基于油井液面测试影响因素及对策的探讨

2020-01-13沙伟国王勇中石化胜利油田分公司油藏动态监测中心孤东监测大队山东东营257237

化工管理 2020年15期

沙伟国王勇（中石化胜利油田分公司油藏动态监测中心孤东监测大队，山东东营257237）

0 引言

油井液面测试为油田生产智能化的重要内容，采用回声法对油井液面进行监测，已经在在“三高”油田开发和成本管理中得到了广泛应用。油井的生产环境十分复杂，油套环形空间次声波运行速度的充数化，动液面反射回波时间、油井实际情况等都会对液面测试产生影响，需要结合回声测试仪原理结构等多个方面对测试影响因素进行分析，制定出切实可行的应对策略。

1 油井动液面回声法测试原理

采用次声波技术在在油管与套管建立起的环形空间中传播，碰到油液面生成反射信号后上传到接收处理装置，从而实现对油井动液面的持续监测。如果满足监测时间设定值或接收测试指令，套压低于0.25MPa，油井液面测试仪气爆模块控制气泵进行加压，通过电磁阀放气来生成次声波。如果套压值超过0.25MPa，气爆模块利用套压和电磁阀来建立起次声波，会顺着油套空间向油井底部传播，碰到接箍、液面时会形成反射声波，拾波器会接收到声波信号进行处理并传输到控制器。处理后的声波数据与套压等参数共同经过通信网络传给计算机进行数据解压和计算，利用油管接箍回波来对环形空间中的声速进行计算，液面回波利用数学模型和算法来得到回波时间，这样就可以得到油井液面的实际深度。

2 油井动液面监测影响因素

2.1 监测原理影响因素

采用回声技术获取到清晰的油管接箍回波，可以得到次声波的均速为公式中的N 是油管接箍回波数量，h 可取9.6，t1为次声波至选择点所需的时间。再结合次声波回波时间t，通过可以计算得到液面深度值。声波运行速度和回波时间对动液面测试结果会产生影响。在声波测试过程中，油套环形空间内每处声波运行速度都存在着差异，与油井温度、压力等因素有着直接的关系纱，在识别声波时把初始声波当作均速，则会对测试结果的准确性产生影响。而且，油井现实情况十分复杂，很多油管接箍回波不会以周期性进行改变，采集到的接箍数存在着一定的误差。油井液面回波时间的影响方面，如果没有噪声干扰，可更为清楚地识别出油井液面，准确地得到液面回波时间。

2.2 监测仪器因素

微音器是对声波信号进行采集的重要器件，油井液面测试时发挥着重要作用，油井内环境十分复杂，温度、压力等因素会对微音器灵敏度产生不利影响，使得回波不能准确接收到油管接箍波、液面波信号，会对测试的可靠性产生影响。而且，每个油井的深度也不相同，微音器获取到的声波信号幅度有着很大的差异，针对深度较大的油井，如果信号幅度过低则无法准确识别出油管接箍波、液面波，这就会对测试数据的准确产生影响。油井液面测试仪通过控制电磁阀来驱动阀门开闭，气体流动时会形成次声波，不同规格的电磁阀对应不同的油井套压，如果套压太高或气泵加压长，就会导致电磁阀不能正常开启，会对液面监测仪可靠性产生影响。

2.3 油井井况因素

油、套环管壁杂物会对液面测试产生影响，次声波会在杂物部位产生反射，这样就会减小声波传输时的能量，而且会在油井液面形成假的反射流，而真实液面却不能形成有效的反射波形。主要是因为油管结蜡等原因导致的，油液从井底部提升到井口过程中，随着深度不断减小会出现温度降低现象，当油井温度和压力达到蜡质点时，注入到油管和套管壁中，在进行液面测试时会出现假液面信号。清蜡剂的应用也会对液面测试产生影响，针对结蜡严重的油井多利用化学清蜡剂进行处理，由于该物质有着一定的黏稠性，从套管向油井注入会在某个部位产生环空液柱，假液在的存在会使液面测试数据产生很大的偏差。

井口套管压力变化产生的影响方面，通过套压、大气压差形成次声波，在压力低小的油井中不会产生较大的声波能量，次声波在油套环形空间传输时会存在衰减，就会存在着微音器无法获取到反射波的问题，液面测试作业则会受到很大的影响。这是由于在油井采用过程中，为了提高油井产量在放压操作后没有及时将球阀关好，套压则无法建立起来。套管漏气也是影响因素之一，油井液面的声波测试需要保证井筒处于良好的密封条件，可以降低声波在井口部位的损耗。声波会在传输过程中随着油井深度的变大而减小，声波能量在井口部位存在较大的损失，油井液面反射波则很难获取到，即便接到反射波也由于能量过小而无法使用。油井加药也会对液面测试产生影响，为了有效清除掉油套空间的杂物，会定期对油井中加药，就会使得油井套压不断变小，声波测试仪则不能利用套压来生成次声波。抽油机等人工举升设备的振动或杆管偏磨出会产生影响，抽油机在运行时会形成周期性的震动，杆管偏磨出会导致井口部位存在震动，应激波会对油井动液面测试产生影响，使得采集到的回波曲线变得零乱。

3 油井动液面监测对策

3.1 监测原理因素解决对策

针对声速获取因素的影响，可结合油管接箍回波特性，对回波信号采用带通滤波处理，可以得到更为清楚完整的回波，选择更多的接箍回波来对声波均速进行计算，这样可以降低计算误差。相同地质区域套管声波均速规律基本相同，得到该地区域前十节油管声波均速，再利用曲线拟合的处理办法，可以得到声速变化规律拟合公式，这样就可以计算油井套管每个位置处的声波运行速度，可以更好地保证油井液面测试的准确性。短时自相关函数计算法，也可以提高液面测试数据的准确性，有用自相关函数具备的数据识别能力，可以对油管接箍声波数据分帧处理，经过首个峰值点来得到计算此接箍声波的是时间差，再结合采样周期、油管长度来对声波运行速度进行计算，利用提高采样频率和数据帧长的方式来提升测试数据的准确性。

针对液面回波时间的影响，通过对油套环形空间内的噪声进行深入分析，再结合小涌上变换时具有更多分辨率的特点，对液面测试数据进行噪声处理，可以更为准确的动液面的高度。对回波信号、噪声频谱间的差别进行深度分析，采用窗函数对噪声信号进行滤波，强化回波信号后可以更为清晰地得到液面高度。

3.2 监测仪器因素解决对策

选用测井作业应用的微音器来对动液面声波数据进行监测，有着更高的灵敏度、耐高温等性能，可在油井腐蚀物环境正常运行，应用的压力范围更宽。针对深度大的油井，如果微音器获取到的回波信号幅度不够，可通过提高放大倍数和曲线幅度，可以更为准确地接受到油井接箍数量和油井液面值。针对电压阀的影响因素，需要根据油井套管压力来选择合适的压力范围的电磁阀型号。对运行参数进行设置，合理延长外接气泵加压时间，使经过电磁阀的气体压力变小，提升油井液面测试数据的准确性。

3.3 油井井况因素解决对策

针对油套空间杂物问题，可采用热洗法进行作业，可有效清除掉管壁蜡质和其它杂物，如果油井结蜡严重则需要对油井定期投入清蜡剂。针对“环形液柱”，可采用加压泵对套管中注入一定数量的液体来破坏液柱。针对套压变化的影响，需要在放压完成后及时将球阀关闭，使油井套压保持在2.0-2.5兆帕。如果发现套管存在漏气问题，需要组织维修人员进行处理，在压力满足测试要求后再进行声波测试。如果油井没有压力，可采用外接气泵加压到足够压力后再进行液面测试。针对人工举升设备的震动和杆管偏磨，需要暂停设备20分钟左右时间，再开展液面测试，对杆管偏磨的油井有用扶正器的装置来降低偏磨，再对油井液面进行测试。