專利名稱：稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及流量在線監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油田油井抽油技術(shù)領(lǐng)域，特別是適用于油田稠油井抽油時的一種稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及流量在線監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
稠油的開采生產(chǎn)具有特殊性，原油含蠟量高、油黏、含沙，從注蒸汽、悶井到放噴，然后采油，產(chǎn)量逐漸遞減，到下一輪注蒸汽，整個生產(chǎn)周期中，產(chǎn)液量波動大。同時其他影響生產(chǎn)的因素也多如井下地層出沙、串水、堵塞不出液、抽油泵泄漏、井口裝置密封不嚴(yán)等，最終都會影響稠油井的生產(chǎn)。為了及時掌握生產(chǎn)情況，采取技術(shù)措施，排除影響因素，提高生產(chǎn)效率，其最好的方法就是檢測動態(tài)產(chǎn)量，及時有效地發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)中的問題。此外，監(jiān)測動態(tài)產(chǎn)量，也可為抽油機(jī)采油節(jié)能裝置的控制提供最好的控制信號源。但是稠油井的高黏度、含雜質(zhì)、低流量(0.5-10m3/24h)、脈動出液等特性，給動態(tài)流量的測量帶來了嚴(yán)重困難。目前常用的流量計，如浮子流量計、渦輪流量計、腰輪流量計、電磁流量計都因產(chǎn)液的特殊性不能正常測試，故稠油井產(chǎn)量計量還是沿用了最原始的計量方法每1天或3天將各油井產(chǎn)出的油液導(dǎo)入流量罐，1小時量取該時段油井流出的液體體積，推算出1天的產(chǎn)量，顯然是極不準(zhǔn)確的，也無法及時準(zhǔn)確地反映油井產(chǎn)量的瞬值，對指導(dǎo)生產(chǎn)和節(jié)能控制就無大的意義。目前，對于低產(chǎn)液量的稠油井，國內(nèi)尚未開發(fā)出稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測儀器設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自動化程度高，能夠通過計算機(jī)屏幕直接讀出被測油井稠油生產(chǎn)的動態(tài)流量，且具有一定精度的高效率稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種快捷、簡便、判定準(zhǔn)確的流量在線監(jiān)測方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是稠油井群流量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括若干個感應(yīng)式流量傳感器，安裝在計量站的輸油分支管道上，用于采集通過輸油管道的油液瞬時流量信號并轉(zhuǎn)換為電信號；一個多通道數(shù)據(jù)采集卡，用于通過A/D轉(zhuǎn)換將各感應(yīng)式流量傳感器采集轉(zhuǎn)換的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；一個計算機(jī)處理系統(tǒng)，用于接受多通道數(shù)據(jù)采集卡輸出的數(shù)字信號，并進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，將計算的出液量數(shù)據(jù)分井號儲存；一個顯示器，用于將數(shù)據(jù)運(yùn)算處理結(jié)果進(jìn)行界面顯示。
所述感應(yīng)式流量傳感器是由帶有上下設(shè)置或左右設(shè)置進(jìn)出液口的殼體和設(shè)置在殼體上部或殼體內(nèi)部的傳感組件兩部分構(gòu)成，其中，傳感組件具有一個與進(jìn)液口內(nèi)端相接觸的閥芯式感應(yīng)測頭，測頭上部裝有導(dǎo)磁體，導(dǎo)磁體外部套裝有上下感應(yīng)線圈和供磁線圈，導(dǎo)磁體與線圈之間設(shè)有不導(dǎo)磁護(hù)套。
所述上下感應(yīng)線圈采用差動連接。
所述測頭的外表面涂敷有不粘油涂層。
本發(fā)明流量在線監(jiān)測方法的具體步驟為(1)在計量站內(nèi)的各輸油支管道上加裝感應(yīng)式流量傳感器；
(2)由感應(yīng)式流量傳感器對產(chǎn)液流量進(jìn)行采樣，將每一時刻通過輸油管道的油液流量信號轉(zhuǎn)換為電信號；(3)由多通道數(shù)據(jù)采集卡通過A/D轉(zhuǎn)換，將感應(yīng)式流量傳感器采集轉(zhuǎn)換的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；(4)由計算機(jī)將多通道數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號通過設(shè)定的流量參數(shù)進(jìn)行流量計算，并對每口井的出液量進(jìn)行累積，將出液累積量分井號儲存；(5)由計算機(jī)將各井的出液累積量與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較、判斷各油井的生產(chǎn)狀態(tài)，并將流量值和生產(chǎn)狀態(tài)在顯示器的界面顯示。
應(yīng)用本發(fā)明的稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)并配合其監(jiān)測方法，其有益效果為(1)可以對產(chǎn)液量在每天0.5立方米以上稠油井群的工作狀態(tài)進(jìn)行在線產(chǎn)量實(shí)時動態(tài)監(jiān)測，并在整個監(jiān)測過程完全通過計算機(jī)操作控制完成，因而具有自動化程度高、采樣密度高、監(jiān)測效率高等優(yōu)點(diǎn)。
(2)通過應(yīng)用該測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，其輸出信號可以較精確地反映稠油井在各種復(fù)雜油質(zhì)下出油情況的動態(tài)歷程，通過設(shè)置的數(shù)據(jù)采集卡可以對多口油井的感應(yīng)式流量傳感器采集輸出的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳輸；并按照設(shè)定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算、狀態(tài)判定、存儲并在界面上顯示各油井的產(chǎn)量動態(tài)趨勢，從而可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時監(jiān)測各油井的生產(chǎn)狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)故障油井或低產(chǎn)量油井則可以發(fā)出警報信號，通知采油員工及時采取措施，以便降低生產(chǎn)成本、控制能耗、提高產(chǎn)量，如果將若干個井群的數(shù)字信號通過互聯(lián)網(wǎng)或者GPS發(fā)送到油田的管理中心，則中心管理人員可以借助中央監(jiān)測計算機(jī)實(shí)時掌握所監(jiān)測油田的各油井生產(chǎn)狀態(tài)。
(3)本發(fā)明可為抽油機(jī)采油節(jié)能的控制提供及時準(zhǔn)確的控制信號。
(4)本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計合理、操作簡便，實(shí)用性強(qiáng)；其監(jiān)測方法快捷、簡便、判定準(zhǔn)確，特別適應(yīng)于油田稠油井群在產(chǎn)液過程中的流量監(jiān)控要求。


圖1是本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)的布局結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明臥式感應(yīng)式流量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明立式感應(yīng)式流量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明感應(yīng)式流量傳感器局部結(jié)構(gòu)簡圖；圖5是本發(fā)明稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)流程框圖；圖6是本發(fā)明流量在線監(jiān)測時的計算機(jī)工作程序框圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖1，圖中各標(biāo)號分別為油井井群1、輸油支管道2、感應(yīng)式流量傳感器3、總輸油管道4、傳輸電纜線5、供電電源6、數(shù)據(jù)采集卡7、計算機(jī)8、顯示器9。
本發(fā)明的稠油井群流量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是由與被測油井?dāng)?shù)量相等的感應(yīng)式流量傳感器3、傳輸電纜線5、供電電源6、多通道數(shù)據(jù)采集卡7、計算機(jī)8和顯示器9組成，其中感應(yīng)式流量傳感器3安裝在計量站的輸油支管道2上。流量傳感器3輸出的信號經(jīng)信號處理電路(圖中未示)處理后，通過傳輸電纜線5與多通道數(shù)據(jù)采集卡7的輸入端連接。數(shù)據(jù)采集卡7設(shè)置在計算機(jī)內(nèi)，并通過數(shù)據(jù)信號傳輸線和控制信號傳輸線與計算機(jī)8連接，顯示器9與計算機(jī)8連接。在本案中，信號處理電路屬常規(guī)技術(shù)，此處不再贅述。
參看圖2、圖4，圖2所示為臥式結(jié)構(gòu)的感應(yīng)式流量傳感器3，包括傳感器殼體3-10和傳感組件，其傳感器殼體上的進(jìn)出液口3-9、3-8為左右設(shè)置，主要用于安裝在橫置的輸液管道上，傳感組件設(shè)置在殼體3-10的外部上端，該組件具有一個與進(jìn)液口3-9內(nèi)端相接觸的閥芯式感應(yīng)測頭3-7，測頭3-7的外表面涂敷有不粘油涂層，可使測頭3-7不受油液粘度的影響，以保證監(jiān)測的靈敏度和準(zhǔn)確度。在測頭3-7的上部裝有導(dǎo)磁體3-4，導(dǎo)磁體3-4外部套裝有上下感應(yīng)線圈3-1、3-3和供磁線圈3-2，導(dǎo)磁體3-4與上下感應(yīng)線圈3-1、3-3及供磁線圈3-2之間設(shè)有不導(dǎo)磁護(hù)套3-5，其中上下感應(yīng)線圈3-1、3-3采用差動連接(參見圖4)。
圖3所示為立式結(jié)構(gòu)的感應(yīng)式流量傳感器3a，與臥式結(jié)構(gòu)的感應(yīng)式流量傳感器的不同點(diǎn)在于傳感器殼體3a-10的進(jìn)出液口3a-9、3a-8為上下設(shè)置，主要用于安裝在豎置的輸液管道上。傳感組件設(shè)置在殼體3a-10的內(nèi)部，包括上下感應(yīng)線圈3a-1、3a-2、供磁線圈3a-2，導(dǎo)磁體3a-4、不導(dǎo)磁護(hù)套3a-5、感應(yīng)測頭3a-7，傳感組件的結(jié)構(gòu)及組裝方式均與圖2中的傳感組件相同，此處不再贅述。
工作時，由供電電源6通過設(shè)置在傳感組件外殼上的接線柱3-6或設(shè)置在傳感器殼體3-10上的接線柱3a-6給供磁線圈3-2或3a-2提供交流36V電源，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，感應(yīng)測頭3-7或3a-7隨輸油支管道2內(nèi)液流壓力的變化上下移動，并帶動導(dǎo)磁體3-4或3a-4與感應(yīng)線圈3-1、3-3或3a-1、3a-3和供磁線圈3-2或3a-2相對移動，由此引起感應(yīng)線圈3-1、3-3或3a-1、3a-3輸出電壓的變化，輸出的交流電壓信號隨感應(yīng)測頭3-7或3a-7的位移量呈線性函數(shù)。
設(shè)置的感應(yīng)式流量傳感器3、3a，用于采集通過輸油支管道2的油液瞬時流量信號并轉(zhuǎn)換為電信號；設(shè)置的多通道數(shù)據(jù)采集卡7，通過A/D轉(zhuǎn)換可將多個感應(yīng)式流量傳感器3、3a采集輸出的電信號分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳輸至計算機(jī)8；計算機(jī)8處理由數(shù)據(jù)采集卡7輸入的數(shù)字信號，按照設(shè)定的參數(shù)數(shù)學(xué)模型計算出各油井產(chǎn)液流量的折算值，輸送至人機(jī)顯示界面，同時通過設(shè)置的分類判斷程序?qū)Ω饔途纳a(chǎn)狀況進(jìn)行正常、低產(chǎn)、故障等類別判定，并通過接口輸送至指令、報警系統(tǒng)。
在本案中，所述傳感式流量傳感器是以一定的采樣頻率采集電信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，得到分段時間的電壓值Vi，由計算機(jī)通過對采樣電壓值Vi進(jìn)行累加，按數(shù)學(xué)模型計算出各油井每單位時間內(nèi)通過液體的體積值，將該體積值送數(shù)據(jù)庫，分井號儲存。
所述數(shù)學(xué)模型包含的參數(shù)有參算常數(shù)K、采樣電壓Vi、流量體積V體，運(yùn)算公式為V體＝K∑Vi，其中，K值的設(shè)定是由人工或計量罐測出油井1個小時的出液體積V1h，由計算機(jī)對流量傳感器在同一個小時內(nèi)采集的電壓信號V1，V2，V3……Vi進(jìn)行累加，求出總和∑Vi，再按運(yùn)算公式K＝∑Vi/V1h計算出K值，作為數(shù)學(xué)模型的參算常量，并在監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，按周期1天或3天計量運(yùn)算，刷新K值。
在分類判定程序中，輸入常數(shù)K后，每20min對各油井的出液量V體計算一次，并將計算的出液量V體20min值與各該口井規(guī)定的最低產(chǎn)液量V定進(jìn)行比較，如果V體20min＜V定/72則報警；V體20min＞V定/72，則視為生產(chǎn)正常。
參看圖5，是本發(fā)明的稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)流程框圖，其監(jiān)測流程為針對油井產(chǎn)出的液體為脈動出液、含蠟量高、油黏、含沙等特點(diǎn)，應(yīng)用電磁傳感技術(shù)對出液流量進(jìn)行大密度、高靈敏度的測量采樣；并通過多通道數(shù)據(jù)采集卡7的A/D轉(zhuǎn)換將流量傳感器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由計算機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，應(yīng)用數(shù)學(xué)模型對多通道數(shù)據(jù)采集卡7輸出的各油井的數(shù)字信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過對各油井每股油液量的累計，計算出的各油井每單位時間內(nèi)通過的液體的體積值，分庫存儲，并進(jìn)行生產(chǎn)狀態(tài)如正常、低產(chǎn)、故障等的判定分類，提供指令、報警輸出，適時采取措施。同時可將各井動態(tài)產(chǎn)液流量值直接在人機(jī)界面顯示，通過通訊接口，向其它部門提供生產(chǎn)動態(tài)信息。
結(jié)合圖1，參看圖6，本發(fā)明流量在線監(jiān)測時的計算機(jī)工作程序?yàn)?、打開電源6和計算機(jī)9，計算機(jī)9自動進(jìn)行初始化，并進(jìn)行各油井起始時間設(shè)置，設(shè)置各油井?dāng)?shù)學(xué)模型常數(shù)；2、將由感應(yīng)式流量傳感器3或3a采集并通過數(shù)據(jù)采集卡7通過轉(zhuǎn)換輸出的各油井分時采樣的數(shù)字信號分井號儲存；3、按照設(shè)置的參數(shù)數(shù)學(xué)模型計算各油井產(chǎn)液量的折算值；4、將各油井的折算流量值分井號存入數(shù)據(jù)庫，以備調(diào)用；5、啟動判斷程序，調(diào)取各油井產(chǎn)液流量折算值進(jìn)行正常、低產(chǎn)、故障狀態(tài)判定分類；6、從分存數(shù)據(jù)庫直接讀取流量值輸送至人機(jī)界面，并通過顯示器10顯示；7、將判定分類狀況或有關(guān)信息通過推動接口輸出報警；8、刷新界面，重復(fù)第5、6、7步程序。
權(quán)利要求
1.一種稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于它包括若干個感應(yīng)式流量傳感器，安裝在計量站的輸油分支管道上，用于采集通過輸油管道的油液瞬時流量信號并轉(zhuǎn)換為電信號；一個多通道數(shù)據(jù)采集卡，用于通過A/D轉(zhuǎn)換將各感應(yīng)式流量傳感器采集轉(zhuǎn)換的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；一個計算機(jī)處理系統(tǒng)，用于接受多通道數(shù)據(jù)采集卡輸出的數(shù)字信號，并進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，將計算的出液量數(shù)據(jù)分井號儲存；一個顯示器，用于將數(shù)據(jù)運(yùn)算處理結(jié)果進(jìn)行界面顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述感應(yīng)式流量傳感器是由傳感器殼體和傳感組件兩部分構(gòu)成，其中，傳感器殼體帶有上下設(shè)置或左右設(shè)置的進(jìn)出液口，傳感組件設(shè)置在殼體上部或殼體內(nèi)部，所述傳感組件具有一個與進(jìn)液口內(nèi)端口相接觸的閥芯式感應(yīng)測頭，測頭上部裝有導(dǎo)磁體，導(dǎo)磁體外部套裝有上下感應(yīng)線圈和供磁線圈，導(dǎo)磁體與線圈之間設(shè)有不導(dǎo)磁護(hù)套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述上下感應(yīng)線圈采用差動連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述測頭的外表面涂敷有不粘油涂層。
5.一種用于稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的流量在線監(jiān)測方法，其特征在于該方法的具體步驟為(1)在計量站內(nèi)的各輸油支管道上加裝感應(yīng)式流量傳感器；(2)由感應(yīng)式流量傳感器對產(chǎn)液流量進(jìn)行采樣，將每一時刻通過輸油管道的油液流量信號轉(zhuǎn)換為電信號；(3)由多通道數(shù)據(jù)采集卡通過A/D轉(zhuǎn)換，將感應(yīng)式流量傳感器采集轉(zhuǎn)換的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；(4)由計算機(jī)將多通道數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號按照設(shè)定的流量參數(shù)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行流量計算，并對每口井的出液量進(jìn)行累積，將出液累積量分井號儲存；(5)由計算機(jī)將各油井的出液累積量按照設(shè)定的分類判定程序判定油井的生產(chǎn)狀態(tài)，并將產(chǎn)液量和生產(chǎn)狀態(tài)在顯示器的界面顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量在線監(jiān)測方法，其特征在于所述數(shù)學(xué)模型包含的參數(shù)有參算常數(shù)K、采樣電壓Vi、流量體積V體，運(yùn)算公式為V體＝K∑Vi，其中，K值的設(shè)定是由人工或計量罐測出油井1個小時的出液體積V1h，由計算機(jī)對流量傳感器在同一個小時內(nèi)采集的電壓信號V1，V2，V3……Vi進(jìn)行累加，求出總和∑Vi，再按運(yùn)算公式K＝∑Vi/V1h計算出K值，作為數(shù)學(xué)模型的參算常量，并在監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，按周期1天或3天計量運(yùn)算，刷新K值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量在線監(jiān)測方法，其特征在于所述分類判定程序?yàn)檩斎氤?shù)K，每20min對各油井的出液量V體計算一次，并將計算的出液量V體20min值與各該口井規(guī)定的最低產(chǎn)液量V定進(jìn)行比較，如果V體20min＜V定/72則報警；V體20min＞V定/72，則視為生產(chǎn)正常。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稠油井群產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及流量在線監(jiān)測方法，監(jiān)測系統(tǒng)包括若干個安裝在計量站輸油分支管道上的感應(yīng)式流量傳感器；一個用于將各流量傳感器采集轉(zhuǎn)換的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的多通道數(shù)據(jù)采集卡；一個用于將多通道數(shù)據(jù)采集卡輸出的數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的計算機(jī)處理系統(tǒng)；一個用于將數(shù)據(jù)運(yùn)算處理結(jié)果進(jìn)行界面顯示的顯示器。應(yīng)用該監(jiān)測系統(tǒng)及流量在線監(jiān)測方法，可對稠油井群的工作狀態(tài)進(jìn)行在線產(chǎn)量實(shí)時動態(tài)監(jiān)測，整個監(jiān)測過程完全通過計算機(jī)操作控制完成，因而具有自動化程度高、采樣密度高、監(jiān)測效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G05B15/02GK1952347SQ20061012820
公開日2007年4月25日 申請日期2006年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月15日
發(fā)明者陳干, 田勝, 付淑英 申請人:陳干