[发明专利]一种油田井下液位检测方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种采油过程监测技术，具体涉及一种油田井下液位检测方法与装置。

背景技术

目前，油井液面测量的方法主要有两种：一种是在井口用高压气体或子弹产生声波，利用安装在井口的声波接收器(通常为高灵敏度麦克风)接收反射声波，由声波接收器接收反射声波并转换成电信号，通过控制电路进行数字处理，自动计算出液面深度；另一种应用于捞油机构，在捞油桶钢丝绳上安装重力传感器测量钢丝绳重力，油桶触及油液时由于受到浮力作用，使得传感器所测值减小，通过识别这种变化判断油液高度。但是，这两种油井液面测量方法都存在一些不足。对于第一种方法，其问题在于：一方面，声波测量方法由于声波衰减，经常有较大误差或者测量不到反射波；另一方面，这种方法由于受到声波发射端的压力气体容量或子弹容量的限制，因此不能实现长时间的实时测量，并且这种测量方法的成本较高。对于第二种方法，其问题在于，仅仅依靠识别钢丝绳重力传感器所测值的瞬时减小来判断油桶状态并得到液位高度，其准确度与可靠性低，难以克服油桶在几百米长的油井内上下运动过程中所受到的各种干扰对触液状态判定的影响，容易对油桶触液状态误判而不利于实现捞油全过程的自动化控制。

油井长度长，内部干扰多，且井下的液面是实时变化的，以上两种方法都易造成抽油机的抽汲参数和井下实际情况不匹配，使得采油工艺不合理，降低油井的抽油效率，增加采油成本。因此，研制一种准确可靠的捞油机井下液面连续测量方法与装置，既可以为实时调整油井的抽汲参数提供依据，保证采油的高效率，又可以实现油井采油的自动化，对实现油井高效率的开发具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田井下液位检测方法，该方法可以实现油田井下液位的自动跟踪与实时有效测量，准确可靠，易于实现，提高了采油效率，降低了成本；本发明还提供了实现该方法的装置。

为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供的技术方案是：一种油田井下液位检测方法，包括以下步骤：

第1步设空载捞油桶置于井口时连接捞油桶的钢丝绳初始长度为L₀；

第2步快速下放空载捞油桶，捞油桶尚未接触液面过程中，连接捞油桶的钢丝绳拉力F表示如式I：

F＝G_桶+ρ_绳A_绳gL   L₀≤L    式I

式I中，G_桶表示捞油桶所受重力，ρ_绳表示钢丝绳密度，A_绳表示钢丝绳截面积，L表示钢丝绳长，绳拉力F随绳长L增加呈线性增大；

第3步继续下放捞油桶直到捞油桶触到井下油液；设空载捞油桶刚触及井下油液时，钢丝绳长为L₁，此时钢丝绳拉力F达到空载最大值F₁，之后绳拉力F随绳长L的增大而开始线性减小，识别此转折点，判断捞油桶已经到达液面，计算转折点井下绳长即为井下液位高度；

第4步捞油桶触及液面后油液进入捞油桶，捞油桶在油液中受到的浮力F_浮遵循式II

F_浮＝ρ_油gV_排＝ρ_油gA_桶(L-L₁)    式II

式中，ρ_油表示油液密度，g表示重力加速度，V_排表示捞油桶深入油液的体积，A_桶为捞油桶截面积，(L-L₁)表示捞油桶深入油液的高度；

此阶段，钢丝绳拉力F随绳长L的增加线性减小到F₂，绳拉力F如式III所描述：

F＝G_桶+G_绳-F_浮＝(G_桶+ρ_油gA_桶L₁)-(ρ_油A_桶-ρ_绳A_绳)gL    式III

第5步继续下放捞油桶直到当钢丝绳拉力F不再减小，设F不再减小时钢丝绳长为L₂，此时捞油桶到达最低点，油液满载；

第6步开始上提捞油桶，且油液不再进入油桶，此时，钢丝绳拉力F加入油液重量，即式IV