[发明专利]一种用频差式次声波发生器测量油井动液面的方法

说明书

一种用频差式次声波发生器测量油井动液面的方法，包括以下步骤：1)首先分别在每根套管接箍的内侧和每根油管接箍的外侧预装回音器；2)将频差式次声波发生器安装于井口上方，并与控制单元相连，控制单元再分别与井口的微音器以及远端的上位机和示波器相连；3)通过上位机给控制单元发出信号，产生的次声波向井下发射，随后，井口微音器接收井下回音器以及动液面反射回的反射波，再将反射波转换为电信号并在示波器上显示出来；4)将电信号传输给AD采样芯片，经过芯片计算得出动液面高度，并将结果传送给上位机；本测量方法具有安全性高、作业成本和施工强度低、过程可控、测量误差小的优点，并可对油井动液面进行实时连续地远程无人监测。

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种用频差式次声波发生器测量油井动液面的方法。

背景技术

在油田生产过程中，动液面表示抽油井的油管和套管之间环空液面距离井底的高度，通常用来判断地层压力的高低，是反映地层供液能力的一个关键指标，成为确定合理沉没度、制定合理工作制度的重要依据。目前测量动液面的方式有压力传感器测试、放空炮弹、气动声源测试等，由于压力传感器测试和放空炮弹方式存在操作复杂、安全性和可靠性相对较差等问题使用较少，气动声源是目前使用最广的测量方式，利用声波原理，主要分为声波式和次声波式两种，声波式存在信号强度衰竭严重、无法连续测量、需要多次作业才能得到准确结果等问题；而次声波式虽然具有信号强度稳定、不易衰减、可进行较长距离传播的特点，但次声波发生器由于存在各种问题而使其应用受到限制，比如目前应用最多的气爆式次声波发生器，需要专用的外部气源进行供气，经压缩后气爆产生次声波，该方式产生的次声波不可控，且不连续，测量结果不够准确，而频差式次声波发生器主要利用声波的非线性频差来获得低频次声波，虽然具有成本较低、频率可调的优点，但由于无法与现有油井设备配合使用，一直没有用于油井动液面测量中。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用频差式次声波发生器测量油井动液面的方法，具有安全性高、作业成本和施工强度低、测量误差小、连续且稳定的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种用频差式次声波发生器测量油井动液面的方法，包括以下步骤：

(1)预安装回音器

在油井下套管和下油管作业时，分别在每根套管接箍的内侧和每根油管接箍的外侧预装反射次声波的回音器；

(2)安装频差式次声波发生器

将频差式次声波发生器安装于井口上方，并与控制单元相连，控制单元再分别与井口的微音器以及远端的上位机和示波器相连；

(3)测量操作

通过上位机给控制单元发出信号，进而产生次声波并向井下发射，随后，井口微音器接收井下回音器以及动液面反射回的次声波反射波，再将次声波反射波转换为电信号并在示波器上显示出来；

(4)计算动液面高度并实时传输

将电信号传输给AD采样芯片，经过AD采样芯片处理、计算得出动液面高度，并将结果传送给上位机。

进一步的，所述频差式次声波发生器由超声波发射装置和次声波合成装置两部分组成，该两部分装置通过换能器下接头相连；所述超声波发射装置包括超声波外筒，在超声波外筒内部的一端设有换能器上接头，所述换能器上接头与超声波换能器一端连接，换能器上接头内部嵌装有传输线，超声波换能器的另一端穿过换能器下接头；所述次声波合成装置包括次声波外筒，次声波外筒一端外接于换能器下接头，另一端的内部设有次声波合成器，所述换能器下接头、次声波外筒和次声波合成器三者形成空腔；所述次声波合成器包括控制单元和次声波合成单元FPGA，控制单元一端配置的地址总线、数据总线和控制总线与次声波合成单元FPGA以并行传输方式相连，次声波合成单元FPGA再与数模转换器和低通滤波器顺序串行相连，所述控制单元还分别连接有输入模块、输出模块和通信端口。