[发明专利]一种油气井平均出砂速率的监测方法

权利要求书

1.一种油气井平均出砂速率的监测方法，其特征在于，包括：

利用超声波探头在弯管穿孔事故高发区域内发射和接收超声波信号；

根据超声波脉冲反射法的原理获取管道剩余壁厚信息并记录；

固定监测时间前后记录得到的管道剩余壁厚差值代入冲蚀磨损方程；

根据冲蚀磨损方程确定的冲蚀速率计算出砂质量流量。

2.按照权利要求1所述的一种油气井平均出砂速率的监测方法，其特征在于，所述利用超声波探头在穿孔事故高发区域内发射和接收超声波信号包括：

利用超声波探头在油气井口弯管下游出口外侧，沿流向的80°～90°的位置区域内发射和接收超声波信号；

所述超声波探头在垂直管道壁方向发射和接收超声波。

3.按照权利要求1或2所述的一种油气井平均出砂速率的监测方法，其特征在于，所述根据超声波脉冲反射法的原理获取管道厚度信息包括：

获取超声波脉冲在管壁厚度上的传播时间，即测量管壁厚度传播的时间差T；

利用测厚公式计算出管壁厚度。

4.按照权利要求3所述的一种油气井平均出砂速率的监测方法，其特征在于，所述获取超声波脉冲在管壁厚度上的传播时间T包括：

利用超声波探头发射和接收超声波信号，在发射的同时开始计时，接收器收到反射波就立即停止计时；

在第一次接收到超声波回波信号的时刻记为T1，第二次接收超声波回波信号的时刻记为T2。

5.按照权利要求4所述的一种油气井平均出砂速率的监测方法，其特征在于，所述测量管壁厚度传播的时间差T通过以下公式计算获取，

T＝(T₁-T₂)/2。

6.按照权利要求5所述的一种油气井平均出砂速率的监测方法，其特征在于，所述测厚公式为h＝C×T，

其中h为测量的管壁厚度；C为超声波在铁中的传播速度；T为测量管壁厚度传播的时间差。

7.按照权利要求6所述的一种油气井平均出砂速率的监测方法，其特征在于，所述固定监测时间前后的管道剩余壁厚差值包括：

初始管道壁厚值记为h₁，经砂粒一定时间冲击磨损后的管道壁厚记为h₂，管道剩余壁厚差值Δh＝h₁-h₂。

8.按照权利要求1或7所述的一种油气井平均出砂速率的监测方法，其特征在于，所述冲蚀磨损方程是固体冲击颗粒对材料冲击速度和角度的函数，方程表达式为：

F(θ)＝5.4θ-10.11θ²+10.93θ³-6.33θ⁴+1.42θ⁵

其中，ER为冲蚀速率，BH为样品材料的维氏硬度，F_s是锐度系数，根据颗粒形状为圆形、半圆形和不规则粒子分别取0.2、0.53和1；V_p为颗粒速度，θ是以弧度为单位的颗粒的冲击角度，C＝2.17×10-7为经验常数。

9.按照权利要求8所述的一种油气井平均出砂速率的监测方法，其特征在于，所述管道剩余壁厚差值Δh和出砂质量流量关系式为：

利用管道剩余壁厚差值Δh和出砂质量流量关系，代入探头测量到的管道剩余壁厚差值Δh和监测时间t计算得到出砂质量流量m，出砂质量流量m是监测时间段内平均出砂速率，再通过出砂质量流量m计算出出砂量，所述出砂量为累计出砂量。