液面的計算與識別分析教學文稿

液面的計算與識別分析動液面:

抽油井正常生產過程中測得的油套管環(huán)形空間中的液面深度。靜液面:

抽油井關井后，油套管環(huán)形空間液面逐漸上升，當上升到一定位置并穩(wěn)定下來時測得的液面深度。測試目的:

了解油井的液面高度，確定泵掛深度，分析深井泵工作情況及油井供液能力，并根據液面的高低和液體的相對密度，來確定抽油泵的沉沒度、流壓和靜壓。一、油井測液面的目的和意義(一）油田幾種常用的回聲儀1、CJ系列回聲儀是精確測量抽油機井油管內原油的液面深度及套管內壓力的精密儀器，可對所測液面曲線和套管壓力數據存貯、顯示、繪制、通訊、打印等，整套儀器由井深記錄儀、井口連接器和充電器組成。CJ-1型回聲儀CJ-6型回聲儀CJ-1型回聲儀配用井口連接器CJ-6型回聲儀配用井口連接器JL系列井口連接器是發(fā)聲和聲波接收裝置。該裝置有聲彈發(fā)聲和氣體發(fā)聲兩種方式，微音器將感受的聲壓轉換成電壓信號輸出給井深記錄儀，不同型號的井口連接器根據需要和井深記錄儀配套使用。套管壓力的測量是通過安裝在井口連接器上的壓力傳感器將感受到的壓力信號轉換成電信號，井深記錄儀對此電信號進行采集，然后顯示并存儲在儀器中。2、SH4A-2回聲儀

特點：操作簡單、小巧輕便、測深能力強、接箍分辨率高。技術指標：(1)一次儀表工作壓力(MPa)：10

(2)一次表擊發(fā)成功率(%)：100；

(3)二次儀表走紙速度(mm/s)：100(±0.5)；

(4)二次儀表走紙不穩(wěn)定度(%)：≤0.2；

(5)可測液面深度(米)：2500(井口套壓≤0.5MPa)

3000(井口套壓≥0.5MPa)；（6）可測井口套壓范圍(MPa)：0～10(精度±1.5%F.S)；（7）儀器外形尺寸(mm)、重量(kg)：一次儀表61×61×260、3kg

二次儀表380×260×160、7kg；（8）充足電可連續(xù)測100井次(配有專用充電器)3、ZJY系列液面自動監(jiān)測儀ZJY系列液面自動監(jiān)測儀主要用于油井的靜液面恢復測試。特點：●可以長期放置在抽油井上無人自動監(jiān)測環(huán)空液面深度和井口套壓，由此獲得井下壓力恢復曲線●安全、省電、功能強、自動化程度高●集成式液面自動監(jiān)測儀可同時監(jiān)測4口油井，每口油井距離可達100米，監(jiān)測控制儀與監(jiān)控室距離可達150米

二、液面的識別與計算

靜液面（Ls或Hs）：對應于油藏壓力。動液面（Lf或Hf）：對應于井底壓力流壓。生產壓差Pf：與靜液面和動液面之差相對應的壓力差。沉沒度hs：根據氣油比和原油進泵壓力損失而定。

靜液面與動液面的位置1.液面曲線的識別波形B是聲波脈沖由井口傳播至回音標，又反射到井口記錄下的脈沖信號。波形C是聲波脈沖由井口傳播到液面，再由液面反射到井口記錄下的脈沖信號。波形A是在井口記錄下來的聲波脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號。1.液面曲線的識別1.液面曲線的識別Ls表示電磁筆從井口波到音標反射波在記錄紙帶上所走的距離，單位mm。Le表示電磁筆從井口波到液面反射波在記錄紙帶上所走的距離,單位mm。LsLe波形A為井口波，波形B，C分別為回音標、液面反射波形。b、c、d…為油管接箍波形。1、液面曲線的識別井口波液面波接箍波2.不合格液面曲線原因分析（a）有偶然干擾的曲線（b）儀器自激液面曲線（c）液面重復反射（d）回音標重復反射（e）游離泡沫液面影響記錄曲線（1）有干擾波的曲線圖（a）產生原因：儀器本身問題，井筒不干凈及蠟堵等。（2）自激液面曲線圖（b）產生原因：抽油機工作時引起的井口震動，儀器性能不穩(wěn)，靈敏度調節(jié)不當等。2.不合格液面曲線原因分析（a）有偶然干擾的曲線（b）儀器自激液面曲線（c）液面重復反射（d）回音標重復反射（e）游離泡沫液面影響記錄曲線（3）回音標淹沒記錄曲線圖（c）產生原因：井內無音標或油層供液能力強，抽油參數不當，音標被液面淹沒。（4）回音標重復反射曲線圖（d）產生原因：回音標離井口過近。2.不合格液面曲線原因分析（a）有偶然干擾的曲線（b）儀器自激液面曲線（c）液面重復反射（d）回音標重復反射（e）游離泡沫液面影響記錄曲線（5）游離泡沫液面影響曲線圖（e）產生原因：產氣較多的油井，在環(huán)空形成泡沫段，由于泡沫液面時升時降所致。3、液面計算方法

利用聲波在環(huán)形空間中的傳播速度和測得的反射時間來計算其位置。式中：——液面深度，m——聲波傳播速度，m/s——聲波從井口到液面后再返回到井口所需要的時間，s（1）利用回音標計算液面深度上式中：——液面深度，m——音標下入深度，m——聲波脈沖自井口至液面、音標后，又返回到井口所需要的時間，s——聲波脈沖信號在油套環(huán)形空間中的傳播速度，m/sLeLs式中：——音標下入深度，m例題一

某井測得動液面曲線如下圖，已知音標深度400m，泵掛深度1000m，求沉沒度。Le=300mmLs=240mm解：沉沒度答：沉沒度為500米。（2）利用油管接箍數計算液面深度

油管接箍波自井口到液面波之間反射明顯，能分辯每個油管接箍波峰。如下圖所示：

a、以井口波峰為起點，至液面波峰起始點為終點，用專用卡規(guī)測量出油管根數，查閱作業(yè)記錄，計算出液面深度。b、用油管平均長度計算式中：——油管接箍數——平均油管長度，m例題二

某井的動液面測試資料如下圖所示，查該井作業(yè)油管記錄如表1，計算液面深度。1～1095.4111～2096.4521～3096.0631～4096.4941～5095.6551～6096.3561～7096.4271～8096.02819.64表1某井作業(yè)油管數據

油管序號油管長度，m解：液面深度用專用卡規(guī)測量動液面曲線資料，從井口波到液面波共81根油管，通過查閱作業(yè)記錄，可得答：該井動液面深度為778.5米。2、利用油管接箍數計算液面深度油管接箍波峰在液面曲線上只反映一部分。

現場上，由于井筒條件、儀器、操作水平等多方面因素影響，井筒中液面以上的接箍并不明顯地全部反映在曲線上，如圖所示，針對此情況可在曲線上選出不少于10個分辨明顯、連續(xù)均勻的接箍波進行計算。計算公式:式中：——N根油管接箍長度反映在記錄紙帶上的距離，mm——油管接箍數m——平均油管長度，m例題三0123456789101112S箍S液

實測液面曲線如下圖所示，油管平均長度為9.6米，試計算液面深度。Le=176mmL接＝56mm解:由公式可得答：測得液面深度352米。（3）利用聲速計算液面深度

若在高頻記錄曲線上找不出均勻、連續(xù)的（10個以上）接箍波，在低頻記錄曲線上也沒有音標波，但是能夠反映出液面波，曲線如圖所示。LLe井口波液面波計算公式式中：——液面深度，m——電磁筆從井口波到液面反射波在記錄紙帶上所走的距離,單位mm——記錄紙快速走紙速度，——聲波在油、套環(huán)形空間的傳播速度，（一般取420）例題四

某井測得動液面曲線如下圖，試計算動液面深度。Le＝176mmAB解：由公式答：動液面深度為369.6米。三、液面測試中的影響因素及對策液面曲線的應用：1、確定抽油泵的沉沒度，根據抽油井的下泵深度和動液面深度就可以計算出泵的沉沒度：2、計算油層中部的流動壓力；3、計算油層中部的靜壓；4、利用動液面與示功圖綜合分析深井泵工作狀態(tài)；5、對于注水開發(fā)油田，根據油井液面的變化，能夠判斷油井是否見到注水效果，為了調整注水層段注水量和抽汲參數提供依據；6、根據液面曲線計算出的動液面、靜液面深度是單井動態(tài)分析和井組動態(tài)分析不可缺少的資料。(一)影響液面測試質量的主要因素

液面測試的原理、測試曲線的判斷識別前面已經進行了詳細的講解，大家看到的一些曲線都比較好，節(jié)箍波、液面波很清晰，干擾波動很小，比較容易識別和判斷。但在實際測試中這樣的曲線是不容易得到的，而是往往有很多因素同時作用，使液面曲線變得相當復雜，波形雜亂（如圖2所示），很難判斷液面波的準確位置，造成液面測不出或結果錯誤。三、液面測試中的影響因素及對策

通過多年的工作經驗和現場測試分析認為影響液面測試質量的因素，主要有以下幾個方面：

1、儀器性能：儀器的穩(wěn)定性和靈敏度。

2、人員素質：操作人員的技術水平、現場經驗和工作責任心；資料驗收人員的質量把關；生產管理人員的重視程度。

3、現場情況：測試井的井口裝置，油套環(huán)形空間內的死油、蠟堵，液面過深超出儀器的探測范圍，抽油機工作引起的震動以及一些特殊井（如脫氣嚴重的井）等因素。（二）現場測試經驗和注意事項

低壓測試看似簡單甚至一天能測一、二十口井，但要取得準確的液面資料并不容易，影響的因素很多，如何在測試曲線上排除這些影響因素，判斷出準確的液面波形，就需要不斷的學習積累，善于總結，在現場進行多次的頻率調節(jié)，細心的觀察。

以下就現場測試的經驗和作法，談一點初淺的認識，僅供參考。

1、井口裝置要密封，防止聲彈能量在井口處損失。因為聲波信號在油套環(huán)形空間內傳播，損耗很大，測試聲源信號隨著深度的增加而逐漸衰減，如果能量在井口處損失過大，液面波很難反射上來。（1）套管閘門開關應自如，現場測試中經常有另一側套管閘門關不嚴的現象，造成能量損失。

（2）在沒有套管閘門的井應裝好卡箍和堵頭防止漏氣。不允許使用棉紗及木頭等堵塞套管。并裝緊井口連接器。（3）井口法蘭盤要求密封。2、每次測試要有三條以上液面位置相同的曲線，且原則上要求液面波形要大于5毫米（液面過深的井會稍低一些）。例如：某井的測試，先后放6彈，測出6條曲線，單從其中任何一條曲線上根本無法判定哪個是液面波、六條曲線結合起來綜合分析，發(fā)現1590m處的波形始終存在，而其它波在不斷變化，因此判斷液面在1590m處。3、盡量消除現場測試中的干擾因素，提高液面的曲線清晰度。（1）現場測試時，如果干擾太多，可先將抽油機停抽，等待幾分鐘再測。（2）測試過程中，要克服一些不良的習慣性作法，如不準動井口裝置、信號連接線；不能砸采油樹；不能動儀器面板開關和調節(jié)靈敏度大小等。（3）現場測試時，如遇大風，可用物體把信號線壓住，使之不能隨風擺動，否則易出現干擾波。4、測試前要了解測試井的工作狀況，注意收集相關的資料，有利于做出正確的判斷。（1）液面資料必須是生產穩(wěn)定情況下錄取的，油井工作制度的改變或洗井后不能立刻進行測試。因此必須了解測試井的生產情況。（2）要了解測試井的井身結構，如泵深等。（3）與當時測取的示功圖資料相結合進行對比分析，不能自相矛盾。如示功圖上明明反映的是供液不足，而報出的資料液面卻很高。

如留某井示功圖（如圖3）和液面資料（見附圖2），示功圖為刀把形，屬典型的供液不足，而實測的液面卻只有149m，資料明顯有誤，第二天重測，液面在1381m。這樣的情況還很多，如從示功圖分析：抽油桿脫落、活塞未進入工作筒或卡死，有漏失的示功圖，液面一般較淺，沉沒度較高等。（4）生產穩(wěn)定的情況下動液面的深度一般不會有大的變化，因此前次的液面資料可作參考，還有產液剖面和試井的壓力資料都可得出比較準確的液面值，這些都可借鑒，利于總結分析。5、注意儀器設備的選用、操作和保養(yǎng)。（1）要了解所使用儀器的工作性能。以普遍使用的cj-1和cj-6為例。應保持齒輪機構清潔，無油污，轉動靈活，電機無異常聲響，無卡，走紙速度均勻。（2）液面線是連接主機和槍體的信號線，要注意保持兩個插頭的清潔，嚴禁虛接，否則易出現自激波；所用信號線應盡量短，以免增大噪場干擾和降低靈敏度。（3）保持槍體（微音器）的清潔和聲道的暢通，否則易出現波形雜亂?，F場中常見套管口積累了很多死油，必須清理；對一些易析出清質油或冬天易出現水珠的井，可打開套管讓液體充分流出后測試，以免析出的液體堵上槍體的通氣孔或進入聲道造成自激現象。（4）合理地選擇聲彈，對大部分井普通聲彈就足夠了，但對液面比較深，聲波損失較大的井，應選擇高能聲彈，增加聲功率。但也不能一味的用高能聲彈，那樣有可能把其他干擾信號也加強了。（5）磁電筆擺動靈活，記錄波形清晰無斷線和燒紙現象。（6）檢查電源電壓。帶負荷檢查電池電壓不低于11伏，否則給電池充電。6、對一些特殊井，如含氣井要根據氣量的大小，總結經驗，摸索規(guī)律。

現場中許多含氣抽油機井的套管閘門是敞開的，給測試帶來很大影響，含氣井由于聲波傳播的氣體介質密度在不斷變化，可能使液面曲線雜亂；原油在井下脫氣產生的泡沫段忽上忽下起伏，可能使測試的液面深度出現大的誤差。（1）對于氣量很大的井（井口套壓≧0.5Mpa），應采取瞥壓測試的方法。根據井況的不同瞥壓時間也有所不同，一般為30min甚至更長時間。（2）氣量小的井（井口套壓≤0.5MPa），壓力瞥不起來，應充分放氣（20min以上）或停抽，再進行測試。如N3-1井含氣量很高，測試時采取放氣的方法，放氣30min后測試，

測了多條均較雜亂，判斷液面為1790m。而該井泵深卻只有1409m，與生產實際不符，顯然資料有錯。在重測時，采取帶壓測試的方法，結果曲線相當標準，液面明顯，深度為1360m。對這些含氣（井口套壓較高）的井有的測試人員不注重資料質量，過度考慮安全問題，基本上是采取放壓進行測試，結果測試曲線雜亂，液面波難以判斷。實際上套壓小于5MPa的井，帶壓測試是很安全的。

7、對于一些井壁實在太臟的井。無論怎樣調節(jié)儀器的靈敏度，曲線都很雜亂，液面測不出；井筒上部若有幾十米厚的死油帽子，必然會造成液面很高的假象。如有一口井（見圖4），測試曲線相當標準，液面波清晰，且重復性很好，判斷液面深度在280m左右，后來作業(yè)發(fā)現液面很深，說明那個波形實際上只是一段死油的反射波。因此對這樣的井應安排洗井加藥處理，再進行重復測試。

8、現場中經常出現一些液面波很清晰，但液面測試時深度卻在泵下的情況，與實際不符。這主要是由于電子儀器是根據前十根油管長度和接