回声仪井筒液面测试的介绍及应用(长庆)
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气井井筒积液诊断方法分析
气井井筒积液诊断方法分析摘要：本文总结了常用的井筒积液判断方法如直观定性判断法、临界气体速度法、动能因子法、实测压力梯度曲线法、回声仪液面监测法、产能试井分析法、折算压力法等，并结合气田开发情况对这些方法进行了比较和评价，对于研究气井井筒积液具有一定的指导作用。
关键词：天然气；气井；积液；诊断方法1直观定性判断法日产气量和套管压力波动是气井积液的重要标志，通过观察这种波动可以判断积液面是否上升。
总的来说，对于正常生产井，当井筒出现积液时将表现出以下特征：油套压差增大（大于几个兆帕），说明油管中流动损失很大，携液能量不足，举升不正常，积液较多，液体不能全部带出来；短时间内油压和套压急剧降低（明显大于自然递减规律）；地面发生液体间喷，产液量或气液比曲线较之前的平稳生产出现较大波动；生产曲线中的产气量较之前的平稳生产出现较大递减；测试得出的流压梯度曲线较之前的平缓曲线出现波动、接近井底部分的压力梯度增大；井口温度下降。
井口温度取决于产气量、产液量、流速，其中最主要的是产液量，因为在相同体积下，液体所携带的热量最大。
当井筒积液后，携液不畅，产液量降低，导致井口温度有所下降。
2临界气体速度法气井生产过程中，在井筒内的流动状态为环雾流。
在环雾流中，气体是连续相而液体是非连续相，液体在井筒中随着气体被举升到地面排出。
当井筒中的气体没有足够的能量将液体举升至地面时，就会出现积液。
基于Turner模型所得出的计算气体最小排液速度和排液流量的方法理论上对于气-水井或气-凝析油井都适用。
在气液多相流动的情况下，如果产气量低于临界值，液体就会积聚在井底影响产气，并且会随着生产时间逐渐增多，最终导致停产。
3动能因子法动能因子反映了气井的产气能力，充分考虑了天然气的流体物性、压力、温度和生产油管内径等，能真实体现油管内气水两相的流动特征，进一步体现了气井的携液生产能力。
当动能因子变化时，携液能力也会变化。
动能因子是携液能力和井筒积液的一个重要判断指标。
回声法监测油井动液面影响因素分析与对策
伟 ７ ㈣ ㈣ ７ 等 复杂性 ， 严重影响该方法监测结果的； 住 确性和可靠性
，
结合回声法测量 原理与现场 实际应用， 从监测原理 、 监测仪 器、 油井井
况３ 个方面 ， 分析 影 响 回 声 法监 测 油 井动 液 面 的 主要 因素 ， 并 提 出解 决 对 策， 以提 高回 声 法监 测 动 液 面的 ； 住确性 和 可 靠性 关键词 回声法： 动液面； 实时 监 测； 影 响 因素 李
第３ ３ 卷 第７ 期
■质 量
回声法监测油井动液面影 响因素分析 与对策
广皇 甫王 欢 ‘ ，张 乃禄 ， 范琳 龙 ！ ，黄
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1.抽油机诊断(1.液面资料)2012.3
第一部分 抽油机井液面曲线诊断
中国石油大庆培训中心
1
第一部分
抽油机井液面曲线诊断
讲述内容：
一、相关知识
二、液面资料的整理与计算
三、动液面（沉没度）变化原因分析
2
Pwh
Pc
一、相关知识
1.动液面：油井生产期间油 套管环形空间的液面。 动液面深度：抽油井在生产 时，在油套管环形空间所测得 的液面深度。 2.静液面：抽油井关井后油 套管环形空间中的液面恢复到 静止时的液面。 静液面深度：抽油井关井停 产后，待液面恢复稳定时所测 得的液面深度。
井口波
A
1 2 3 4 ……n
接箍波
液面波
C
A
S箍
C
S液
图2 无音标井声波反射曲线
（1）液面曲线说明 对于没有安装回音标的井或回音标被淹没的井，可 根据声波反射曲线计算。 A波是井口波，C波是液面波，n是油管接箍的个数。 一根油管一个波峰，n 根油管就有n 个波峰。
9
（2）动液面深度计算 根据液面声波反射曲线计算：
12
【例题】某抽油井实测液面曲线如 2所示。液面曲线中， 选取基准段长度S箍=50mm，基准段内10根油管，每根油管 平均长度为 9.6m ，曲线一次反射的起点和终点间的距离 为S液=130mm，求该井的液面深度？
井口波
A
1 2 3 4 ……n
液面波
液面波
C
A
S箍
C S液
图2 无音标井声波反射曲线
5
二、液面资料的整理与计算
1.有回音标油井液面曲线
井口波 A B 音标波 C 液面波
S标 S液 图1 有音标井声波反射曲线
（1）液面曲线说明 一般要求每次至少测两条声波曲线。 曲线中：A波是井口波，B波是音标波，C波是液面波。 A点--井口声响发生器发响的记录点； B点--声波从音标反射到达井口时的记录点； C点--声波从液面反射到达井口时的记录点。
中国石油大庆培训中心
1
第一部分
抽油机井液面曲线诊断
讲述内容：
一、相关知识
二、液面资料的整理与计算
三、动液面（沉没度）变化原因分析
2
Pwh
Pc
一、相关知识
1.动液面：油井生产期间油 套管环形空间的液面。 动液面深度：抽油井在生产 时，在油套管环形空间所测得 的液面深度。 2.静液面：抽油井关井后油 套管环形空间中的液面恢复到 静止时的液面。 静液面深度：抽油井关井停 产后，待液面恢复稳定时所测 得的液面深度。
井口波
A
1 2 3 4 ……n
接箍波
液面波
C
A
S箍
C
S液
图2 无音标井声波反射曲线
（1）液面曲线说明 对于没有安装回音标的井或回音标被淹没的井，可 根据声波反射曲线计算。 A波是井口波，C波是液面波，n是油管接箍的个数。 一根油管一个波峰，n 根油管就有n 个波峰。
9
（2）动液面深度计算 根据液面声波反射曲线计算：
12
【例题】某抽油井实测液面曲线如 2所示。液面曲线中， 选取基准段长度S箍=50mm，基准段内10根油管，每根油管 平均长度为 9.6m ，曲线一次反射的起点和终点间的距离 为S液=130mm，求该井的液面深度？
井口波
A
1 2 3 4 ……n
液面波
液面波
C
A
S箍
C S液
图2 无音标井声波反射曲线
5
二、液面资料的整理与计算
1.有回音标油井液面曲线
井口波 A B 音标波 C 液面波
S标 S液 图1 有音标井声波反射曲线
（1）液面曲线说明 一般要求每次至少测两条声波曲线。 曲线中：A波是井口波，B波是音标波，C波是液面波。 A点--井口声响发生器发响的记录点； B点--声波从音标反射到达井口时的记录点； C点--声波从液面反射到达井口时的记录点。
双频道回声仪与示功仪
液面测试重要性：
（1）测动液面，可以了解油井的供液能力，确定下 泵深度； （2）根据动液面位置，可以计算井底流压，判断 油田注水效果； （3）根据动液面变化，判断油井的工作制度与地层 能量的匹配情况
（4）结合示功图和油井生产资料可以分析深井泵
的工作状况
双频道回声仪
一、概述 双频道回声仪是精确测量油井套管内液面位 置的精密仪器。液面决定着油井的工作状态，能 反映井底压力大小、采油指数的高低和油泵性能 的好坏。回声仪采用标准电敏记录纸和电磁记录 笔，在记录笔尖和记录纸的导电涂层间通过约 0.015A的直流电烧掉灰色表层，露出黑色表层， 笔随着信号移动，在记录纸上烧出清晰的记录曲 线，此曲线可长期保存。回声仪采用内装蓄电池 供电，蓄电池可反复充电使用。
双频道回声仪
2.井深记录仪的注意事项 （1）用+12V外电源供电时,禁止正负接反(红夹接 正、黑夹接负)。 （2）记录仪不能与其它硬物相碰撞。 （3）记录仪面板上禁止放任何物品。 （4）记录仪面板上禁止沾有机液体和水。 （5）记录仪禁止在未装记录纸的情况下开机工作。 （6）记录仪通电后，如不复位，则应马上关机。 （7）磁电笔禁止摆到记录纸处。 （8）禁止在套管压力大于8MPa的油井上测套压。 （9）长期不用时，记录仪应充足电后保存（显示 电压不小于12.5V）。
双频道回声仪
7．仪器测试正常，自检无信号。 （1）自检开关连线脱落，重新焊好； （2）自检开关接触不良或坏，清洁或更换。
8．灵敏度开关调整时，记录笔有时偏至一边。 （1）开关连线脱落，焊好； （2）触片脏，清洁。 9．测不出液面 （1）电缆线断，重新焊好； （2）微音器灵敏度下降，更换； （3）井口连接器信号通路堵塞，拆下清洁； （4）主机故障，交专业人员修理。
动液面测试原理及计算方法
音标液面电源回声法测距方框图动液面测试原理及计算方法音标在下入井中时要精确丈量下入的深度最好下入在井口至预计动液面距离音标在下入井中时要精确丈量下入的深度最好下入在井口至预计动液面距离910的地方
动液面测试原理及计算方法
声波在气体介质中传播时，遇障碍物即有回声反射，如 若知道声波传递速度和回声反射时间就能知道障碍物和声源 之间的距离。回声仪就是利用这个原理来探测井下液面深度 的一种仪器。
31.05.2020
动液面测试原理及计算方法
其原理方框图见图。根据记录曲线就能计算出井筒内液面的深度。
H=V·t
声响发生器
热感收声器
放大器
记录装置
音标
液面
电源
回声法测距方框图
式中：V——音速，米/秒 t——声波反射时间，秒。
31.05.2020
动液面测试原理及计算方法
音标在下入井中时，要精确丈量下入的深度，最好下入在井口至预 计动液面距离9/10的地方。这样，测量的误差可保证在1％以下。
声响波
音标波
液面波
LL1
H1：音标深度 m
H2：动液面深度 m
L1：记录曲线上声波至音标波长度 mm
L2：记录曲线上声波至液面波长度 mm
31.05.2020
用回声仪探测井下液面，必须在井的油、套环形空间的 一定深度处安装回音标（长度一般为300~400mm，直径要 大于油管，下入深度一般在300~400m）。回音标的作用是 确定声波在井筒气体中的传递速度。
通过专门的声波发生装置（发声器）发出声波，使它沿 着油套环形空间传向井底。声波在传递过程中遇到回音标、 液面等障碍物即反射至井口被仪器接受并记录下来。
动液面测试原理及计算方法
声波在气体介质中传播时，遇障碍物即有回声反射，如 若知道声波传递速度和回声反射时间就能知道障碍物和声源 之间的距离。回声仪就是利用这个原理来探测井下液面深度 的一种仪器。
31.05.2020
动液面测试原理及计算方法
其原理方框图见图。根据记录曲线就能计算出井筒内液面的深度。
H=V·t
声响发生器
热感收声器
放大器
记录装置
音标
液面
电源
回声法测距方框图
式中：V——音速，米/秒 t——声波反射时间，秒。
31.05.2020
动液面测试原理及计算方法
音标在下入井中时，要精确丈量下入的深度，最好下入在井口至预 计动液面距离9/10的地方。这样，测量的误差可保证在1％以下。
声响波
音标波
液面波
LL1
H1：音标深度 m
H2：动液面深度 m
L1：记录曲线上声波至音标波长度 mm
L2：记录曲线上声波至液面波长度 mm
31.05.2020
用回声仪探测井下液面，必须在井的油、套环形空间的 一定深度处安装回音标（长度一般为300~400mm，直径要 大于油管，下入深度一般在300~400m）。回音标的作用是 确定声波在井筒气体中的传递速度。
通过专门的声波发生装置（发声器）发出声波，使它沿 着油套环形空间传向井底。声波在传递过程中遇到回音标、 液面等障碍物即反射至井口被仪器接受并记录下来。
井下液面检测仪及其应用
能特 点及技 术指 标等 。仪 器 已在 川渝地 区多 口井进行 了液 面检 测作业 ，测 试过程 快速 简单 ，测 试结 果 准确 稳 定。
关 键 词 ：液 面检 测 ； 井 漏 ； 发射 枪 中 图 法 分 类 号 ：Ｔ Ｅ ３ ５ ８ 文献 标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ４ — ９ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ １ ０ ． ０ ２
２ ０１ ３年 ４月
曼
数ｂ ｉ ｔｎ ｕ ｍ＝ １ ６时 ， １ ６ 位 数据解 码 完成 ， ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ＝ Ｓ ６ ，不
＿
等ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ＝ Ｓ ５ 。
⑤当 ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ＝ Ｓ ５状态 时 ，如果 ｐ ｃ ａ ｔ ｉ ｍｅ ＝ １ ，在 数据 位开 始 ，ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ＝ Ｓ ４ ，当 ｐ ｃ ａ ｔ ｉ ｍｅ ＝ ２ ，在数据 位 中间 ，取 数 ，位计数 ｂ ｉ Ｕ１ ｕ ｍ ＋ ＋，如果位 计数 ｂ ｉ ｔｎ ｕ ｍ＝ ｌ ６时 ， １ ６位数 据解码 完成 ，ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ＝ Ｓ ６ ，不等 ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ＝ Ｓ ５ 。
纹波等 性能 方面 的需求 。
第一作者简介：陈召军，男，１ ９ ８ １年生，工程师，２ ０ ０ ８年毕业于 长江大学电信学院信号检测与控制专业，硕士学位，现在川庆钻探测井公司从 事仪器研发与维修工作。邮编：４ ０ ０ ０ ２ １
・
１ ４・
石 油 仪 器 Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ ｏＬ Ｅ Ｕ Ｍ Ｉ ＮＳ Ｔ Ｒ Ｕ ＭＥ ＮＩ Ｓ
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１ ０・
石 油 仪 器 Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ ０Ｌ Ｅ Ｕ Ｍ Ｉ ＮＳ Ｔ ＲＵ ＭＥ ＮＩ Ｓ
２ ０ １ ３年 ４ 月
苏里格气田井下节流气井积液量预测方法及应用
2.6 17.30 积液
0.20
0.445
表 1 节流井产量比较法积液判识与流压梯度测试判识比较结果表
序
流压测试
井号
号
日期
井深 / m
节流器 节流嘴
下深 / 直径 /
m
mm
流压测试
产量比较
油压 套压
日产水量 日产气量 / 计算产量 /
/MPa /MPa 法积液 /（m3） (104 m3) （104 m3·d－1） 法积液
识别
判识
1 J2-1 20170711 3 255.5 1 810 5.4 1.47 10.91 积液
· 115 ·
钻井工程
天然气勘探与开发
2019 年 12 月出版
井 600 余口。随着生产时间的延长，气井产量递减 降低，水气比增加，气井产量低于最小携液产量。 自然连续生产带液困难，井底开始积液，需要对井 底积液情况进行分析研究，为排水采气措施实施提 供重要依据。
井下节流技术在苏里格开发过程中被广泛使 用。该技术是将地面节流嘴移至井下产层上部油管 内，使天然气的节流降压膨胀过程发生在井内 。 [1-2] 井下节流技术的广泛应用，低了地面管线压力，简 化了地面流程 , 降低了成本 [3]，而合理的井下节流 器工艺参数是气井正常运行的重要保证，主要参数 包括节流器气嘴直径、下深等 [4]。随着气井的产气 量递减，特别是气井产量小于最小携液产量时，井 筒开始产生积液，需要措施连续生产，而排水采气 措施的实施，特别是柱塞气举，导致节流器对生产 产生抑制作用 [5]，因此，需要井下节流气井井筒积 液判识及积液量准确预测对后期排水采气的实施提 供重要的依据。
1.3 油套压差预测法
油套压差预测法原理根据井口生产数据，结合 井身结构，预测无积液情况的理想套压，利用实际 套压和无积液套压值比较，可以判断积液情况、预 测井筒积液量，即
油井动态液面监测综合分析
（4）对于地层油藏分析工作的意义。通过安装区块化安 装动液面监测仪，通过日常监测结果和多井的二流量试井结 果，可以对地质、油藏进行一定分析，对生产工艺的优化具 有指导意义。
（5）对于油井日常监测管理的意义。油井动液面连续实时 监测与油田数字化平台融合，将井场生产油井动液面监测数 据实时接入油田数字化平台，油井数据融合与综合动态分析， 充实生产动态分析数据，实现精细化管理，加快油井工作制 度调整与地层情况变化相适应的工作 ；转变动液面管理方式， 实现井筒液面突涨的预警预报工作，尽早发现套破井和液面 突变井。
（6）加大油井动液面连续监测区块化的应用。加快人工 测量液面到数字化测量的液面的采集方式转变，加快工作方 式的改变，从测量数据转变为分析研究数据为主要工作内容。
（7）对于沉没度太高的油井，可以对其调整泵挂。 （8）加快基于动液面智能间抽控制推进，实现智能间抽， 建设数字化油田。 在现有的试验基础上，对低产井和低沉没度井推广基于 动液面智能间抽控制。 （9）扩大基于动液面不停产二流量试井的应用。利用基 于油井动液面监测二流量不停产试井替代压恢测试试井，扩 大应用范围，逐步代替压力恢复测试，节省试井测试成本。 7 结束语 1）通过油井动液面连续实时动态监测，生产人员能够根 据动液面确定最佳沉没度和采油周期，以及最优油田开发工 艺，实现油田生产精细化管理。
（1）经过本项目的实施总结了利用动液面监测仪进行间 抽制度制订的具体方法，包括最佳沉没度的确定方法，根据 启抽时间和停抽时间确定工作制度的方法，并进行了验证， 证明有效。
（2）同时根据观察，本区块特点在于日产液量大于 2m3， 沉没度在长开状态下大于 50m 的井，不能间抽，间抽会造成 动液面快速上升，含水率快速升高。
·9·
第47卷第6期
（5）对于油井日常监测管理的意义。油井动液面连续实时 监测与油田数字化平台融合，将井场生产油井动液面监测数 据实时接入油田数字化平台，油井数据融合与综合动态分析， 充实生产动态分析数据，实现精细化管理，加快油井工作制 度调整与地层情况变化相适应的工作 ；转变动液面管理方式， 实现井筒液面突涨的预警预报工作，尽早发现套破井和液面 突变井。
（6）加大油井动液面连续监测区块化的应用。加快人工 测量液面到数字化测量的液面的采集方式转变，加快工作方 式的改变，从测量数据转变为分析研究数据为主要工作内容。
（7）对于沉没度太高的油井，可以对其调整泵挂。 （8）加快基于动液面智能间抽控制推进，实现智能间抽， 建设数字化油田。 在现有的试验基础上，对低产井和低沉没度井推广基于 动液面智能间抽控制。 （9）扩大基于动液面不停产二流量试井的应用。利用基 于油井动液面监测二流量不停产试井替代压恢测试试井，扩 大应用范围，逐步代替压力恢复测试，节省试井测试成本。 7 结束语 1）通过油井动液面连续实时动态监测，生产人员能够根 据动液面确定最佳沉没度和采油周期，以及最优油田开发工 艺，实现油田生产精细化管理。
（1）经过本项目的实施总结了利用动液面监测仪进行间 抽制度制订的具体方法，包括最佳沉没度的确定方法，根据 启抽时间和停抽时间确定工作制度的方法，并进行了验证， 证明有效。
（2）同时根据观察，本区块特点在于日产液量大于 2m3， 沉没度在长开状态下大于 50m 的井，不能间抽，间抽会造成 动液面快速上升，含水率快速升高。
·9·
第47卷第6期
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气柱压力计算公式
R：气体平均密度 ： H：深度 ： T：气体平均温度 ： Z：压缩系数 ：
2、液面测试和压力计算意义及优势
•通过回声仪测试，得到液面位置，了解气井的积液程度，及时 采取排液措施，保障气井正常生产 •计算地层压力，对气井动态分析和对气藏的动态管理都有意义 •测液面来计算井底压力，与打捞节流器再下入压力计探测相比， 具有安全、经济、快捷等明显优势
井底流压测试/计算 井底流压测试 计算
由于油管内下有节流器，下压力计测试 比较麻烦，风险也相对比较大。 又不能通过油管内的压力计算，直接得 到井底的流动压力。 另一方面，如果测到环空的液面高度， 可以这样计算井底压力：
1、已知套压，井内气体密度及井内液体密度，井筒 温度分布等 2、仪器测试得到液面深度，根据套压和气体密度及 温度场，可以计算得到液面位置的气柱压力Pg 3、由于测到液面深度，从而得到了井内液柱高度， 通过密度可以计算出液柱压力PL 4、这样，地层流动压力Pf=Pg+PL
回声仪井筒液面测试 及地层压力计算
2009年6月
目录
1、设备及原理介绍 2、液面测试和压力计算的意义及优势 3、在苏里格的应用情况
1、设备及原理介绍
分析仪
5000PSI气枪
遥控发射枪（1500PSI）
压力温度传感器
仪器的连接
1、5000PSI高压气枪与井口的连接
麦克风接口
与井口套管压力表接口连接
1、钢丝作业的风险较大，节流器的打捞有时也出现困难 2、采用回声仪测试液面，费用比采用试井车测压便宜 3、测试一口井所需的时间很短，并且多数情况，不需要关井， 尽量减少对气井生产的影响。
3、在苏里格的应用情况
从2008年7月至11月，在苏里格地区共测试了超过200井次 其中，有少数约5～10%口井没有测到液面数据，原因有多种。可 能是因为井口位置有堵塞或干扰过大造成。另外大多数气井可以测得 比较可靠、准确的液面数据。 部分井下入压力计测压进行了数据对比，证明回声仪测试的解释 结果准确性很高，一般误差都小于3%，某些井甚至只差几米。验证了 该测试方法的可靠性。
数据解释介绍（ 数据解释介绍（苏5-12-16井） 井
1、液面确定（下入虚线表示液面位置，如不在明显的液面信号位置，可以手动调 到所需的位置。下图虚线位置就是比较准确的液面位置）
2、液面深度确定后，点击进入BHP 测试的套压 软件自动计算 出液面位置的 气柱压力
得到液面位置处的气压后， 得到液面位置处的气压后，加上液柱 压力， 压力，可以得到井底压力
2、液面测试和压力计算意义及优势
通过回声仪测试，得到液面位置，了解气井的积液程度，及 时采取排液措施，保障气井正常生产
井内压力剖面示意图
计算地层压力，对气井动态分析和对气藏的动态管理都有意义
气藏动态分析
工艺方式选择
测液面来计算井底压力，与打捞节流器再下入压力计 探测相比，具有安全、经济、快捷等明显优势
汇报结束 谢谢各位
主球阀 放空阀
压力/温度传感器
仪器的连接
2、5000PSI高压气枪与测试仪器的连接 连接仪器侧面的 MIC INPUT
麦克风接口ຫໍສະໝຸດ 连接仪器侧面的 MAIN INPUT
压力/温度传感器
液面计算方法
1 接箍法
计算边界条件： 平均油管（钻杆）长度 井身结构 计算方法： 平均接箍间长度x接箍个数
2 音标法
要求在完井管柱上，有一个 深度已知的音标环，通过该音标 位置来标定液面位置。 但由于大多数井下没有预先 下入回音标，所以一般很少能用 到该方法
在不同压力/温度下的声音速度图版
3 音速法
计算边界条件： 天然气比重： 井口温度： 井底温度： 计算方法： 声速法：D=TV/2 D：井口到液面的距离 T：声波从发射到接收的时间 V：声速