泵下声波管传直读测试技术及其应用

何寅（辽河油田钻采工艺研究院，辽宁 盘锦 124010）

泵下声波管传直读测试技术及其应用

何寅（辽河油田钻采工艺研究院，辽宁 盘锦 124010）

本文介绍了泵下声波管传直读测试技术及其应用，该技术主要是利用声波传导、地面接收及滤波处理技术，将井下测试仪器随油管下至泵下，采用压电电声换能器，通过功率放大及高压变换，将压力、温度传感器采集的电信号转换成声信号，沿油管传播到地面。地面采用加速度型声波传感器接收井下声通讯信号，应用WVD分布理论及TFPF算法，在强噪声条件下提取有效信号，还原成井下温度压力数据，实现油井下压力温度数据采集的目的。

泵下声波管传；压电电声换能器；WVD分布理论；TFPF算法

辽河油田自投入开发以来，机采井所占比例越来越大，而相当一部分的机采井需要定期进行测试，了解油层的压力温度参数，以掌握井下地质资料，实施新的开发工艺。目前，对机采井的监测有很多方法，但常用的有以下三种：

（1）用钢丝或电缆将压力计下入油层进行测试，但对于机采井来说这种方法很难完成。

（2）用油管带拖筒将存储式压力计下入油层进行测试。但这种测试不能实时监测油层温度压力数据，需要起出管柱作业取出仪器才能录取油层温度压力数据，缺少机动性，不能及时根据油层压力温度变化情况采取相应的措施。

（3）用电缆捆绑油管方式将直读式压力计下入油层中进行测试。这种方法虽然能实时监测油层温度压力变化情况，但作业费用较高，且施工起来较为繁琐。

我们总结以往的测试方法和现有的测试手段研制出泵下声波管传直读测试技术。该技术成功克服以上测试技术存在的问题，就是将仪器随管柱作业下入泵下，油层温度压力数据通过声波油管传输方式到地面接收器中，经过声音解码就能获取对应的油层温度压力数据。

1 泵下声波管传直读测试技术的工作原理

声波沿贯通上下的井内油管传输的规律可用下述公式表达：

公式1：声振动一维波动方程：

公式2：声能量衰减方程：

式中：δ—衰减系数，是一个与声震动频率、周围环境、介质、密度及形状有关的系数：

P—声压；

C0—钢铁介质油管中的声速；

L—井下声波发射器至井口的距离；

J0—井下声波发射器处的声强度；

J—距声波发射器L远处的声强度。

从经典声学理论可知，声波信号在连续介质中传播时，其衰减幅度不大，特别是在声速度很高的钢铁介质中，并且其周围环绕的是密度较低的油水气介质时。针对井内油管柱而言，要考虑声波信号通过连接每根油管的接箍时，会发生声波的反射与折射。如果用R表示声波反射系数，T表示折射系数，则它们可以分别用下式表示：反射系数和折射系数

式中，m是与油管及接箍材料有关的系数，α、β分别为声信号在接箍处的反射角与折射角。

结论：油管与接箍旋紧及间隙处无杂质，可增大声波折射系数T，减少声波反射系数R，可使声能量传输更远。测试仪器采用压电换能器，工作无方向性，适合水平井测试。

2 泵下声波管传直读测试技术的优越性

测试仪器随作业管柱下井，测试工艺安全可靠，无需电缆捆绑油管施工起来简单方便且测试费用较低，可实时监测井下油层温度压力变化数据，为油井下一步实施工艺措施提供可靠依据。该项技术达到了国内先进的水平。

3 现场应用

（1）测试目的：

通过对xxx井进行无缆声导测试，实时录取该井的压力、温度变化，了解无缆声导测试仪井下工作状态。

（2）测试井基本情况：

该井于2015年11月15日关井，关井前日产液量8.4m3，日产油量7t。

（3）测试简况：

2015年11月19日开始下入测试仪器，仪器下深2612.0m（垂深：2257.28m）。

（4）测试主要成果：

本次测试共历时162h，其中压力恢复时间为124.58h。压力变化8.228MPa降到1.204MPa，关井后压力由2.512上升到6.164MPa；

（5)现场测试结果：

下井仪在井下测试层位共采集温度压力数据87组，其中发送数据82组，地面接收仪共接收数据82组，全部接收。井下发送数据数值与地面接收仪接收数据数值完全吻合。证明井下压力温度采集系统测试精度达到设计指标。

4 应用前景

该项技术能够利用油管实现井下温度压力测试数据的无电缆传输，测试数据实时可靠，测试费用较低且施工简单方便，在油井测温测压仪器的信号传输方式上取得重大突破，应用前景广阔。

[1]张建军，张宝辉。油井无缆传输测试工艺技术。《油井测试》，2007.

[2]乔文孝，鞠晓东，车小花，卢俊强。声波测井技术研究进展。《中国油气论坛-石油测井专题研讨会》，2010.

何寅（1986-），男，工程师，现在辽河油田钻采工艺研究院从事油田测试工作。