專利名稱：一種油井液面測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及油田采油技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種油井液面測試裝置。
背景技術(shù)：
在油田開發(fā)中，油井液面數(shù)據(jù)是一項重要的油井管理基礎(chǔ)資料，它直接反應(yīng)著油 井的供液能力。油井動液面測試的常規(guī)方法為回聲法，利用該方法申報的專利較多，其原理 是在井口利用藥彈爆炸發(fā)聲或高壓氣瓶作為聲源，產(chǎn)生的振動波沿油管、套管內(nèi)的環(huán)行空 間向下傳播，遇到液面產(chǎn)生反射波，利用井口微音器接收反射波并計算液面的深度。該方法 工藝簡單、實施方便，但是在氣油比較高或稠油生產(chǎn)井中，由于油管套管環(huán)空處存在的“泡 沫段”或“死油塊”影響，使得獲得的測試結(jié)果誤差很大(幾十米到幾百米不等)，有些稠油 井甚至無法進行測試，影響了對油田生產(chǎn)井的正確評價。還有一些測試油井液面的方法如浮筒法、壓力計探測法和示功圖法等。其中浮筒 法中利用浮筒探測液面工藝受到浮筒重量和浮筒體積的限制，一般只能在油套環(huán)形空間沒 有壓力的環(huán)空井和敞開井口的作業(yè)井使用，該方法容易理解，數(shù)據(jù)直觀，施工周期短，但不 能帶壓測試，也就無法滿足生產(chǎn)過程中的測試，而且該方法在測試過程中仍受井身結(jié)構(gòu)及 “死油塊”限制。壓力計探測油井井下液面方法與測壓方法基本相同，由壓力梯度突變值確 定氣液界面，利用壓力資料計算液面深度使用范圍比較廣泛，適用于一切油水井，計算液面 也比較準確，缺點是不知道液面的大體位置，要保證壓力計停點至少有3點在液面以下，至 少每井次停5個點，施工復(fù)雜、周期長。而示功圖法利用連通器原理，該方法操作簡單、成本 低，但受原油粘度、含水等因素影響，后期數(shù)據(jù)處理難度大、誤差較大。

實用新型內(nèi)容本實用新型實施例提供了一種油井液面測試裝置，用于提高油井液面的測試精 度，為油井液面的精確測試提供了一種有效技術(shù)手段。本實用新型實施例還提供一種油井液面測試裝置，包括光纖、測溫單元、拐點確 定單元和定位單元，所述光纖和所述測溫單元相連，所述拐點確定單元分別和所述測溫單 元及所述定位單元相連，其中測溫單元，用于利用油井內(nèi)光纖上的測溫點測得若干連續(xù)的 溫度數(shù)據(jù)，所述相鄰測溫點之間等距離；拐點確定單元，用于根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)確定所述測 溫點中的溫度拐點；定位單元，用于利用光時域反射技術(shù)OTDR對所述溫度拐點進行定位以 得到油井液面數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，本實用新型實施例中測溫單元包括光端機和信號處理器，所述波分復(fù)用 器和所述光電檢測器用于采集光纖測溫點處帶有溫度信號的背向拉曼散射光信號，所述信 號處理器用于根據(jù)所述帶有溫度信號的背向拉曼散射光信號調(diào)解出所述溫度數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，本實用新型實施例中拐點確定單元具體用于根據(jù)下述公式確定溫度拐λ v (tm+2_tm+1)/δ = A1 (tl_tm) /d+ λ ν αω+「、)/(δ-d) = A1 (W1) / δ[0009]其中m為液相中的測溫點個數(shù)；δ為兩個測溫點軸向距離；d為靈敏度測溫區(qū)間 落入液面內(nèi)的深度，0彡d彡δ ；t為測溫點的溫度值；、為油水界面的溫度值；且氣相的導(dǎo) 熱系數(shù)λ v和液相中導(dǎo)熱系數(shù)X1保持不變，X1遠大于λ v，井下光纖無突變熱源。本實用新型實施例利用光纖測溫技術(shù)來測量油井液面數(shù)據(jù)，其測試精度取決于測 溫點間的距離，當(dāng)測溫點間距離較小時，利用本實用新型實施例的方法所測得的頁面數(shù)據(jù) 精度較高。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新 型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例提供的一種油井液面測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的一種測溫單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。如圖1所示為本實用新型實施例提供的一種油井液面測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包 括光纖110、測溫單元120、拐點確定單元130和定位單元140，光纖110和測溫單元120相 連，拐點確定單元130分別和測溫單元120及定位單元140相連。由圖3可見，光纖110位 于油井104內(nèi)部，其一部分深入氣液界面105以下的液相混合物103中，該液相混合物比如 是油井中的石油等，另一部分位于油氣液界面105以上的氣相混和物106中，、為光纖110 上的第i個測溫點。在本實施例中，光纖110既是一種傳輸媒體又是傳感媒體，具有光纖背向拉曼散 射的溫度效應(yīng)。測溫單元120用于利用油井內(nèi)光纖110上的測溫點測得若干連續(xù)的溫度數(shù)據(jù)，該 相鄰測溫點之間等距離。作為本實用新型的一個實施例，如圖2所示，測溫單元可以包括光端機121和信號 處理器122，光端機121用于采集光纖測溫點處帶有溫度信號的背向拉曼散射光信號，信號 處理器122用于根據(jù)所述帶有溫度信號的背向拉曼散射光信號調(diào)解出所述溫度數(shù)據(jù)。拐點確定單元130用于根據(jù)測溫單元120所得到的溫度數(shù)據(jù)確定測溫點中的溫度 拐點。具體來說拐點確定單元130，在本實施例中確定溫度拐點是基于如下兩點假設(shè) (1)氣相的導(dǎo)熱系數(shù)λν和液相中導(dǎo)熱系數(shù)λ 1在計算過程中分別保持不變；(2)井下光纖 沿程測溫系統(tǒng)無突變熱源，則井底熱源沿井筒軸向傳熱量為Q1 = Qv = Qlv (1)[0022]式中Q1——井底熱源在液相中的軸向傳熱量；Qv——井底熱源在氣相中的軸向傳熱量；Qlv——井底熱源在氣液界面處的軸向傳熱量；且有Q1 = Q1 = Q2 =......Qi^1 = Qi = λ x (t-t^) s/δ ； (i = 1,2,3......，i 彡 m)
(2)
式中
t,-
-第i個測溫點的溫度值； -井筒軸向傳熱橫截面積； δ——兩個測溫點軸向距離；m——為液相中的測溫點個數(shù)；以及Qv = Qi+2 = Qi+3 =......Qlri = Qn = λs/ δ ； (i = m+1, m+2.
i ( η) (3)式中η為井下總的測溫點個數(shù)；另外在氣液界面處則有Qm+1 = Qlv = A1 (tftm) s/d+ λ ν (Vrt1) s/ ( δ _d) (4) (5)
式中
tx—油水界面測溫點的溫度值；
d——靈敏度測溫區(qū)間(單位測溫點)落入液面內(nèi)的深度，0彡d彡δ。 由式(1) (2) (3) (4)關(guān)系聯(lián)立可得
Xv(tm+2-tm+1)s/S = XjtftJs/d+Xva^-Ds/O-d) = λ x (t^V^ s/ δ
化簡式(5)可得
入 ν (tffl+2-tffl+1)/δ = A1 (tl-tm) /d+ λ ν (Vrt1)/(δ-d) = A1 (W1) / δ(6)由于液相中導(dǎo)熱系數(shù)X1(KT1WzkK)是氣相的導(dǎo)熱系數(shù)Xv(10_2W/m.K)的幾十 倍，即tm+2-tm+1遠大于tm-tm+1或Uft1遠大于tftm，即光纖110上的測溫點出現(xiàn)了溫度拐 點值。根據(jù)式6，即可以得到出現(xiàn)溫度拐點值的測溫點m。定位單元140用于利用OTDR技術(shù)對所述溫度拐點進行定位以得到油井液面數(shù)據(jù)。 在時域中，利用OTDR技術(shù)，根據(jù)光在光纖中的傳輸速率和背向拉曼散射光的回波時間，即 可以對上述溫度拐點進行定位，從而確定液面數(shù)據(jù)。可見，如果光纖測溫點間距較小，比如lm，則可以將液面數(shù)據(jù)的誤差控制在Im以 內(nèi)，當(dāng)光纖測溫點間距更小時，頁面數(shù)據(jù)的誤差也可以更加小。因此，本實用新型實施例利 用光纖測溫技術(shù)來測量油井液面數(shù)據(jù)，其測試精度取決于測溫點間的距離，當(dāng)測溫點間距 離較小時，利用本實用新型實施例的方法所測得的頁面數(shù)據(jù)精度較高。以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一 步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本 實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種油井液面測試裝置，其特征在于，包括光纖、測溫單元、拐點確定單元和定位 單元，所述光纖和所述測溫單元相連，所述拐點確定單元分別和所述測溫單元及所述定位 單元相連，其中測溫單元，用于利用油井內(nèi)光纖上的測溫點測得若干連續(xù)的溫度數(shù)據(jù)，所述相鄰測溫 點之間等距離；拐點確定單元，用于根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)確定所述測溫點中的溫度拐點； 定位單元，用于利用光時域反射技術(shù)OTDR對所述溫度拐點進行定位以得到油井液面 數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述測溫單元包括光端機和信號處理器， 所述光端機用于采集光纖測溫點處帶有溫度信號的背向拉曼散射光信號，所述信號處理器 用于根據(jù)所述帶有溫度信號的背向拉曼散射光信號調(diào)解出所述溫度數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述拐點確定單元具體用于根據(jù)下述公式 確定溫度拐點^v(tffl+2-tffl+1)/5 = λ JtftJ/d+λ ν“ω+1-、)/(δ-(1) = λ x (W1) / δ 其中m為液相中的測溫點個數(shù)； δ為兩個測溫點軸向距離；d為靈敏度測溫區(qū)間落入液面內(nèi)的深度，O彡d彡δ ； t為測溫點的溫度值； tx為油水界面的溫度值；且，氣相的導(dǎo)熱系數(shù)λ v和液相中導(dǎo)熱系數(shù)X1保持不變，X1遠大于λ v，井下光纖無突變 熱源。
專利摘要本實用新型實施例提供了一種油井液面測試裝置，包括光纖、測溫單元、拐點確定單元和定位單元，所述光纖和所述測溫單元相連，所述拐點確定單元分別和所述測溫單元及所述定位單元相連，其中測溫單元，用于利用油井內(nèi)光纖上的測溫點測得若干連續(xù)的溫度數(shù)據(jù)，所述相鄰測溫點之間等距離；拐點確定單元，用于根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)確定所述測溫點中的溫度拐點；定位單元，用于利用光時域反射技術(shù)OTDR對所述溫度拐點進行定位以得到油井液面數(shù)據(jù)。本實用新型實施例利用光纖測溫技術(shù)來測量油井液面數(shù)據(jù)，其測試精度取決于測溫點間的距離，當(dāng)測溫點間距離較小時，利用本實用新型實施例的方法所測得的頁面數(shù)據(jù)精度較高。
文檔編號E21B47/04GK201915944SQ20102066210
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者宋志軍, 張福興, 李廣富, 楊志祥, 楊文軍, 楊顯志, 王曉華, 穆磊, 袁天瑜 申請人:中國石油天然氣股份有限公司