[发明专利]一种油气井平均出砂速率的监测方法

说明书

本发明公开了一种油气井平均出砂速率的监测方法，其包括：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。本发明利用了冲蚀磨损方程计算出砂速率，避免了监测过程中单次测量误差和累计误差的影响，仅需要测量固定时间长度内的管道壁厚数值，电路简易，处理系统简单，设备可靠性高，实施起来更加准确，能够在管道穿孔失效前及时发现，并及时更换设备。

技术领域

本发明涉及油气井出砂检测技术领域，具体涉及一种油气井平均出砂速率的监测方法。

背景技术

油气资源是能源的重要组成部分，随着我国深层非常规油气资源开采程度的不断深入，油气井的出砂问题开始凸显，油气田出砂包括前期大排量压裂注入的石英砂或者支撑剂，或者地层的原始砂粒。适当的出砂能够提高油气井的产量，但是，严重出砂会对井下油套管柱、地面管汇及设备造成损坏，造成安全隐患。

现有的出砂在线监测方法及监测装置大多是基于超声波原理，利用超声波传感器(压电换能器)检测砂颗粒撞击管壁的振动信号，从撞击信号中提取出砂信号并得到瞬时出砂量和累计出砂量，但是需要长时间不停地在线监测，通过出砂累加得出总出砂量，处理系统复杂，容易受到监测过程中累积误差的影响，可靠性低。同时，携砂的流体对管壁造成的磨损积累到一定的时间会造成穿孔，部分砂粒直接撞击在超声波传感器结构表面，造成出砂测量结果的失真和传感器结构的损坏，并且由于超声波传感器往往安装在穿孔孔眼处的缘故，导致无法及时发现，从而影响砂检测结果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供了一种油气井平均出砂速率的监测方法，其利用了冲蚀磨损方程计算出砂速率，避免了监测过程中单次测量误差和累计误差的影响，仅需要测量固定时间长度内的管道壁厚数值，电路简易，处理系统简单，设备可靠性高，实施起来更加准确，能够在管道穿孔失效前及时发现，并及时更换设备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：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。

上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。

上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。

上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。

上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，