CN104806229A - 柱塞气举排水采气生产测井***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量***及其控制方法，具体为柱塞气举排水采气生产测井***，包括上位机和下位机；上位机包括安装在防喷管上的无线通信模块和井口控制器；下位机包括生产测井模块，生产测井模块安装在柱塞内部或柱塞的上部；生产测井模块连接有行程开关，行程开关与柱塞内的碰撞杆相连；其控制方法将生产测井与柱塞气举工艺结合起来，利用气举工艺运行过程的关井复压阶段进行生产测井，测量井底温度、井底流压和产液流量信息，将测量数据先在井底就地保存，待到上行阶段再通过无线通信方案传输给井口控制器，实现测井数据的安全采集，提高数据的准确性和数据采集多样性。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量***及其控制方法，具体为柱塞气举排水采气生产测井***及其控制方法。
背景技术
柱塞气举排水采气工艺是间歇气举采油气的一种工艺，由于在举升气体和被举升液体之间提供了一种固体的密封界面-柱塞，因此该工艺减少了气体的窜流和液体的回落，从而能有效提高气体能量的举升效率，使井的产量大大提高。
目前的柱塞气举排水采气工艺一经安装使用，在运行过程无法直接测量井下地层产气情况，仅能通过在地面井口测量油压、套压、产气和产水量来间接估计和判断地层实际情况，仅利用这些数据不能给该工艺理论模型的求解提供更多的参数，不能对该工艺的优化提供更多实际的信息，不能对工艺运行过程中其工作周期的调整提供可靠的实际的依据，无法监视和分析油气层的生产状况及开发动态。而且该采气工艺一旦开始运行再下入生产测井工具进行生产测井极不方便。
申请号为201110402030.1发明专利《采气用柱塞井下运行状态跟踪***及其工作方法》，提供一种柱塞井下定位及运行状态跟踪***，该技术只是针对柱塞本身在井下的定位及其运动状态进行监测，检测对象单一，不能对天然气井的地质地层情况进行检测，无法及时掌握气层的产气情况和出水程度。其数据传输采用柱塞在油管中运行时碰撞油管接箍产生声波脉冲信号沿管体传输到地面或者由柱塞检测子***直接发射声波脉冲信号由管内气体介质传输至井口，这种传输方式具有一下缺点：(1)码间干扰。油管接头之间具有的这种高发射特性导致了钻柱脉冲的影响时间持续达百毫秒，这样会使码间有明显干扰产生，此影响是制约信道传输能力的主要因素。(2)噪音干扰。产气进行过程中由多相流运动产生的噪音能够改变信噪比，从而影响信道的传输。(3)声波衰减。声波在以球形方式扩散的同时会受到介质和障碍物的影响，从而能量被介质或障碍物吸收从而转化成其他形式的能量。(4)测量参数少。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种生产测井***及其控制方法，实现测井数据的安全采集，提高数据的准确性和数据采集多样性。
具体技术方案为：
柱塞气举排水采气生产测井***，包括上位机和下位机；
上位机包括安装在防喷管上的无线通信模块和井口控制器；
下位机包括生产测井模块，生产测井模块安装在柱塞内部或柱塞的上部；生产测井模块连接有行程开关，行程开关与柱塞内的碰撞杆相连；
生产测井模块用于采集和存储流量、温度、压力信号的测井数据，并将测井数据发送给无线通信模块，接受上位机指令，生产测井模块出现问题时，向上位机发出报警信息和诊断信息；
无线通信模块负责接收生产测井模块的测井数据，并将测井数据传输给井口控制器，井口控制器通过线缆与无线通信模块连接，接收并存储测井数据、报警信息和诊断信息，或通过监控与数据采集与监控***(SCADA)将数据传递给油田中心控制室。
生产测井模块包括流量传感器、温度传感器、压力传感器、微处理器、测井无线通信模块、存储器和电池；所述的流量传感器通过流量信号调理电路与微处理器连接，温度传感器通过温度信号调理电路、温度A/D转换电路与微处理器连接；压力传感器通过压力信号调理电路、压力A/D转换电路与微处理器连接；所述的压力A/D转换电路连接有基准电压电路；所述的测井无线通信模块和存储器分别与微处理器连接；微处理器有控制电路与行程开关连接，电池分别为流量传感器、温度传感器、压力传感器、微处理器、测井无线通信模块提供电源。
柱塞气举排水采气生产测井控制方法：
从关井期间开始，柱塞从地表下落，柱塞内的单流阀打开，形成一个通道，使气液通过，柱塞在自身重力的作用下下落，气、水通过中心管与碰撞杆间的空隙流动；在下落到井底后，柱塞与井底缓冲器碰撞，受力零件是阀杆，阀杆向上运动，推动柱塞中心的碰撞杆一起向上运动，最后阀杆与柱塞内的中心管接触，将油气传输的通道封闭；在碰撞杆向上运动的同时，借助阀杆向上运动的力，将行程开关向上推，行程开关运动时，将信号传输给生产测井模块的微处理器；微处理器接收到信号，发出信号11，表明柱塞已坐稳在卡定器上，发出测量指令，打开流量传感器、温度传感器、压力传感器进行测量，将测量结果存储在存储器内；
在柱塞上行过程中，即在柱塞离开卡定器之后，行程开关自动复位到初始状态，同时传输给微处理器复位信号10，微处理器接收到11-10信号之后停止测量；
待柱塞连同液体被举升到地表防喷管时，柱塞被防喷管内的捕抓装置固定住，柱塞内的中心杆与防喷管内的缓冲垫碰撞，碰撞杆受力向下运动，推动阀杆向下运动，阀杆与柱塞的中心管分开，形成油气传送的通道，使柱塞下部的气体通过柱塞阀到达销售管线，此时碰撞杆借由缓冲垫碰撞力将生产测井模块上的行程开关向下推，行程开关被推向下的同时，传输给生产测井模块的微处理器一个开关信号00，微处理器接收到信号，并发现信号变化是10-00，表明柱塞已经到达井口防喷管内，微处理器即发出指令打开测井无线通信模块，测井无线通信模块与上位机的无线通信模块建立联系，将存储器里存储的流量、温度、压力测井信息、故障信息传输给上位机的井口控制器，测井无线通信模块同时接受上位机的信息；
在柱塞开始下行之时，离开防喷管后，行程开关复位到初始状态，同时传输给微处理器复位信号10，微处理器接收到00-10变化信号之后停止数据传输，等待柱塞下行到卡定器之上开始下一周期测量。
流量传感器测量流量，流量是表征油井动态变化和评价气层生产特性的一个重要参数，对于产水气井，其意义更大，对工作制度的制定、实现生产效益最大化有很大影响。油气田勘探开发过程中，油层温度和井内流体温度的变化是非常重要的参数和信息。
温度传感器测量记录某一深度的井温或沿井剖面的温度变化，其测井资料可用于确定油层温度，了解井内流体流动状态，划分注入剖面，确定产气、产液口位置，检查管住泄漏、串槽，评价酸化、压裂效果等多个方面。
压力传感器用于测量地层压力(静压)和油气井的流动压力，地层压力和流动压力的差值就是生产压差。油气井生产能力的大小与生产压差有直接关系，压差大生产能力就大。测量这两个生产参数，通过动态分析，掌握和分析开发过程中的压力变化规律和油层压力的分布规律，及时采取相应措施进行调整是合理开发油田，保证油田高产、稳产，提高油田最终采收率的重要手段。以往的柱塞气举工艺只能通过测量井口的油压和套压来间接估计这个生产压差，而本本发明提供的柱塞气举排水采气生产测井***可将压力传感器深入井底并可持续测量一段时间，获得大量的井底压力信息。
本发明提供的柱塞气举排水采气生产测井***及其控制方法，将生产测井与柱塞气举工艺结合起来，利用气举工艺运行过程的关井复压阶段进行生产测井，测量井底温度、井底流压和产液流量信息，将测量数据先在井底就地保存，待到上行阶段再通过无线通信方案传输给井口控制器，实现测井数据的安全采集，提高数据的准确性和数据采集多样性。
附图说明
图1是本发明的柱塞气举排水采气生产测井***结构示意图；
图2是本发明的生产测井模块的结构示意图；
图3是本发明的控制方法流程图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体实施例。
如图1所示，柱塞气举排水采气生产测井***，包括上位机和下位机；
上位机包括安装在防喷管100上的无线通信模块1和井口控制器2；
下位机包括生产测井模块3，生产测井模块3安装在柱塞200内部或柱塞200的上部；生产测井模块3连接有行程开关314，行程开关314与柱塞200内的碰撞杆相连；
生产测井模块3用于采集和存储流量、温度、压力信号的测井数据，并将测井数据发送给无线通信模块1，接受上位机指令，生产测井模块3出现问题时，向上位机发出报警信息和诊断信息；
无线通信模块1负责接收生产测井模块3的测井数据，并将测井数据传输给井口控制器2，井口控制器2通过线缆与无线通信模块1连接，接收并存储测井数据、报警信息和诊断信息，或通过监控与数据采集与监控***(SCADA)将数据传递给油田中心控制室。
如图2所示，生产测井模块3包括流量传感器301、温度传感器302、压力传感器303、微处理器311、测井无线通信模块312、存储器313和电池310；所述的流量传感器301通过流量信号调理电路304与微处理器311连接，温度传感器302通过温度信号调理电路305、温度A/D转换电路307与微处理器311连接；压力传感器303通过压力信号调理电路306、压力A/D转换电路308与微处理器311连接；所述的压力A/D转换电路308连接有基准电压电路309；所述的测井无线通信模块312和存储器313分别与微处理器311连接；微处理器311有控制电路与行程开关314连接，电池310分别为流量传感器301、温度传感器302、压力传感器303、微处理器311、测井无线通信模块312提供电源。
如图3所示，柱塞气举排水采气生产测井控制方法：
从关井期间开始，柱塞200从地表下落，柱塞200内的单流阀打开，形成一个通道，使气液通过，柱塞200在自身重力的作用下下落，气、水通过中心管与碰撞杆间的空隙流动；在下落到井底后，柱塞200与井底缓冲器碰撞，受力零件是阀杆，阀杆向上运动，推动柱塞200中心的碰撞杆一起向上运动，最后阀杆与柱塞200内的中心管接触，将油气传输的通道封闭；在碰撞杆向上运动的同时，借助阀杆向上运动的力，将行程开关314向上推，行程开关314运动时，将信号传输给生产测井模块3的微处理器311；微处理器311接收到信号，发出信号11，表明柱塞200已坐稳在卡定器上，发出测量指令，打开流量传感器301、温度传感器302、压力传感器303进行测量，将测量结果存储在存储器313内；
在柱塞200上行过程中，即在柱塞200离开卡定器之后，行程开关314自动复位到初始状态，同时传输给微处理器311复位信号10，微处理器311接收到11-10信号之后停止测量；
待柱塞200连同液体被举升到地表防喷管100时，柱塞被防喷管100内的捕抓装置固定住，柱塞200内的中心杆与防喷管100内的缓冲垫碰撞，碰撞杆受力向下运动，推动阀杆向下运动，阀杆与柱塞200的中心管分开，形成油气传送的通道，使柱塞200下部的气体通过柱塞阀到达销售管线，此时碰撞杆借由缓冲垫碰撞力将生产测井模块3上的行程开关314向下推，行程开关314被推向下的同时，传输给生产测井模块3的微处理器311一个开关信号00，微处理器311接收到信号，并发现信号变化是10-00，表明柱塞200已经到达井口防喷管100内，微处理器311即发出指令打开测井无线通信模块312，测井无线通信模块312与上位机的无线通信模块1建立联系，将存储器313里存储的流量、温度、压力测井信息、故障信息传输给上位机的井口控制器2，测井无线通信模块312同时接受上位机的信息；
在柱塞200开始下行之时，离开防喷管100后，行程开关314复位到初始状态，同时传输给微处理器311复位信号10，微处理器311接收到00-10变化信号之后停止数据传输，等待柱塞200下行到卡定器之上开始下一周期测量。
Claims (3)
1.柱塞气举排水采气生产测井***，其特征在于：包括上位机和下位机；
所述的上位机包括安装在防喷管(100)上的无线通信模块(1)和井口控制器(2)；
所述的下位机包括生产测井模块(3)，生产测井模块(3)安装在柱塞(200)内部或柱塞(200)的上部；生产测井模块(3)连接有行程开关(314)，行程开关(314)与柱塞(200)内的碰撞杆相连；
所述的生产测井模块(3)用于采集和存储流量、温度、压力信号的测井数据，并将测井数据发送给无线通信模块(1)，接受上位机指令，生产测井模块(3)出现问题时，向上位机发出报警信息和诊断信息；
所述的无线通信模块(1)负责接收生产测井模块(3)的测井数据，并将测井数据传输给井口控制器(2)，井口控制器(2)通过线缆与无线通信模块(1)连接，接收并存储测井数据、报警信息和诊断信息，或将数据传递给油田中心控制室。
2.根据权利要求1所述的柱塞气举排水采气生产测井***，其特征在于：所述的生产测井模块(3)包括流量传感器(301)、温度传感器(302)、压力传感器(303)、微处理器(311)、测井无线通信模块(312)、存储器(313)和电池(310)；所述的流量传感器(301)通过流量信号调理电路(304)与微处理器(311)连接，温度传感器(302)通过温度信号调理电路(305)、温度A/D转换电路(307)与微处理器(311)连接；压力传感器(303)通过压力信号调理电路(306)、压力A/D转换电路(308)与微处理器(311)连接；所述的压力A/D转换电路(308)连接有基准电压电路(309)；所述的测井无线通信模块(312)和存储器(313)分别与微处理器(311)连接；微处理器(311)有控制电路与行程开关(314)连接，电池(310)分别为流量传感器(301)、温度传感器(302)、压力传感器(303)、微处理器(311)、测井无线通信模块(312)提供电源。
3.根据权利要求2所述的柱塞气举排水采气生产测井***，其特征在于，生产测井控制方法，包括以下过程：
从关井期间开始，柱塞(200)从地表下落，柱塞(200)内的单流阀打开，形成一个通道，使气液通过，柱塞(200)在自身重力的作用下下落，气、水通过中心管与碰撞杆间的空隙流动；在下落到井底后，柱塞(200)与井底缓冲器碰撞，受力零件是阀杆，阀杆向上运动，推动柱塞(200)中心的碰撞杆一起向上运动，最后阀杆与柱塞(200)内的中心管接触，将油气传输的通道封闭；在碰撞杆向上运动的同时，借助阀杆向上运动的力，将行程开关(314)向上推，行程开关(314)运动时，将信号传输给生产测井模块(3)的微处理器(311)；微处理器(311)接收到信号，发出信号11，表明柱塞(200)已坐稳在卡定器上，发出测量指令，打开流量传感器(301)、温度传感器(302)、压力传感器(303)进行测量，将测量结果存储在存储器(313)内；
在柱塞(200)上行过程中，即在柱塞(200)离开卡定器之后，行程开关(314)自动复位到初始状态，同时传输给微处理器(311)复位信号10，微处理器(311)接收到11-10信号之后停止测量；
待柱塞(200)连同液体被举升到地表防喷管(100)时，柱塞被防喷管(100)内的捕抓装置固定住，柱塞(200)内的中心杆与防喷管(100)内的缓冲垫碰撞，碰撞杆受力向下运动，推动阀杆向下运动，阀杆与柱塞(200)的中心管分开，形成油气传送的通道，使柱塞(200)下部的气体通过柱塞阀到达销售管线，此时碰撞杆借由缓冲垫碰撞力将生产测井模块(3)上的行程开关(314)向下推，行程开关(314)被推向下的同时，传输给生产测井模块(3)的微处理器(311)一个开关信号00，微处理器(311)接收到信号，并发现信号变化是10-00，表明柱塞(200)已经到达井口防喷管(100)内，微处理器(311)即发出指令打开测井无线通信模块(312)，测井无线通信模块(312)与上位机的无线通信模块(1)建立联系，将存储器(313)里存储的流量、温度、压力测井信息、故障信息传输给上位机的井口控制器(2)，测井无线通信模块(312)同时接受上位机的信息；
在柱塞(200)开始下行之时，离开防喷管(100)后，行程开关(314)复位到初始状态，同时传输给微处理器(311)复位信号10，微处理器(311)接收到00-10变化信号之后停止数据传输，等待柱塞(200)下行到卡定器之上开始下一周期测量。
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