浅谈油田综合试井仪器的设计与应用

　　实测示功图可以反映出深井泵在井下工作中的异常现象，可以结合地质情况和利用生产数据、仪器工作状况，来分析解释抽油井的工作制度是否合理，机、杆、泵参数组合是否与油井相适应。实测示功图经过诊断技术处理，可以找出影响油井泵效或不出油的原因，然后根据本油田采油工艺技术的配套措施来解决生产问题。但是由于应力波沿杆柱传递的滞后，其示功图的形状发生变化，因而只有浅井低速时地面示功图对故障的分析解释才是正确的。如何利用井下泵示功图来自动诊断泵况和杆柱是一件十分棘手，而又十分必要的工作。抽油井故障诊断技术的研究，一直是国内外采油工程技术人员的一个重要研究课题。经过几十年的研究、实践，抽油井故障的分析与诊断技术有了相当大的发展。就其内容与发展来说，可以分为以下四种方法：
　　第一，是所谓“五指式动力仪”分析方法。它主要依靠操作人员手掌的感觉来分析抽油设备的工作状况，这种方法早已被淘汰。
　　第二，地面示功图分析法。该方法利用光杆动力仪绘制光杆示功图，然后对示功图进行分析解释，以判断油井与设备故障。几十年来，许多国家为了使光杆动力仪检测方法更为简便准确以及使示功图的分析、解释更为方便、准确、解释范围更加广泛，进行了大量的研究工作。一方面不断改革动力仪，提高检测精度。如已研制成机械式的、水力式的、电气式的各种型式的动力仪；另一方面，不断改进示功图的解释方法，扩大解释范围。
　　第三，井下示功图诊断法。这种方法是利用井下动力仪随同抽油泵一起下入井内，直接测量泵示功图。但这种方法耗资甚巨，工艺也较复杂，所以没有得到推广应用。
　　第四，计算机诊断法。根据动力仪测出悬点示功图，利用波动方程可以得到抽油杆柱任意截面处的位移和载荷计算式，从而绘出所需的抽油杆各截面及泵的示功图。根据这些示功图，可以对整个油井生产系统的工作状况作出分析和判断。基本可以诊断和综合抽油系统的整个工作状况，因而这一方法深受油田管理人员的欢迎。
　　四、油田综合试井仪的设计原理与构成
　　1．液面深度探测
　　井口连接器处安装微音器及发生装置，击发一颗发声子弹产生声脉冲，声脉冲沿着油管向井下传播，当遇到油管接箍、音标和液面等障碍物便产生反射脉冲，返回的声脉冲由微音器接收转换成电信号，通过双通道放大、滤波电路后，输出显示两路声脉冲波形。一路信号记录接箍、液面、音标和其他较大障碍物反射波信号;另一路信号只记录液面、信号。通过对输出波形的特征位置(接箍、深度。发声一转音标或其他较大障碍物反射波低频音标、液面)的定位，可得到油井深度。
　　2．测功图的方法
　　将载荷传感器夹在抽油机悬绳上、下夹板之间，压力触点朝上承受悬绳夹板作用力，光杆负载的变化转变为载荷传感器壳体的形变，导致传感器应变片电阻值的变化，从而产生对应于光杆载荷变化的电信号。位移传感器的线绳固定在井口，当抽油机游梁上下运动拉动位移传感器的线绳，经过减速滑动电位器产生对应位移的电信号。载荷和位移信号通过五芯电缆传送给测井仪。抽油杆载荷-位移传感器主要用于采集抽油杆载荷、位移（两者用于形成示功图）数据，将抽油杆的载荷和位移信息变换成对应的电压或电流值并通过无线模块送至井场监控系统主机。抽油杆载荷数据的采集是通过安装在井口的压电传感器将抽油杆的压力信号转换为电压信号,然后通过运算放大器将微弱的电压信号进行放大,经放大后的电压信号再作为输入信号送到模数转换器转换为数字量送到微处理器中,从而完成对抽油杆载荷数据的采集。抽油杆的位移数据主要是通过双光束直射取样式光电传感器ST256C,方向判别专用集成电路ST288A和表面边缘均匀打了许多小孔并且圆周侧面缠满细线的码盘进行采集的。
　　3．系统的硬件框图
　　
　　图3系统硬件框图
　　4．系统软件模块
　　
　　图4系统软件框图
　　
　　结束语
　　有杆泵采油是世界石油工业传统的采油方式之一，也是迄今在采油工程中一直占主导地位的人工举升方式。由于抽油泵是在近千米到数千米的井下，工况十分复杂，工作环境极其恶劣，不但受“机、杆、泵”抽油设备的影响，而且直接受到“砂、蜡、气、水”的影响，故障发生率很高，严重影响油田的正常生产，1998年的统计结果表明:我国平均每口有杆抽油井年作业1.25次。因此，及时、准确地掌握有杆抽油系统的工作状况，诊断油井所存在的故障问题，制定合理的技术措施，使油井及时恢复正常生产，提高作业效率和油井产量，对提高企业的经济效益具有十分重要意义。
　　目前，油田使用的测井仪器功能单一，只能测试液深或功图数据中的一种，并且它们一般存在着体积大、造价高、测量精度低的缺点，给测井工人带来极大的不便。基于这种现象，本文中研究的油田智能综合试井系统是将传统的液面探测仪和抽油机功图测试仪两种仪器合为一体，不仅提高了设备的集成度、智能化和测量精度，也便于试井队的携带使用，有很高的实用价值。
　　
　　参考文献：
　　[1]李虞庚主编．试井手册（上册）．石油工业出版社．
　　[2]李舟波、楚泽函．中国测井学研究现状与发展趋势．地球物理学报，第四十期增刊，1997．
　　[3]徐爱钧．基于单片机的抽油井液面自动监测仪的设计与应用．测控技术，200年第20卷第4期．
　　[4]余国安,高国华,彭勇．有杆抽油井故障诊断技术的新发展．石油学报,1993,13(3):47～53．
　　[5]谢荣华.生产测井技术应用与进展．北京：石油工业出版社，1998，15～19．

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