[发明专利]一种测量油井液面的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量油井液面的新方法，应用电容来测量井下液面高度的方法。 

背景技术

在油田采油作业中，用产油井底压力和静态井底压力作出的井底压力与产量关系曲线能给出该油井可获得的最高产油率百分数，从而可以得到油井的开采效率。工作人员将可获知是否可从该油井采出更多的石油。其中，油井液面深度是油井的必测参数之一。 

通常油井液面测量仪有两种类型工作原理，一是基于超声波回波原理的超声波油井液面深度测量仪，另一种是基于油井液面高度造成井底压力变化原理的电子压力油井液面测量仪。 

但由于油井内部情况复杂，干扰较大，声脉冲经常被淹没在噪声中，从地面到液面间的油管节箍数目不易查准，加上声脉冲通常由人工判读，超声波油井液面深度测量仪操作十分不便。 

电子压力式油井液面测量仪需要在油井底部安装电子式压力传感器，因此存在着安装时需要一次井下作业的缺点。而且随着油井深度增加，井底压力传感器的耐高温高压设计越困难，所需井底电缆成本越高，只适用于深度较浅的油井液面测量。 

由于井下管线由油管和外层的套管组成，形成了同心圆形电容器，目前，电容传感器已在位移、厚度、物位、温度、振动、转速、流量及成份分析中得到广泛应用，但在油井液面测量中未见使用。 

发明内容

本发明设计了一种利用电容测量油井液面的方法。整个系统由SG3524振动电路，单片机，数字计数器和电容测量线组成。将电容测量线接在油井的套管和油管上，启动测量设备，测量设备将测量得到的液位高度经过数据传输线实时地送给主站。 

将被测电容转换成一定频率的方波信号。采用SG3524芯片，在6脚接上一定阻值的电阻R，将装置的电容测量线分别接在井管的内壁和外壁上，设此时井管的电容值为C，则可以在芯片的3脚得到频率为f的方波信号。 

其中，f＝1.18/RC 

方波信号经过数字计数器后，测量信号的频率，并由单片机定时读取计数器内的计数值，经过运算得到电容值C，并根据理论公式计算出液位深度。 

电容器电容值与液位之间的关系。 

同心圆筒形电容器(如附图3)忽略边缘效应：L＞＞(R-r) 

C=2πϵLlnRr=2πϵ0ϵrLlnRr]]>

ε：板级间介质的介电常数 

ε_r：板级间介质的相对介电常数 

ε₀：真空中的介电常数(8.85×10^-12C/Nm²) 

r：内筒外半径 

R：外筒内半径 

L：筒长 

若忽略边缘效应，圆筒式液位传感器图4所示，浸入液体部分的电容与未浸入的部分相当于两个电容并联，则传感器的电容量与被液位的关系为：