、当前积液深度的计算基于气井油管压力梯度模型，通过井口温度、油压、套压、气体密度、产液量、液体密度、地层温度、油管下深、管径等参数，计算出压力温度梯度曲线，并结合参数对曲线进行修正，然后在曲线确定气液界面位置点，最终计算得到积液深度或积液量。该方法存在测试采集参数多、误差引入点多、计算过程复杂、累计误差等特点，导致最终计算结果误差较大，影响气井生产制度的制定及制度优化。

技术实现思路

1、本发明鉴于上述背景技术中描述的不足而研制，以提高当前气井积液诊断准确性、积液深度计算精度以及推广应用普适性。

2、为解决上述问题，拟采用这样一种柱塞气举井参数测量装置，包括柱塞参数测量装置外管，柱塞参数测量装置外管内安装有内管，内管上固定有电路板，电路板上安装有mcu微控制器、存储器和加速度传感器；内管的上下两端均安装有压力传感器和温度传感器，传感器均通过导线连接到电路板，高温mcu微控制器同步采集五个传感器测量值，并将数据存储到存储器中，存储的数据具有时间刻度，柱塞参数测量装置放置在气井油管内，开井时被井底压力推举上行，上行时具有柱塞排水功能；关井时下行，到达井底卡定器后静止在井底。

3、本发明还提供了基于上述柱塞参数测量装置的积液计算方法，对采集的两端压力、温度和加速度曲线进行分析，确定测量装置在管柱中由气体进入液体位置点，具体步骤如下：

4、a、横坐标x轴以时间t为刻度，将采集的五个传感器数据在同一个x、y坐标轴上，绘制五条参数曲线；

5、b、根据上端压力和上端温度随时间变化趋势曲线、识别装置下落过程、静止过程、上行过程；

6、c、根据b项计算在下行状态曲线段，通过对应的加速度曲线特征点来确定装置从气体进入液体位置点；

7、d、在b项计算的运行状态曲线段中，装置下行状态与静止状态曲线的结合点，即为装置下行到井底卡定器点，该时间点对应的压力值为p井底；

8、e、根据油管气液临界点压力p入液和井底压力p井底，满足

9、p井底＝p入液+ρ·g·h

10、其中ρ为液体密度，g为重力加速度9.8m/s2，h为液柱高度。计算可得液柱高度：

11、

12、f、根据积液高度，带入油管直径d，得到积液量：

13、

14、通过q可判断油井是否积液和积液量的多少；

15、g、对b项计算得到下行状态曲线段，在时间上对应到下端压力曲线上，对该段曲线入液点时间前数据进行分析，若出现压力上升尖峰，对应温度出现下降波谷，随后又趋于正常的特征波形、则判断装置进入断塞流段，气井油管中存在断塞流。

16、上述方法中，步骤b的具体过程和方法如下：

17、计算

18、

19、其中δs为趋势变化量，ti为第i点温度值、pi为上端压力曲线第i点压力值，n为计算步长，

20、然后根据δs值，判断装置在井筒中的状态，判断方法如下：

21、

22、其中kpt为判断阈值。

23、上述方法中，步骤c中，通过对下落过程中各小段振动偏离值进行判断，得到该位置点，具体过程如下：

24、先计算

25、

26、其中δa为曲线上前一段加速度振动偏离值累加和，与后一段加速度振动偏离值累加的差值，ai为第i点加速度值、n为该段数据点数。

27、当δa＜ka，后一段位置起点为装置从气体进入液体位置点，该时间点对应上端压力曲线上压力值为p入液。

28、与现有技术相比，本发明所述柱塞参数测量装置能够测量和存储在气井油管内上行、下行、静止全过程数据，包括上端压力温度数据、下端压力温度数据和加速度数据，测试的数据具有时间刻度，与标准北京时间的年、月、日、时、分、秒同步，从而提高了当前气井积液诊断准确性、积液深度计算精度以及推广应用普适性。

技术特征：

1.一种柱塞气举井参数测量装置，其特征在于：包括柱塞参数测量装置外管(1)，柱塞参数测量装置外管(1)内安装有内管(2)，内管(2)上固定有电路板(3)，电路板(3)上安装有mcu微控制器、存储器和加速度传感器；内管(2)的上下两端均安装有压力传感器(4)和温度传感器(5)，传感器均通过导线连接到电路板(3)，高温mcu微控制器同步采集五个传感器测量值，并将数据存储到存储器中，存储的数据具有时间刻度，柱塞参数测量装置放置在气井油管(6)内，开井时被井底压力推举上行，上行时具有柱塞排水功能；关井时下行，到达井底卡定器后静止在井底。

2.基于权利要求1所述柱塞参数测量装置的积液计算方法，其特征在于，对采集的两端压力、温度和加速度曲线进行分析，确定测量装置在管柱中由气体进入液体位置点，具体步骤如下：

3.根据权利要求2所述积液计算方法，其特征在于，步骤b的具体过程和方法如下：

4.根据权利要求2所述积液计算方法，其特征在于，步骤c中，通过对下落过程中各小段振动偏离值进行判断，得到该位置点，具体过程如下：

技术总结
本发明提供一种柱塞气举井参数测量装置及其积液计算方法，包括柱塞参数测量装置外管，柱塞参数测量装置外管内安装有内管，内管上固定有电路板，电路板上安装有MCU微控制器、存储器和加速度传感器；内管的上下两端均安装有压力传感器和温度传感器，传感器均通过导线连接到电路板，高温MCU微控制器同步采集五个传感器测量值，并将数据存储到存储器中，存储的数据具有时间刻度，柱塞参数测量装置放置在气井油管内，开井时被井底压力推举上行，上行时具有柱塞排水功能；关井时下行，到达井底卡定器后静止在井底。以提高当前气井积液诊断准确性、积液深度计算精度以及推广应用普适性。属于气井排水采气技术领域。

技术研发人员：胡大凯,赵善国,石玉波
受保护的技术使用者：贵州航天凯山石油仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13