油井环空气液界面测定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种油井环空气液界面测定方法及装置，所述方法包含：向油井环空内注入氮气，并监测所述油井环空内气体压力变化数据；根据所述气体压力变化数据及注入氮气的体积通过气体状态方程计算获得环空体积数据；根据油井的管柱参数及所述环空体积数据计算获得油井环空内气液界面的位置高度。本发明专利技术具有施工简单、快速、不受环空介质干扰以及适合环空高温高压井监测的特点。

Method and device for measuring air-liquid interface of oil well annulus

The invention provides an oil well annular air-liquid interface measurement method and device, which includes: injecting nitrogen into the annulus of the oil well and monitoring the gas pressure change data in the annulus of the oil well; calculating annulus volume data by gas state equation according to the gas pressure change data and the volume of injected nitrogen; and calculating annulus volume data according to the tubing string parameters of the oil well and the annulus volume. The position and height of gas-liquid interface in annulus of oil well can be obtained by data calculation. The invention has the characteristics of simple construction, fast operation, no interference from annular medium and suitable for annular high temperature and high pressure well monitoring.

【技术实现步骤摘要】
油井环空气液界面测定方法及装置
本专利技术涉及石油开采
，尤其适应高温高压井气液界面的测定的一种油井环空气液界面的测定方法及装置。
技术介绍
目前油套环空液面监测方法主要方法包括回声法、浮筒法、压力计测试法和示功图法等。回声法原理是在井口利用药弹爆炸发声或高压气瓶作为声源，产生的振动波沿油管、套管内的环行空间向下传播，遇到液面产生反射波，利用井口微音器接收反射波并计算液面的深度。浮筒法利用浮筒探测液面工艺受到浮筒重量和浮筒体积的限制，一般只能在油套环形空间没有压力的环空井和敞开井口的作业井使用。压力计探测油井井下液面方法与测压方法基本相同，由压力梯度突变值确定气液界面，但是存在施工复杂、测试周期长的弊病。而示功图法利用连通器原理，该方法操作简单、成本低，但存在后期数据处理难度大、误差较大。采用注空气的方法存在安全隐患，需要针对具体油井情况选择性采用。目前有众多的稠油热采井，这种井一般环空都是高温高压，温度在200℃以上，环空压力高达10MPa左右，常规液面监测方法从操作安全性、施工难度、施工成本、测试精度方面都难以达到要求。因此有必要提出适应能力更强的油井环空气液界面方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种测定油井环空气液界面的方法及装置，以便于简化施工，同时适合环空高温高压井，不受环空介质干扰的完成油井环空气液界面的测定及监测。为达上述目的，本专利技术所提供的油井环空气液界面测定方法，具体包含：向油井环空内注入氮气，并监测所述油井环空内气体压力变化数据；根据所述气体压力变化数据及注入氮气的体积通过气体状态方程计算获得环空体积数据；根据油井的管柱参数及所述环空体积数据计算获得油井环空内气液界面的位置高度。在上述油井环空气液界面测定方法中，优选的，向油井环空内注入氮气，并监测所述油井环空内气体压力变化数据包含：通过氮气瓶向所述油井内注入氮气并通过电子压力计监测所述油井环空内气体压力变化数据。在上述油井环空气液界面测定方法中，优选的，所述注入氮气的体积通过以下公式计算获得：P0×V0＝P1×V；P0×V0＝n0R0T0；P1×V＝n0R0T0；上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；P0为氮气瓶压力；V0为注入氮气体积流量；n0为注入氮气的气体的摩尔数；R0为空压机进入气体的状态常数；V1为注氮气前环空中体积；T0为空压机进入气体的绝对温度；V为注入氮气的体积。在上述油井环空气液界面测定方法中，优选的，所述注入氮气的体积通过以下公式计算获得：P1×(V1+V)＝P2×V1；上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；V1为注氮气前环空中体积；V为注入氮气的体积。在上述油井环空气液界面测定方法中，优选的，所述注氮气前环空中气体的压力和所述注氮气后环空中气体的压力通过以下公式计算获得：P1×(V1+V)＝n1R1T1；P2×V1＝n1R1T1；上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；V1为注氮气前环空中体积；n1为注入后环空中总的气体的摩尔数；R1为环空中气体的状态常数；T1为环空中气体的绝对温度。在上述油井环空气液界面测定方法中，优选的，所述根据油井的管柱参数及所述环空体积数据计算获得油井环空内气液界面的位置高度包含：通过以下公式计算获得油井环空内气液界面的位置高度：上式中，h为油井环空内气液界面的位置高度；φ1为油井的管柱内径；φ2为油井的管柱外径；V1为注氮气前环空中体积。在上述油井环空气液界面测定方法中，优选的，监测所述油井环空内气体压力变化数据之后还包含：通过线性公式判断油井环空内注入的氮气量与油井环空内气体压力是否成线性关系；当满足线性公式时，根据所述气体压力变化数据及注入氮气的体积通过气体状态方程计算获得环空体积数据；所述线性公式包含：在上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；P0为氮气瓶压力；V0为注入氮气体积流量；V1为注氮气前环空中体积。本专利技术还提供一种油井环空气液界面测定装置，所述装置包含氮气瓶、电子压力计和计算模块；所述氮气瓶用于向油井环空内注入氮气；所述电子压力计用于监测所述油井环空内气体压力变化数据；所述计算模块用于根据所述气体压力变化数据及注入氮气的体积通过气体状态方程计算获得环空体积数据；以及根据油井的管柱参数及所述环空体积数据计算获得油井环空内气液界面的位置高度。在上述油井环空气液界面测定装置中，优选的，所述计算模块包含计量单元，所述计量单元用于通过以下公式计算获得注入氮气的体积：P0×V0＝P1×V；P0×V0＝n0R0T0；P1×V＝n0R0T0；上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；P0为氮气瓶压力；V0为注入氮气体积流量；n0为注入氮气的气体的摩尔数；R0为空压机进入气体的状态常数；V1为注氮气前环空中体积；T0为空压机进入气体的绝对温度；V为注入氮气的体积。在上述油井环空气液界面测定装置中，优选的，所述计算模块包含检测单元，所述检测单元用于通过以下公式计算获得注入氮气的体积：P1×(V1+V)＝P2×V1；上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；V1为注氮气前环空中体积；V为注入氮气的体积。在上述油井环空气液界面测定装置中，优选的，所述检测单元还用于通过以下公式计算获得注氮气前环空中气体的压力和所述注氮气后环空中气体的压力：P1×(V1+V)＝n1R1T1；P2×V1＝n1R1T1；上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；V1为注氮气前环空中体积；n1为注入后环空中总的气体的摩尔数；R1为环空中气体的状态常数；T1为环空中气体的绝对温度。在上述油井环空气液界面测定装置中，优选的，所述计算模块还包含：通过以下公式计算获得油井环空内气液界面的位置高度：上式中，h为油井环空内气液界面的位置高度；φ1为油井的管柱内径；φ2为油井的管柱外径；V1为注氮气前环空中体积。在上述油井环空气液界面测定装置中，优选的，所述装置还包含校准模块，所述校准模块用于通过线性公式判断油井环空内注入的氮气量与油井环空内气体压力是否成线性关系；当满足线性公式时，将所述气体压力变化数据及注入氮气的体积交由所述计算模块计算获得环空体积数据；所述线性公式包含：在上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；P0为氮气瓶压力；V0为注入氮气体积流量；V1为注氮气前环空中体积。本专利技术还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。本专利技术所提供的油井环空气液界面测定方法及装置采用氮气快速注入、高速电子压力计采样，利用气体状态方程对排量压力特征曲线上的数据进行分析获得动液面数据，具有施工简单、快速、不受环空介质干扰以及适合环空高温高压井监测的特点。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：图1为本专利技术所提供的油井环空气液界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油井环空气液界面测定方法，其特征在于，所述方法包含：向油井环空内注入氮气，并监测所述油井环空内气体压力变化数据；根据所述气体压力变化数据及注入氮气的体积通过气体状态方程计算获得环空体积数据；根据油井的管柱参数及所述环空体积数据计算获得油井环空内气液界面的位置高度。

【技术特征摘要】
1.一种油井环空气液界面测定方法，其特征在于，所述方法包含：向油井环空内注入氮气，并监测所述油井环空内气体压力变化数据；根据所述气体压力变化数据及注入氮气的体积通过气体状态方程计算获得环空体积数据；根据油井的管柱参数及所述环空体积数据计算获得油井环空内气液界面的位置高度。2.根据权利要求1所述的油井环空气液界面测定方法，其特征在于，向油井环空内注入氮气，并监测所述油井环空内气体压力变化数据包含：通过氮气瓶向所述油井内注入氮气并通过电子压力计监测所述油井环空内气体压力变化数据。3.根据权利要求2所述的油井环空气液界面测定方法，其特征在于，所述注入氮气的体积通过以下公式计算获得：P0×V0＝P1×V；P0×V0＝n0R0T0；P1×V＝n0R0T0；上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；P0为氮气瓶压力；V0为注入氮气体积流量；n0为注入氮气的气体的摩尔数；R0为空压机进入气体的状态常数；V1为注氮气前环空中体积；T0为空压机进入气体的绝对温度；V为注入氮气的体积。4.根据权利要求1所述的油井环空气液界面测定方法，其特征在于，所述注入氮气的体积通过以下公式计算获得：P1×(V1+V)＝P2×V1；上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；V1为注氮气前环空中体积；V为注入氮气的体积。5.根据权利要求4所述的油井环空气液界面测定方法，其特征在于，所述注氮气前环空中气体的压力和所述注氮气后环空中气体的压力通过以下公式计算获得：P1×(V1+V)＝n1R1T1；P2×V1＝n1R1T1；上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；V1为注氮气前环空中体积；n1为注入后环空中总的气体的摩尔数；R1为环空中气体的状态常数；T1为环空中气体的绝对温度。6.根据权利要求1所述的油井环空气液界面测定方法，其特征在于，所述根据油井的管柱参数及所述环空体积数据计算获得油井环空内气液界面的位置高度包含：通过以下公式计算获得油井环空内气液界面的位置高度：上式中，h为油井环空内气液界面的位置高度；φ1为油井的管柱内径；φ2为油井的管柱外径；V1为注氮气前环空中体积。7.根据权利要求1至6中任一项所述的油井环空气液界面测定方法，其特征在于，监测所述油井环空内气体压力变化数据之后还包含：通过线性公式判断油井环空内注入的氮气量与油井环空内气体压力是否成线性关系；当满足线性公式时，根据所述气体压力变化数据及注入氮气的体积通过气体状态方程计算获得环空体积数据；所述线性公式包含：在上式中，P1为注氮气前环空中气体的压力；P2为注氮气后环空中气体的压力；P0为氮气瓶压力；V0为注入氮气体积流量；V1为注氮气前环空中体积。8.一种油井环空气液界面测定装置，其特征在于，所述装置包含氮气瓶、电子压力计和计算模块；...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓中先，金璐，黄丽，霍艳皎，赵伟，钱鹏，何寅，吴文琳，吴霞，蒋艳，李杰，关博天，沈尘，景宏伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11