[发明专利]一种非植入式稠油油井出砂量监测系统及其方法

权利要求书

1.一种非植入式稠油油井出砂量监测系统，其特征在于，其包括：

出砂信号感受装置，包括非植入式安装的信号感受一次仪表及基于多普勒原理的超声测速装置；所述信号感受一次仪表采用振动传感器；其安装位置为距弯头出口1-2倍管径处；所述信号感受一次仪表的安装方式为非植入式安装，即将两只振动传感器分别安装在两个相邻下弯管处的外壁上；

出砂信号采集装置，包括出砂信号采集和放大转换装置；

出砂信号处理校准装置，包括基于PC端的信号处理模块，所述出砂信号处理校准装置还包括流速测量模块和校准存储模块，所述流速测量模块，完成超声流速测量值接收和互相关流速法测量；所述校准存储模块，提供两种流速测量的校准、特征砂频段滤波存储、冲击信号存储、能量存储功能。

2.如权利要求1所述的一种非植入式稠油油井出砂量监测系统，其特征在于，所述振动传感器将采集到的含砂原油振动信号传输至电荷放大器，经过放大转换后变成电压信号，传输至出砂信号采集装置。

3.如权利要求1所述的一种非植入式稠油油井出砂量监测系统，其特征在于，所述基于多普勒原理的超声测速装置可实时测量管路内的油流混合流速并存储所测得的数据。

4.如权利要求1所述的一种非植入式稠油油井出砂量监测系统，其特征在于，所述出砂信号处理校准装置包括初始化模块、自检模块、参数设定模块、数据采集模块、信号检测模块、滤波分析模块、冲击信号识别模块、能量分析模块、油流信号降噪模块、出砂信号提取模块、出砂量信号耦合模块、出砂量输出报警模块。

5.如权利要求4所述的一种非植入式稠油油井出砂量监测系统，其特征在于，所述初始化模块完成系统开机后的参数初始化，为建立新的监测任务做准备；

所述自检模块完成系统自检功能，以确定系统的可靠性；

所述参数设定模块，设置监测出砂量的报警值和所需油井参数；

所述数据采集模块，完成出砂信号的采集；

所述信号检测模块，提供基本检测功能，为后续出砂信号分析模块提供入口；

所述滤波分析模块，提供特征砂频段提供功能；

所述冲击信号识别模块，提供识别冲击信号功能；

所述能量分析模块，该模块提供砂信号能量分析；

所述油流信号降噪模块，提供对冲击信号中的油流信号降噪功能；

所述出砂信号提取模块，提供对冲击信号中的砂信号提取功能；

所述出砂量信号耦合模块，实现油流信号降噪与出砂信号提取耦合功能；

所述出砂量输出报警模块，实现出砂量监测报警功能。

6.如权利要求1-5中任一项所述系统的一种稠油油井出砂量检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：

1)出砂冲击信号提取；

2)出砂信号验证；

3)出砂油流信号降噪；

4)出砂信号提取；

5)出砂量判别。

7.如权利要求6所述的一种稠油油井出砂量检测方法，其特征在于，在进行所述步骤1)前需要进行参数设置，所述参数为需要监测的监测井数量选择、出砂信号采集的数据长度和采样率设置、油井基本参数输入、出砂量报警值设置。

8.如权利要求6所述的一种稠油油井出砂量检测方法，其特征在于，所述步骤具体为：

1)出砂冲击信号提取：完成信号采集设置后，系统开始同步处理工作，砂砾冲击到管壁上产生冲击信号，先将时域信号中的冲击信号提取出来，可实现滤除部分本底噪声功能；选择合适的窗函数，进行快速傅里叶变换分析，选择高频段进行特征砂砾冲击管壁频段滤波处理，选取的滤波方式为10kHz的高通滤波；

2)出砂信号验证：将计算得到的油流混合流速与流量计测得的实时流速进行对比，若误差在10％以内则认为两者流速一致，若一致，则认为冲击信号主要由含砂流体产生；若不一致，则冲击信号主要由油流冲击管壁造成，重复步骤2)的特征砂砾冲击管壁频段滤波，直至互相关计算与超声测量流速一致时再进行后续出砂监测处理；

3)出砂油流信号降噪：滤除出砂油流信号噪声；

4)出砂信号提取：当基于互相关方法的计算流速与超声测量流速符合一致性时，系统继续进行出砂量分析计算，具体采用时域分析、频域分析、功率谱分析、RMS谱分析的手段，根据出砂特征提取出油流信号和出砂信号，出砂特征信号往往是突发信号，一般具有尖峰特性；油流在管路中流动时连续且平稳，一般认为平稳的信号是油流信号；在总体信号幅值中减去平稳信号幅值，即保留尖峰信号幅值的增量，为完成油流信号降噪后的出砂信号；若具有出砂信号，则开始出砂信号报警，若无出砂信号，重复步骤2)、3)继续完成稠油油井出砂监测。