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高壓液面監(jiān)測(cè)儀在帶壓油井中的應(yīng)用

文檔作者：郭科佑文檔來(lái)源：中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院		更新日期： 2026年05月14日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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2021 121 年第22期 工程設(shè)備與材料
高壓液面監(jiān)測(cè)儀在帶壓油井中的應(yīng)用
郭科佑
中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院，河北 滄州 062552
摘　要：在油田開(kāi)采過(guò)程中，井底積液會(huì)直接影響油井的正常生產(chǎn)，因此需要實(shí)時(shí)掌握井底積液的情況，才能采取針對(duì)
性的排液措施。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法工藝復(fù)雜并且時(shí)效性差，無(wú)法滿足油井開(kāi)發(fā)中對(duì)于液面資料的收集要求。針對(duì)該現(xiàn)象，
文章引進(jìn)高壓液面監(jiān)測(cè)儀對(duì)油井進(jìn)行液面監(jiān)測(cè)，使工作人員能快速了解油井中液面高度。通過(guò)油井液面測(cè)試，并且對(duì)測(cè)
試過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，從而實(shí)現(xiàn)油井的高效生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：高壓；液面監(jiān)測(cè)儀；油井
中圖分類號(hào)：TE377 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-2789（2021）22-0121-02
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)于油氣資源的
需求量一直在不斷增加。石油是一種常規(guī)的自然資源，在
開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到各種不同的問(wèn)題，因此常用的開(kāi)采
技術(shù)為多段壓裂技術(shù)和清水壓裂技術(shù)，這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)
用可以有效提高油井的滲透率和產(chǎn)量。然而，油井經(jīng)常會(huì)
發(fā)生井底積液的狀況，在實(shí)際采油過(guò)程中，如果生產(chǎn)制度
不合理，很有可能導(dǎo)致油井產(chǎn)能下降，甚至造成油井停產(chǎn)
現(xiàn)象。因此，需要對(duì)油井內(nèi)的井底積液進(jìn)行液面監(jiān)測(cè)，才
能了解液面對(duì)于采油工作的影響，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，
提高油井的生產(chǎn)效率，由此可以說(shuō)明液面監(jiān)測(cè)對(duì)提高油藏
的采收率有著非常重要的作用。
1 高壓液面監(jiān)測(cè)儀的應(yīng)用意義
隨著我國(guó)油井開(kāi)采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，液面監(jiān)測(cè)服務(wù)受
到了油田行業(yè)的高度關(guān)注，液面監(jiān)測(cè)技術(shù)在采油井、老井
封堵中的應(yīng)用逐漸增加。目前，我國(guó)部分油井由于封堵質(zhì)
量差，導(dǎo)致井內(nèi)的氣體出現(xiàn)上竄，從而引起了進(jìn)口高壓情
況的出現(xiàn)，而目前的液面監(jiān)測(cè)儀器所承受的最大工作壓力
僅為5MPa，因此無(wú)法完成高壓油井的監(jiān)測(cè)工作。另外，在
鉆井施工的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生失反性漏失導(dǎo)致出現(xiàn)井口
溢流現(xiàn)象，從而引起井口壓力迅速升高。現(xiàn)有的液面監(jiān)測(cè)
儀器的抗壓性能和工作壓力無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備需求，導(dǎo)
致設(shè)備連接處變成了井控設(shè)備的薄弱點(diǎn)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生設(shè)備
損壞、燃?xì)庑孤┑默F(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)安全事故。因此，
需要研制出一種耐高壓的液面監(jiān)測(cè)儀器，才能有效提高液
面監(jiān)測(cè)設(shè)備的耐壓能力和工作壓力，滿足油井在開(kāi)采過(guò)程
中的各項(xiàng)需求，幫助油田企業(yè)更好地了解油井液面的深度，
為后期制訂開(kāi)采措施奠定基礎(chǔ) [1]。
2 高壓液面監(jiān)測(cè)儀的優(yōu)勢(shì)
2.1 耗時(shí)少，效率高
使用傳統(tǒng)的探測(cè)液面儀器時(shí)，從設(shè)備的動(dòng)遷至現(xiàn)場(chǎng)結(jié)
束，一般情況下需要1～2d；另外，電子壓力計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)，
在室內(nèi)進(jìn)行讀取和處理工作，在現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有任何突發(fā)情況的
狀態(tài)下獲得液面數(shù)據(jù)至少需要2d。而高壓液面監(jiān)測(cè)儀器在
使用過(guò)程中不需要移動(dòng)大型設(shè)備，該儀器設(shè)備小，工作人
員能隨身攜帶，從而能有效減少設(shè)備的移動(dòng)時(shí)間，并且在
測(cè)量過(guò)程中所需要的數(shù)據(jù)只需要 2～3h就能獲得。一臺(tái)高
壓液面監(jiān)測(cè)儀在 1d內(nèi)可以完成3口油井的液面監(jiān)測(cè)工作，
提高了監(jiān)測(cè)效率，因此合理利用高壓液面監(jiān)測(cè)儀能有效提
高油井的開(kāi)采效率。
2.2 施工成本低
傳統(tǒng)的鋼絲試井作業(yè)，在測(cè)試的過(guò)程中需要安裝井口
防噴裝置，并且完成相應(yīng)的操作施工需要五六個(gè)人參與。
液面監(jiān)測(cè)儀器在使用過(guò)程中不需要進(jìn)行登高作業(yè)，而且儀
器安裝方便，通常情況下3個(gè)人就能完成相應(yīng)的油井液面
測(cè)試工作，在具體施工操作過(guò)程中節(jié)約了人工成本，同時(shí)
減少了大型設(shè)備的組裝費(fèi)用，節(jié)省了施工成本。
2.3 施工風(fēng)險(xiǎn)小
傳統(tǒng)的測(cè)試工作在進(jìn)行過(guò)程中需要工作人員在井口安
裝防噴設(shè)備，登高作業(yè)較為煩瑣，并且在測(cè)試過(guò)程中很有
可能發(fā)生冰堵現(xiàn)象，整體的施工風(fēng)險(xiǎn)較高。液面監(jiān)測(cè)儀在
使用過(guò)程中不需要進(jìn)行吊裝以及登高作業(yè)，不需要入井就
能實(shí)現(xiàn)液面監(jiān)測(cè)，因此安全風(fēng)險(xiǎn)小。
2.4 復(fù)雜井況的適應(yīng)性好
在開(kāi)采油井的過(guò)程中需要安裝井下節(jié)流器，大多數(shù)節(jié)
流器的安裝深度在2km左右，同時(shí)部分油井內(nèi)需要使用氣
舉閥等工具。傳統(tǒng)的液面測(cè)試操作無(wú)法將壓力計(jì)輸送至井
下節(jié)流器下面，因此所獲得的液面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并無(wú)實(shí)際性的
意義。而液面監(jiān)測(cè)儀器的使用能使下放深度達(dá)到5km，能有
效滿足各個(gè)油井的監(jiān)測(cè)要求。
3 高壓液面監(jiān)測(cè)儀的工作原理
高壓液面監(jiān)測(cè)儀主要以回聲法設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，其工作原
理為，監(jiān)測(cè)儀在使用過(guò)程中所發(fā)出的聲波測(cè)試脈沖會(huì)沿著
油井內(nèi)套管傳播，當(dāng)遇到各種障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的反射
聲波，利用微音器組員接收聲波脈沖，同時(shí)將聲波脈沖轉(zhuǎn)
化成電脈沖，再利用控制電路進(jìn)行信號(hào)處理，最終會(huì)在處
工程技術(shù)研究 2021 年第22期 122
理器上形成以時(shí)間為橫坐標(biāo)、以信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)的液面
曲線關(guān)系，通過(guò)分析波峰和波谷位置能有效確定井筒積液
的深度，并針對(duì)井筒積液的存在情況采取合適的排液技術(shù)，
從而為后期的采油奠定基礎(chǔ) [2]。
4 高壓液面監(jiān)測(cè)儀的技術(shù)問(wèn)題
（1）微音器損壞。微音器作為一種聲波接收裝置，能
有效接收油井內(nèi)所發(fā)出的能量信號(hào)。常規(guī)的液面監(jiān)測(cè)儀器
所使用的微音器為空心的圓柱形結(jié)構(gòu)，由于微音器內(nèi)部的
壓電陶瓷環(huán)會(huì)承受外界的壓力，需要通過(guò)外部的澆灌封膠
措施才能實(shí)現(xiàn)密封，所以在高壓的狀態(tài)下，該結(jié)構(gòu)狀態(tài)非
常容易發(fā)生損壞。因此，在后期使用過(guò)程中，需要加強(qiáng)微
音器的抗壓效果，防止微音器出現(xiàn)損壞所造成的井筒泄漏
問(wèn)題。
（2）高壓狀態(tài)下電磁閥容易失效。電磁閥的主要作用
是對(duì)控制儀器進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，當(dāng)液面監(jiān)測(cè)儀定時(shí)啟動(dòng)時(shí)，
電磁閥的閥門會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，從而進(jìn)行液面測(cè)試工作，當(dāng)液
面測(cè)試工作結(jié)束以后，閥門關(guān)閉。因此，電磁閥直接影響
儀器的穩(wěn)定性。如果電磁閥內(nèi)部的零部件及電路發(fā)生損壞，
會(huì)直接影響液面監(jiān)測(cè)儀的精確度。在研究過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)
電磁閥的改進(jìn)，提高電磁閥耐壓性能，確保電磁閥能在高
壓狀態(tài)下進(jìn)行操作。
（3）采油樹(shù)測(cè)量連接方式問(wèn)題。目前部分油田在采油
過(guò)程中所使用到的液面監(jiān)測(cè)儀器主要用于鉆井液面監(jiān)測(cè)服
務(wù)，主要利用壓井管進(jìn)行連接測(cè)量。針對(duì)老井所使用的采
油樹(shù)需要優(yōu)化連接測(cè)量方式，不僅要確保在帶壓環(huán)境中的
操作安全，還需要確保測(cè)量的精確性，因此需要針對(duì)采油
樹(shù)連接進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，添加相應(yīng)的施工配件，才能有效提
高高壓液面檢測(cè)儀的精確程度 [3]。
5 關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)
5.1 高壓微音器
為了有效解決微音器損壞問(wèn)題，需要研制耐高壓的金
屬殼微音器，這樣可以徹底解決微音器在高壓環(huán)境下的損
壞問(wèn)題。改制的方法為在微音器金屬外殼表面粘貼壓電陶
瓷片，通過(guò)陶瓷片的彎曲程度可以有效識(shí)別聲波信號(hào)，提
高液面監(jiān)測(cè)儀器的測(cè)試靈敏度。高壓微音器利用金屬殼能
實(shí)現(xiàn)承壓，結(jié)合密封圈進(jìn)行有效密封。在液面監(jiān)測(cè)儀金屬
外殼表面粘貼壓電陶瓷片可以有效接收聲波微變信號(hào)。結(jié)
合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，了解微音器的接口尺寸和密封方案以
后，安排專業(yè)人員進(jìn)行加工生產(chǎn)和安裝。
通常情況下，利用螺母將微音器固定在接頭上，拆下
微音器組件能實(shí)現(xiàn)及時(shí)更換，為了有效確保微音器套管中
的介質(zhì)不外漏，需要采用密封塞進(jìn)行有效隔離。在接頭上
采用常閉式密封接口，在更換時(shí)松開(kāi)高壓螺釘，將密封器
打開(kāi)可以有效避免微音器內(nèi)部產(chǎn)生高壓危險(xiǎn)。
5.2 耐高壓電磁閥
為了確保液面監(jiān)測(cè)儀在高壓狀態(tài)下正常使用，通過(guò)反
復(fù)試驗(yàn)，最終在多種方案中選取進(jìn)口高壓成品電磁閥作為
聲波擊發(fā)的執(zhí)行部件，目前使用最多的為德國(guó)專業(yè)的氣動(dòng)
閥，如圖 1所示。
圖 1 氣動(dòng)閥
核心部件的改造能有效提高液面監(jiān)測(cè)儀的穩(wěn)定性，并
且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，擊發(fā)成功率能達(dá)到100%，從而有效
解決該環(huán)節(jié)中的安全隱患問(wèn)題。
6 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)油井高壓液面監(jiān)測(cè)儀的實(shí)際應(yīng)用分析，總結(jié)在
應(yīng)用過(guò)程中所出現(xiàn)的資料處理問(wèn)題，同時(shí)對(duì)測(cè)試工藝進(jìn)行
改善和優(yōu)化，能有效避免部分油井出現(xiàn)混亂的監(jiān)測(cè)情況，
從而提高測(cè)試質(zhì)量和準(zhǔn)確度。高壓液面監(jiān)測(cè)儀技術(shù)的應(yīng)用
可以準(zhǔn)確收集井筒液面信息，為油井的后期開(kāi)采提供重要
的參數(shù)基礎(chǔ)，然而在使用過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：
（1）在進(jìn)行油井液面測(cè)試的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)首先了解油
井的壓力、產(chǎn)量及積液情況，對(duì)井筒內(nèi)的管柱以及下入深
度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，減少外界因素對(duì)于液面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的干擾。
（2）部分油井監(jiān)測(cè)曲線無(wú)法明確顯示出液面的反射情
況，可以針對(duì)油井的狀況，對(duì)液面的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，
提高液面捕捉清晰度，確保油井內(nèi)的溫度及氣體密度參數(shù)
的準(zhǔn)確性，從而有效減小液面深度的計(jì)算誤差。
（3）在進(jìn)行油井動(dòng)態(tài)液面監(jiān)測(cè)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保持施工
環(huán)境安靜，減少周圍復(fù)雜環(huán)境對(duì)液面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的影響。
設(shè)備開(kāi)始操作之后工作人員應(yīng)當(dāng)避免井口周圍發(fā)生震動(dòng)，
減少儀器發(fā)生抖動(dòng)而形成的雜波。
參考文獻(xiàn)：
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西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2020,35(3):122-126.
[3] 劉沛津,孫藝閣,孫昱.基于電參數(shù)的油井動(dòng)液面監(jiān)測(cè)方法[J].
科學(xué)技術(shù)與工程,2020,20(33):13641-13646.
作者簡(jiǎn)介：郭科佑，男，本科，工程師，研究方向?yàn)殂@井技術(shù)。

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