低壓試井儀器簡(jiǎn)介.ppt

低壓試井儀器簡(jiǎn)介 丹佛爾電子科技有限責(zé)任公司 綜合測(cè)試儀 綜合測(cè)試儀屬于低壓試井儀器 包括示功儀和回聲儀兩部分 示功儀是測(cè)取抽油機(jī)井示功圖的儀器 是了解抽油機(jī) 泵 桿工作狀況的主要手段 回聲儀也叫液面探測(cè)儀 專門用來(lái)測(cè)試油井內(nèi)的液面深度 通過(guò)測(cè)試了解油井的供液能力 液面恢復(fù)能力 掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài) 是油田生產(chǎn)中的一項(xiàng)經(jīng)常性工作 目前國(guó)內(nèi)的綜合測(cè)試儀品牌眾多 但測(cè)試原理都基本相同 下面以目前油田中經(jīng)常使用的幾種儀器為例作以介紹 回聲儀 儀器結(jié)構(gòu)一般由兩部分組成 1發(fā)聲轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 發(fā)聲轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括發(fā)聲器 收音室和換能器等 如圖 1 發(fā)聲器包括槍擊 機(jī)體 子彈 放氣閥 井口連接管等 作用主要是用來(lái)?yè)舭l(fā)聲彈產(chǎn)生高能低頻聲波 作為測(cè)試信號(hào)源 槍擊 發(fā)聲子彈 微音器 井口連接管 另外在有些比較難測(cè)的井上還用到氣彈槍 因?yàn)橐话懵晱椩诒〞r(shí)產(chǎn)生壓力大約為1mpa左右 而氣彈槍可以提供高10mpa壓力 它的聲源能量可以人為調(diào)解 適應(yīng)不同測(cè)試需要 而且當(dāng)井內(nèi)套壓較高時(shí) 可以利用井內(nèi)壓力反沖測(cè)試 如右圖 回聲儀 回聲儀 2 換能器又叫微音器 一般裝在槍體側(cè)面的收音室內(nèi) 它采用高靈敏度的壓電陶瓷環(huán)傳感器 利用圖示的陶瓷壓電效應(yīng)測(cè)量反射聲波 換能器輸出電壓的頻率與反射聲波的頻率相同 2 主機(jī)作用是對(duì)換能器產(chǎn)生的聲波反射信號(hào)進(jìn)行放大 濾波 顯示 保存或解釋 記錄儀目前有兩種 走紙式 1 臺(tái)式電子式 2 便攜式 pda 回聲儀 工作原理測(cè)試時(shí) 將發(fā)聲裝置與套管閘門絲扣連接 打開(kāi)套管閥門 擊發(fā)聲彈或氣彈 產(chǎn)生聲壓脈沖 脈沖通過(guò)油 套環(huán)形空間的氣體介質(zhì)向下傳播 當(dāng)遇到音標(biāo) 接箍 液面或其他障礙物時(shí)產(chǎn)生反射 換能器把這些反射脈沖信號(hào)接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 產(chǎn)生的電信號(hào)按不同的濾波參數(shù)和增益大小進(jìn)行濾波 放大及采樣等處理 把信號(hào)分為液面與節(jié)箍通道 最終送到記錄紙或顯示屏上 使用者根據(jù)記錄曲線上接箍波數(shù)目 音標(biāo)位置及液面位置可計(jì)算出頁(yè)面深度 原理圖如下 回聲儀 換能器 低通濾波器 節(jié)箍濾波器 可調(diào)增益放大 ad 液面濾波器 ad 節(jié)箍通道 液面通道 記錄儀 回聲儀 回聲儀原理框圖 前置電荷放大器 可調(diào)增益放大 六個(gè)相關(guān)參數(shù) 1 采樣間隔2 擊發(fā)門限3 高頻增益4 低頻增益5 高頻截止頻率6 低頻截止頻率 基本性能要求 jjg 石油 10 2000 1 計(jì)量方面a 測(cè)試穩(wěn)定性機(jī)械式 走紙誤差小于2 走紙穩(wěn)定度小于0 2 電子式 采樣間隔誤差小于0 2 b 測(cè)深c 工作溫度 35 50 2 其他方面 1 儀器上應(yīng)標(biāo)明生產(chǎn)廠家 儀器編號(hào) 型號(hào) 準(zhǔn)確度 2 井口連接器清潔 無(wú)油污 閥門安全 轉(zhuǎn)動(dòng)靈活 各部件無(wú)松動(dòng) 傳聲孔暢通 3 記錄儀面板插座 開(kāi)關(guān) 指示表等完好 所使用的電纜 插頭無(wú)斷路 短路現(xiàn)象 回聲儀 回聲儀 4 井口連接器工作壓力為0 10mpa 各連接部位無(wú)泄漏現(xiàn)象 測(cè)試時(shí)將專用接頭一端封死 用高壓管線將井口連接器放空閥門和高壓水源連接起來(lái) 并裝上控制閥門和壓力表 緩慢加壓至10mpa 穩(wěn)壓30min后 檢查各連接部位是否泄漏 5 記錄儀電源電壓在 10 范圍內(nèi)變化時(shí) 記錄儀應(yīng)能正常工作 6 零位輸出 記錄儀輸入端接上微音器 在無(wú)信號(hào)輸入且靈敏度旋鈕置于最高位時(shí) 記錄儀輸出頻率應(yīng)小于1hz 低頻振蕩幅度應(yīng)小于滿量程的25 7 儀器的絕緣電阻 激發(fā)成功率 沖擊振動(dòng)試驗(yàn)等技術(shù)要求應(yīng)符合sy t6147的有關(guān)規(guī)定 8 儀器檢定周期不超過(guò)6個(gè)月 回聲儀 代表儀器性能介紹1 cj系列井深測(cè)試儀 井岡山 sh4a 2型存儲(chǔ)式回聲儀 回聲儀 dfyz 202回聲儀 回聲儀 液面記錄曲線驗(yàn)收與識(shí)別液面曲線必須有高低兩個(gè)頻道記錄的波形 波形清楚 連貫易分辨 兩條曲線上的井口波 音標(biāo)波 沒(méi)下回音標(biāo)時(shí) 無(wú)此波 液面波應(yīng)分別對(duì)應(yīng)重合 并用a b c標(biāo)注解釋 接箍波形清楚能分辨 對(duì)液面較淺的井 500m以內(nèi) 應(yīng)有二次液面波的反應(yīng)記錄 對(duì)液面較深的井應(yīng)有進(jìn)口波 音標(biāo)波和液面波的完整曲線 曲線記錄的液面波峰明顯 測(cè)不出液面波的曲線必須重復(fù)測(cè)兩條 每條曲線上必須標(biāo)注井號(hào) 儀器號(hào) 靈敏度 油套壓 測(cè)試日期 回聲儀 曲線的識(shí)別典型液面記錄曲線如圖中曲線所示 波形a是在井口記錄下的聲波脈沖發(fā)聲器發(fā)出的脈沖信號(hào) 波形b是聲波脈沖由井口傳播至回音標(biāo) 再?gòu)幕匾魳?biāo)反射到井口記錄下的脈沖信號(hào) 波形c是聲波脈沖由井口傳播至液面 再由液面反射到井口記錄下的信號(hào) ts表示從井口波到音標(biāo)反射波的時(shí)間 ys表示從井口波到液面反射波的時(shí)間 js表示計(jì)算時(shí)起始有效節(jié)箍到終止有效節(jié)箍的時(shí)間 回聲儀 例 節(jié)箍法液面計(jì)算首先可按下式計(jì)算聲波在油井中的傳輸速度 v l n js v 聲速l 單節(jié)節(jié)箍長(zhǎng)度 9 5米左右n 所選節(jié)箍個(gè)數(shù)js 選定節(jié)箍起點(diǎn)至終點(diǎn)的反射時(shí)間差 走紙記錄儀指的是所選節(jié)箍在紙上的長(zhǎng)度 然后利用求出的聲速及選定的液面位置計(jì)算液面深度 s v yss 液面深度ys 液面反射時(shí)間 走紙記錄儀指的是井口波到液面波在紙上的長(zhǎng)度 示功儀 示功儀安裝在抽油井光桿懸掛器的橫梁上 記錄抽油桿的拉伸應(yīng)力和行程變化 光桿往復(fù)運(yùn)行一次 可測(cè)到一組應(yīng)力隨行程變化的閉合曲線 稱為示功圖 用以指示抽油機(jī)的做功情況 儀器結(jié)構(gòu)及原理示功儀一般由記錄儀 載荷傳感器 位移傳感器 電流傳感器及測(cè)試電纜等組成 1 傳感器 傳感器包括載荷傳感器 位移傳感器和電流傳感器三部分 應(yīng)變式載荷傳感器一般采用實(shí)心圓柱與空心圓柱 受力方向?yàn)檩S向 應(yīng)變片縱向或橫向粘貼與圓柱上 此類彈性元件由于應(yīng)變很小 測(cè)力量程較大 粘貼在圓柱上的應(yīng)變片在力作用下隨著彈性元件產(chǎn)生變形 軸向變短 徑向變長(zhǎng) 示功儀 產(chǎn)生形變的4組應(yīng)變片其電阻也發(fā)生相應(yīng)變化 r1 r3是橫向電阻 r2 r4是軸向電阻 初始狀態(tài)時(shí)r1 r2 r3 r4 r1 r4均為工作臂 其中對(duì)邊橋臂r1 r3為正應(yīng)變 r2 r4為負(fù)應(yīng)變 且 r1 r3 r2 r4 r 則uo與力的大小成正比 測(cè)量這個(gè)電壓信號(hào)也就測(cè)出了載荷 示功儀 示功儀 液壓式載荷傳感器 首先通過(guò)液壓回路中的活塞把抽油桿上的載荷信號(hào)轉(zhuǎn)變成壓力信號(hào) 因?yàn)榛钊娣e固定所以轉(zhuǎn)換的比例是線性的 再由安裝在同一回路內(nèi)的壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量 使用時(shí)先將傳感器放在懸掛器上 然后用手壓泵把活塞壓出來(lái) 當(dāng)力完全加在活塞上時(shí)就可以開(kāi)始測(cè)試了 示意圖 手壓泵 活塞 壓力傳感器 卸壓閥 示功儀 兩種傳感器對(duì)比 直插應(yīng)變式 應(yīng)變式傳感器缺點(diǎn)在于在使用時(shí)需要事先卸除抽油桿加在懸掛器上的負(fù)荷 把懸掛器張開(kāi) 這樣傳感器才能放入測(cè)試位置 這個(gè)過(guò)程操作比較復(fù)雜對(duì)人員要求較高 優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度較高 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 液壓式 液壓式示功儀無(wú)需事先卸負(fù)荷就可放入測(cè)試位置 測(cè)試比較簡(jiǎn)單 安全性較高 但是液壓元件加工精度要求高 造價(jià)高結(jié)構(gòu)復(fù)雜維護(hù)難度大 而且工作時(shí)壓力較高可達(dá)到70mpa左右 所以對(duì)密封性能有嚴(yán)格要求 好的密封性能又帶來(lái)較大的摩擦 載荷信號(hào)的損失也比較嚴(yán)重 另外液壓系統(tǒng)滯后大所以下行程圖形有失真現(xiàn)象 電流傳感器電流傳感器用來(lái)測(cè)量抽油機(jī)電機(jī)電流 它實(shí)際上是一個(gè)電流互感器 測(cè)試時(shí)把傳感器加在電機(jī)任一電源線上 配合位移信號(hào) 記錄電機(jī)在一個(gè)沖程內(nèi)的電流變化情況 示功儀 位移傳感器位移的測(cè)量一般是利用抽油機(jī)帶動(dòng)線輪 經(jīng)過(guò)減速 帶動(dòng)電位器或編碼器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)位移的電信號(hào) 信號(hào)大小與位移成正比 目前用到有下面三種結(jié)構(gòu) 1 電位器式根據(jù)減速比不同有單圈和多圈兩種特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 但是電位器觸點(diǎn)易磨損造成測(cè)試失敗2 光電編碼器輸出精度好 但成本較高 不易維護(hù)3 霍爾編碼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 易維護(hù) 成本低 非接觸測(cè)量 無(wú)機(jī)械磨損 缺點(diǎn)是分辨率較低 一般為1mm左右 示功儀 記錄儀 主機(jī) 主機(jī)主要完成數(shù)據(jù)記錄 繪圖保存等功能 主要有以下幾種形式 按外形分 臺(tái)式 耐低溫 鍵盤操作 體積大 系統(tǒng)多為自己研發(fā)穩(wěn)定性較差 手持式 掌上電腦 觸屏操作 方便易用 windows操作系統(tǒng)穩(wěn)定可靠 體積小易攜帶 擴(kuò)展功能強(qiáng) 存儲(chǔ)容量大 缺點(diǎn)是屏幕大小受限 待機(jī)時(shí)間較差 按通訊方式分 有線 通訊可靠 抗干擾 但是測(cè)試時(shí)通訊線容易掛斷 無(wú)線 無(wú)線通訊操作簡(jiǎn)便 一種為433m無(wú)線模塊 功耗較大 儀器間有干擾 另外有藍(lán)牙模式 功耗低 藍(lán)牙協(xié)議完善 相互間無(wú)干擾 缺點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)需握手 測(cè)試前要等待10 20秒 示功儀 基本性能要求 jjggsy50 1999 計(jì)量方面要求工作溫度 35 50 檢定周期6個(gè)月 示功儀 示功儀 代表儀器性能介紹1 北京金時(shí)主機(jī)性能 51單片機(jī) 主頻36mhz存儲(chǔ)量 130口井次功圖 液面等全部數(shù)據(jù) 無(wú)線信號(hào)穩(wěn)定傳輸距離 0 50米整機(jī)精度及測(cè)量范圍 載荷 量程0 150kn 誤差 0 5 fs 位移 量程0 8m 誤差 0 5 fs 電流 量程0 150a 誤差 1 fs dly系列動(dòng)力儀由單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制的測(cè)試抽油機(jī)井示功圖和電流圖的電子儀器 示功儀 dfyz 202示功儀 示功儀 示功儀資料驗(yàn)收要求與識(shí)別 1 驗(yàn)收要求每次功圖具有沖程載荷數(shù)據(jù) 圖形清潔整齊 線條清楚連貫 圖形封閉 電流曲線與示功圖一般在同一座標(biāo)之中繪制 有上下負(fù)荷線 負(fù)荷線記錄時(shí)間5 15s 功圖應(yīng)填寫測(cè)試井號(hào) 日期 井口壓力 儀器號(hào) 填齊原始報(bào)表項(xiàng)目 2 典型示功圖識(shí)別下面是電子示功儀記錄的三種圖形 即 載荷功圖 凡爾檢漏 電流功圖 載荷功圖 x軸方向?yàn)槲灰?y軸方向?yàn)檩d荷 中的sv tv線為檢查凡爾漏失線 tv漏失 會(huì)向下移 sv會(huì)向上移 電流功圖 x軸方向?yàn)槲灰?y軸方向?yàn)殡娏?表示上下沖程中的馬達(dá)電流的變化 示功儀 抽油井計(jì)算機(jī)診斷技術(shù) 抽油井計(jì)算機(jī)診斷技術(shù)是將實(shí)測(cè)地面示功圖利用數(shù)學(xué)的方法 借助于計(jì)算機(jī)求出抽油桿柱任一截面上的載荷與位移 同時(shí)繪出井下抽油泵的示功圖 以此判斷并分析抽油泵乃致整個(gè)抽油設(shè)備的工作狀況 理論基礎(chǔ) 把抽油桿柱作為一根井下動(dòng)態(tài)的傳導(dǎo)線 其下端的泵作用為發(fā)送器 上端的動(dòng)力儀作為接收器 井下泵的工作狀況以應(yīng)力波的形式沿抽油桿柱以聲波速度傳遞到地面 把地面記錄的資料經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理 就可定量地推斷泵的工作情況 應(yīng)力波在抽油桿柱中的傳播過(guò)程可用帶阻尼的波動(dòng)方程來(lái)描述 示功儀 診斷技術(shù)的應(yīng)用 把地面示功圖數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理后 由于消除了抽油桿柱的變形和粘滯阻力以及振動(dòng)和慣性的影響 將會(huì)得到形狀簡(jiǎn)單而又能真實(shí)反映泵工作狀況的井下示功圖 示功儀 從上圖可以看出井下功圖與常規(guī)測(cè)得的光桿示功圖相比雖然沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別 但具有下列優(yōu)點(diǎn) 1 它能得到光桿示功圖 即 柱狀 示功圖上的第一個(gè)示功圖 2 能獲得多級(jí)抽油桿柱組合斷面上的示功圖 或抽油桿上任意斷面的示功圖 因此井下功圖比較清楚地反映了抽油系統(tǒng)在井下的工作情況 3 獲得了消除震動(dòng)和慣性等影響后的泵口示功圖 使分析簡(jiǎn)化 這讓對(duì)油田只具備示功圖一般知識(shí)的技術(shù)人員也能準(zhǔn)確判斷深井泵工作狀況 如圖c中地面功圖是光桿示功圖 用常規(guī)的分析方法很難得出影響泵工作的主要因素 但只要結(jié)合圖c中的井下泵口示功圖 就能很直觀地表明影響該泵工作不正常的主要因素是供液不足 類似這樣的分析都是井下示功圖測(cè)試技術(shù)較突出的特長(zhǎng)之一 從井下泵口示功圖典型形狀易于分析泵 桿 機(jī)的工況 示功儀 圖 功分 示析 返回上級(jí)目錄 光桿開(kāi)始上行但活塞還未運(yùn)動(dòng)的瞬間 光桿加載 光桿和活塞都在上行 光桿開(kāi)始下行但活塞還未運(yùn)動(dòng)的瞬間 光桿卸載 光桿和活塞都在下行 理論示功圖 1 正常 a 基本呈平行四邊形 b 左上角和右下角負(fù)載線常有振動(dòng)波紋 c 深井中力傳遞滯后及動(dòng)載荷增大使示功圖順時(shí)偏轉(zhuǎn) 正常示功圖 10 供液不足 a 減載線不能卸載只有活塞碰到液面才立即卸載 b 加載線和減載線平行 c 泵體內(nèi)液面越低下行負(fù)載線越短 當(dāng)上下負(fù)載線接近重合時(shí)將因沖滿系數(shù)為 而不出油 沒(méi)有充滿 充滿更差 充滿極差 充滿最差 9 氣體影響 上沖程開(kāi)始后泵內(nèi)的壓力因氣體膨脹而不能很快降低 使吸入閥打開(kāi)滯后 加載緩慢 下沖程由于氣體受壓縮 泵內(nèi)壓力不能迅速提高 排出閥打開(kāi)滯后 氣體影響大 氣體影響小 2 連抽帶噴 a 上下行均不能加載卸載 示功圖一般呈窄條形位于理論值之間 b 噴勢(shì)越大示功圖越低于最小理論值 3 固定凡爾漏失 a 延長(zhǎng)光桿減載過(guò)程 減載線夾角 越大 下行線收縮越厲害 漏失越嚴(yán)重 b 右上角尖 左下角呈圓弧 曲率中心在示功圖內(nèi)或左上方 4 出油凡爾漏失 a 延長(zhǎng)光桿加載過(guò)程 加載線夾角 越大 上行線收縮越厲害 漏失越嚴(yán)重 b 左下角尖 右上角呈圓弧 曲率中心在示功圖右下方 5 吸入和排出都漏失 a 上下行均不能有效加載卸載 示功圖一般呈橢圓條帶狀位于理論值之間 b 漏失越嚴(yán)重示功圖越窄 6 抽油桿斷脫 a 上下行均不能加載卸載 示功圖一般呈水平窄條形位于最小理論值以下 b 斷脫點(diǎn)越淺示功圖越低于最小理論值 斷脫點(diǎn)深 斷脫點(diǎn)淺 7 砂卡 a 上下行負(fù)載線均出現(xiàn)不規(guī)則鋸齒尖峰 b 加載線和減載線振動(dòng)強(qiáng)烈 c 嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致間歇過(guò)大而泵漏 在目前的試井測(cè)試中 對(duì)低滲 低壓 高油氣比 高飽和壓力的油藏 會(huì)受到油層非均質(zhì)性嚴(yán)重 無(wú)水采油期 油氣水多相流動(dòng)等因素影響 常規(guī)的尾管測(cè)試 環(huán)空測(cè)試 起泵測(cè)試等測(cè)試工藝 在測(cè)試時(shí)都是采用地面關(guān)井方式 由于井筒儲(chǔ)集及續(xù)流時(shí)間比較長(zhǎng) 停井測(cè)壓時(shí)間往往在一個(gè)月至三個(gè)月不等 影響產(chǎn)量大 其測(cè)試資料都受到井筒氣液兩相的重新分布 即井筒儲(chǔ)集效應(yīng)的影響 關(guān)井期間往往未測(cè)出徑向流段 只能進(jìn)行曲線早期解釋 客觀上造成解釋結(jié)果的誤差 井下關(guān)井技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用 為了消除井筒儲(chǔ)集及續(xù)流影響 實(shí)現(xiàn)理想恢復(fù)試井油層面面關(guān)井 縮短測(cè)試時(shí)間 提高測(cè)試