动液面的计算与识别
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提纲
一、油井测液面的目的和意义 二、液面曲线的识别与计算 三、液面测试中的影响因素及对策
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一、油井测液面的目的和意义
动液面:
抽油井正常生产过程中测得的油套管环形空间中的液面深度。
静液面:
抽油井关井后，油套管环形空间液面逐渐上升，当上升到一定 位置并稳定下来时测得的液面深度。
Le=300mm
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解：
L
Le Ls
L音
300400500m 240
沉没度 hs L泵－L
1000500
500m
答：沉没度为500米。
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（2）利用油管接箍数计算液面深度
油管接箍波自井口到液面波之间反射明显，能分辩每 个油管接箍波峰。如下图所示：
a、以井口波峰为起点，至液面波峰起始点为终点，用专 用卡规测量出油管根数，查阅作业记录，计算出液面深度。
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二、液面的识别与计算
静液面与动液面的位置
静液面（Ls或Hs）：对应于油藏压力。
动液面（Lf或Hf）：对应于井底压 力流压。
沉没度hs：根据气油比和原油进泵 压力损失而定。
生产压差Pf：与静液面和动液面之 差相对应的压力差。
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1.液面曲线的识别
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1.液面曲线的识别
波形A是在井口记录下来的声波脉冲发生器发出的脉冲信号。
≤0.5MPa) 3000(井口套压≥0.5MPa)；
（6）可测井口套压范围(MPa)：0～10(精度±1.5%F.S)；
（7）仪器外形尺寸(mm)、重量(kg)：一次仪表61×61×260、3kg
二次仪表380×260×160、7 kg；
（8）充足电可连续测100井次(配有专可编用辑充pp电t 器)
1 2 ——声波脉冲信号在油套环形空间
中的传播速度，m/s
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Ls
Le
t1
Le
纸
t2
Ls
纸
L L音t1 t2
L
Le Ls
L音
式中：L 音 ——音标下入深度，m
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例题一
某井测得动液面曲线如下图，已知音标深 度400m，泵挂深度1000m，求沉没度。
Ls=240mm
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3、ZJY系列液面自动监测仪
ZJY系列液面自动监测仪主要用于油井的静液面恢复测试。
特点：
● 可以长期放置在抽油井上无人自动监测环空液面深度和井口套压，由此获
得井下压力恢复曲线
● 安全、省电、功能强、自动化程度高
● 集成式液面自动监测仪可同时监测4口油井，每口油井距离可达100米，
监测控制仪与监控室距离可达150可米编辑ppt
测试目的:
了解油井的液面高度，确定泵挂深度，分析深井泵工作情况及油
井供液能力，并根据液面的高低和液体的相对密度，来确定抽油泵
的沉没度、流压和静压。
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3
(一）油田几种常用的回声仪
1、CJ系列回声仪是精确测量抽油机井油管内原油的液面深度及套 管内压力的精密仪器，可对所测液面曲线和套管压力数据存贮、 显示、绘制、通讯、打印等，整套仪器由井深记录仪、井口连接 器和充电器组成。
成泡沫段，由于泡沫液面时升 时降所致。
（c）液面重复反射 （d）回音标重复反射
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（e）游离泡沫液面影响记录曲
线
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3、液面计算方法
利用声波在环形空间中的传播速度和测得的反射 时间来计算其位置。
L t 2
式中：L ——液面深度，m ——声波传播速度，m/s t ——声波从井口到液面后再返回到井口
（b）仪器自激液面曲线 （c）液面重复反射
产生原因：
（d）回音标重复反射
抽油机工作时引起的井口震
动，仪器性能不稳，灵敏度调
节不当等。
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（e）游离泡沫液面影响记录曲线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.不合格液面曲线原因分析
（a）有偶然干扰的曲线
（3）回音标淹没记录曲线 图（c）
产生原因： 井内无音标或油层供液能力
（b）仪器自激液面曲线
CJ-1型回声仪配用井口连接器
CJ-6型回声仪配用井口连接器
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5
2、SH4A-2回声仪
特点：操作简单、小巧轻便、测深能力强、
接箍分辨率高。
技术指标：(1)一次仪表工作压力(MPa)：10
(2)一次表击发成功率(%)：100； (3)二次仪表走纸速度(mm/s)：100(±0.5)； (4)二次仪表走纸不稳定度(%)：≤0.2； (5)可测液面深度(米)： 2500(井口套压
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1、液面曲线的识别
波形A为井口波，波形B，C分别为回音标、液面
反射波形。b、c、d…为油管接箍波形。
井口波
液面波
接箍波
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2.不合格液面曲线原因分析
（a）有偶然干扰的曲线
（1）有干扰波的曲线 图（a）
产生原因： 仪器本身问题，井筒不干净
及蜡堵等。 （2）自激液面曲线 图（b）
CJ-1型回声仪
CJ-6型回声仪
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JL系列井口连接器是发声和声波接收装置。该装置有声弹发
声和气体发声两种方式，微音器将感受的声压转换成电压信号输 出给井深记录仪，不同型号的井口连接器根据需要和井深记录仪 配套使用。套管压力的测量是通过安装在井口连接器上的压力传 感器将感受到的压力信号转换成电信号，井深记录仪对此电信号 进行采集，然后显示并存储在仪器中。
所需要的时间，s
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（1）利用回音标计算液面深度
L 1t1 2
L音＝2t2 2
1＝ 2L t1 2＝2L音 t2
L t1
L音
t2
L
t1 t2
L音
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上式中：L ——液面深度，m L 音 ——音标下入深度，m t 1 、 t 2 ——声波脉冲自井口至液面、音标后，
又返回到井口所需要的时间，s
波形B是声波脉冲由井口传播至回音标，又反射到井口记 录下的脉冲信号。
波形C是声波脉冲由井口传播到液面，再由液面反射到井口
记录下的脉冲信号。
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1.液面曲线的识别
Ls
Le
Ls表示电磁笔从井口波到音标反射波在记录纸带上所走的距 离，单位mm。
Le表示电磁笔从井口波到液面反射波在记录纸带上所走的距 离,单位mm。
强，抽油参数不当，音标被液 （c）液面重复反射 面淹没。
（4）回音标重复反射曲线 图（d）（d）回音标重复反射
产生原因： 回音标离井口过近。
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（e）游离泡沫液面影响记录曲线
2.不合格液面曲线原因分析
（a）有偶然干扰的曲线
（5）游离泡沫液面影响曲线 图（e）
（b）仪器自激液面曲线
产生原因： 产气较多的油井，在环空形
二、机械采油(功图、液面)
3、液面曲线的识别
典型液面曲线记录图如下图所示：
Ls Le
Ls表示电磁笔从井口波到音标反射波在记录纸带上所走的距 离，单位mm。 Le表示电磁笔从井口波到液面反射波在记录纸带上所走的距 离, 单位mm。
3、液面曲线的识别
(2)
波形A为井口波，波形B，C分别为回音标、液面 反射波形。b、c、d…为油管接箍波形。
冲程损失在图上的长度B'B=DD'=126/30=4.2（mm）
P 4.2 λ
B’
S活
B
9.4
A 19.8 D λ 4.2
C
D’
o
S活
S
50
抽油杆在空气和不同相对密度原油中的重量
公称直径 in
直径 mm
截面积 cm2
抽油杆密度,kg/m
在空气中 在相对密度 在相对密度 0.86的原油 0.8的原油 中 中 在相对密 度0.9的 原油中
例题二
某井的动液面测试资料如下图所示，查该井作业 油管记录如表1，计算液面深度。
表1 某井作业油管数据
油管序号
油管长度，m
1～10 11～20 21～30 31～40 41～50 51～60 61～70 71～80 81
95.41 96.45 96.06 96.49 95.65 96.35 96.42 96.02 9.64
L N L
式中： N ——油管接箍数
L ——平均油管长度，m
2、利用油管接箍数计算液面深度
油管接箍波峰在液面曲线上只反映一部分。
现场上，由于井筒条件、仪器、操作水平等多方面因素影 响，井筒中液面以上的接箍并不明显地全部反映在曲线上，如 图所示，针对此情况可在曲线上选出不少于10个分辨明显、连 续均匀的接箍波进行计算。
煤层气井动液面计算方法的研究---常亮
别大，人为导致的不确定行增大，拉长曲线看液面变化，液
面变化不规律，不易反应出液面下降幅度和规律。
液面深度
音速
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
四、下步设想
1、后续工作:目前只摸索到了1#大井组目前井况下的合适音 速值，后续对本工区其他各井做优化音速工作。
2、存在难度：未启压或套压基本稳定的井相对较容易选出
适合的音速，但启压、升压、最后归于稳定阶段这个过程的
接箍法 具体操作3：接箍位置同“操作2”，但平均管长改为9.5m,缩 短0.1m。
参数变化
计算结果3：液面深度1143.76m、音速418.04m/s
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
二、动液面计算方法的选择
音标法 具体操作1：确定液面波位置后，定位音标位置，输入该井 音标下深。
华北油田煤层气分公司
一、动液面位置的确定
1、新投产井典型波形（动液面较浅<200m,液面波重复出现)
动液面深度≈红线深度-蓝线深度
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
一、动液面位置的确定
2、排水降压阶段井动液面典型波形
2倍液面波位置明显
HUABEI oilfield CBM branch company
HUABEI oilfield CBM branch company
泵效、动液面、流静压、断脱点
式中：V分--------泵的每分钟排量
n-----------冲数，次／分
2、理论排量：
泵每日的理论排量V理： V理=πD2／4×S光×n ×60×24
=1440 × πD2／4×S光×n
Q理= 1440×πD2／4×S光×n ×ρ混
(体积排量)
(重量排量)
液量等于活塞在泵中所让出的体积。用公式表式如下：
V活＝F× S光＝ πD2／4 ×S光 式中 V活------- 一个冲程的排液量 F ------S光-----活塞截面积，ｍ2 活塞的理论冲程（光杆冲程）长度ｍ
D ------- 活塞直径m
2、理论排量：
光杆冲程：指抽油机驴头由下死点移动到上死点所走 过的距离。（米） 冲数：是指抽油机驴头一分钟内上下往返的次数， 次／分钟 泵的每分钟的排量为： V
油层
油层
例题：
某井油层中部深度为1827ｍ，动、静液面深度分别为700ｍ和400 ｍ，混合液密度为0.9ｔ／ｍ3，套压1.0MPａ，根据所给数据计算该
井流、静压。
解：已知ρ混＝0.9ｔｍ3 ＝700ｍ，H静＝400ｍ P套＝1.0MPａ 求：P静？ P流？ H中＝1827ｍ H动
由P流压＝（H中-H动）× ρ混／100+ P套
递减率
老井综合递减率：油田（或区块）核实年产油量扣出当 年新井年产油量后下降的百分数。综合递减大于零，说明产 量递减，综合递减小于零，表示产量上升。
老井自然递减率：油田（或区块）老井扣出措施增产油 量后年产油量下降的百分数。
递减率
D综合递减率
阶段产油量 新井产油量 1 100% 标定水平 日历天数 阶段产油 新井产油 措施产油 1 100% 标定水平 日历天数
抽油机井动液面资料录取方法应用
抽油机井动液面资料录取方法应用
抽油机井动液面资料录取方法的探索与应用摘要：为掌握抽油井生产动态及判断井下设备的工作状况，测试动液面是生产现场经常而必要的一项工作。
测试方法一般采用回声探测仪来进行测试。
现场上应用过程中，由于受设备、环境及人力资源因素限制，存在液面测试率低、测试成功率低、准确程度不高及安全隐患多等诸多问题。
一是液面测试操作繁琐，安全隐患多，测试率较低；二是环形空间狭窄（掺油井套管结蜡或小套管井）及液面偏深，声波衰减幅度大，测试成功率低；三是音速指标影响因素多且变化幅度大，采用同一音速计算，液面准确程度低。
种种因素致使液面资料测试率、准确率偏低，难以满足现场生产需要。
为此，提出了液面资料录取方法与应用的这个课题，通过研究与应用，即减少了测试工作量，规避了安全风险，又可以提高液面资料的全准率，为实时了解及掌握油井生产状况提供了技术保证。
关键词：液面录取探索应用
一、技术路线
确定动液面计算方法，求准动液面资料；利用动液面与泵充满系数的协调关系，制作关系图版；通过功图资料推导动液面，从而实现减少测试工作量、提高动液面资料全准率的目的。
1.动液面计算方法的确定
目前动液面计算方法有三种方式，即音标法、接箍法及音速法。
①音标法。
xpd织5井流压、动液面的计算公式xnq
织5井排采参数计算公式
压力计显示屏显示的压力——流压：即为压力计深度所测试的压力。
当压力计在煤层中部时，所测压力即为流压；当压力计深度大于煤层中部深度时，流压=显示压力-（D-H）/100；当压力计深度小于煤层中部深度时，流压=显示压力+（D-H）/100。
D-压力计深度；H-煤层中部深度。
织5井煤层深度355.2-426.4m，厚度71.2m，中部深度390.8m。
压力计深度429.11m。
流压计算：
井底流压=显示压力-（429.11-390.8）/100=显示压力-0.3831
或：流压=压力计沉没度/100+套压-0.3831
动液面计算：
当套压为0时，
动液面=压力计深度-压力计显示压力×100=压力计深度-井下液位
当套压＞0时，
动液面=压力计深度-压力计显示压力×100+套压×100=压力计深度-井下液位+套压×100
泵效计算：
泵效=实际产液/理论产液*100%=实际产液/(3.14*0.019*0.019*1.1*冲次*时间)*100%=实际产液/(0.001247*冲次*时间) *100% （要量好冲程，才能计算泵效）
液量单位：方；冲次：次/分钟时间：分钟
完成生产参数如下：丝堵井深463.92m，气锚顶深438.74m，压力计深429.11m，泵深428.06m，光杆留头1.60m，悬绳距1.10m，防冲距1.50m。
冲程1.45m。
抽油机井动液面资料录取方法应用
抽油机井动液面资料录取方法的探索与应用摘要：为掌握抽油井生产动态及判断井下设备的工作状况，测试动液面是生产现场经常而必要的一项工作。
测试方法一般采用回声探测仪来进行测试。
现场上应用过程中，由于受设备、环境及人力资源因素限制，存在液面测试率低、测试成功率低、准确程度不高及安全隐患多等诸多问题。
一是液面测试操作繁琐，安全隐患多，测试率较低；二是环形空间狭窄（掺油井套管结蜡或小套管井）及液面偏深，声波衰减幅度大，测试成功率低；三是音速指标影响因素多且变化幅度大，采用同一音速计算，液面准确程度低。
种种因素致使液面资料测试率、准确率偏低，难以满足现场生产需要。
为此，提出了液面资料录取方法与应用的这个课题，通过研究与应用，即减少了测试工作量，规避了安全风险，又可以提高液面资料的全准率，为实时了解及掌握油井生产状况提供了技术保证。
关键词：液面录取探索应用一、技术路线确定动液面计算方法，求准动液面资料；利用动液面与泵充满系数的协调关系，制作关系图版；通过功图资料推导动液面，从而实现减少测试工作量、提高动液面资料全准率的目的。
1.动液面计算方法的确定目前动液面计算方法有三种方式，即音标法、接箍法及音速法。
①音标法在油管已知位置上安装音标，在声波反射曲线上，通过比例关系可以计算动液面位置。
②接箍法利用油管接箍数计算动液面深度，即在测试曲线上选出连续、一定数量的接箍波，通过比例关系可以计算液面深度。
③音速法声波速度与介质压力存在函数关系，利用音标井求得不同压力下的液面，通过下式即可计算不同压力下声波速度和动液面。
以雷64-18-17c为例，该井2010年6月25日下入音标，位置1198.15米。
对该井进行系统测试，取得不同压力下液面及对应声波速度资料（见表1）。
确定声波速度即可求准动液面，可作为本地区动液面计算的主要方法。
2.供排关系图版的建立沉没度水平反映地层供液能力，充满系数反映深井泵排液状况，二者结合在一起可以反映油井供、排的协调关系。
动液面的计算与识别(精)
如留某井示功图（如图3）和液面资料（见附图2），示功图
为刀把形，属典型的供液不足，而实测的液面却只有149m，资料明 显有误，第二天重测，液面在1381m。 这样的情况还很多，如从示功图分析：抽油杆脱落、活塞未进入工 作筒或卡死，有漏失的示功图，液面一般较浅，沉没度较高等。
录纸带上的距离，mm
N L
——油管接箍数
m
——平均油管长度，m
例题三
实测液面曲线如下图所示，油管平均长度 为9.6米，试计算液面深度。
S液 L =176mm
e
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
S箍 L接＝56mm
解: 由公式
Le L NL L接
176 12 9.6 可得 L 56 352 m
（a）有偶然干扰的曲线
（3）回音标淹没记录曲线 图（c）
产生原因： 井内无音标或油层供液能力 强，抽油参数不当，音标被液 （c）液面重复反射 面淹没。 （4）回音标重复反射曲线 图（d） （d）回音标重复反射 产生原因： 回音标离井口过近。
（e）游离泡沫液面影响记录曲线 （b）仪器自激液面曲线
2.不合格液面曲线原因分析
1、井口装置要密封，防止声弹能量在井口处损失。因为声波信号在油套环
形空间内传播，损耗很大，测试声源信号随着深度的增加而逐渐衰减，如果能量在 井口处损失过大，液面波很难反射上来。 （1）套管闸门开关应自如，现场测试中经常有另一侧套管闸门关不严的现象， 造成能量损失。
（2）在没有套管闸门的井应装好卡箍和堵头防止漏气。不允许使用棉纱及
声和气体发声两种方式，微音器将感受的声压转换成电压信号输
出给井深记录仪，不同型号的井口连接器根据需要和井深记录仪 配套使用。套管压力的测量是通过安装在井口连接器上的压力传
动液面测试几点说明
郑 举 2010.3
平台现有动液面测试仪有三种方法计算动液面深度，分别为： • 声速法
该方法是平台以往常用方法，找到液面波位置后输入声速，即可计算液面 深度。以前根据厂家建议，声速统一取380m/s。经过这次出海现场验证，证明 该数据不准确，且每口井声速有较大差异，建议淘汰此方法。 • 音标法 该方法经此次验证，比较准确，适合推广应用。 该方法经此次验证，比较准确，适合推广应用。利用井下安全阀位置返 回的波形作为音标，计算出声速，从而计算液面深度。 回的波形作为音标，计算出声速，从而计算液面深度。 • 接箍法 该方法经现场验证，可能大部分井该波形都不太明显，主要原因厂家解释 为电泵的运转频率对B通道（接箍通道）的信号有干扰。该方法不作为主要推 荐方法，但当测试数据B通道接箍波型比较明显和规律时，可以选用。
找到音标并输入安全阀深度后，如图所示。
同样方法找到液面波后，出现流压计算提示框，选择否。
得到音标法计算的液面深度，以及声速数值，如图所示。 由于该井的接箍波也比较明显，下面通过接箍法对液面测试数据进行验证，同时也顺便验证音标法所计算出声速数值的合理 性。因为以接箍法进行计算时，声速不是通过安全阀来确定，而是通过接箍的数量换算成长度，除以所取接箍波的时间来得 到声速的。
点击通讯后，将仪器内 存中所有数据读出，这 里会显示进度条。
通讯完毕会提示存盘，然后 通过数据处理－液面命令进 入液面深度计算窗口。
以D14井液面测试为例：
• 说明软件操作过程； • 对比音标法和接箍法； • 验证声速的合理性。
选择存档的文件，打开。
选择要处理的井号。
选择井口位置
点击音标按钮，在波形图上找到安全阀位置，单 击后会出现此对话框，输入其深度232，确定。
动液面测试方法
1 引言动液面深度是油机井的井口到井下油层表面的距离，是抽油机井定期测试中的一个重要参数。
由动液面深度还可计算出井管内的平均声速。
动液面深度、井管内的平均声速与其它测试项目的结果相结合可以充分反映抽油机井的工作状态和产量情况，为油井的诊断和维护提供依据。
2 动液面深度测试原理动液面深度测试仪器通过采集由安装在井口的炮枪发出并经过井管接头反射的节箍波信号和经过油层表面反射的液面波信号（如图1所示），找出井口位置、动液面位置及基准节箍波，用公式（1）来计算动液面深度。
图1节箍波和液面波波形示意图(1)公式（1）中A、B、C、D分别代表井口位置、液面位置、参考节箍波起点和参考节箍波终点，L为单节井管的长度，N为介于C、D之间的参考节箍波的个数。
由于每个节箍波对应一节井管，因此N就是C、D之间的井管个数。
由于传感器本身的噪声、环境噪声等多种噪声源的存在，所采集到的波形并非都能如图1那样很容易地找出上述的各特征点，尤其是参考节箍波，这就给准确计算动液面深度带来困难，有时甚至根本无法计算。
因此对传感器输出信号的滤波处理成为准确计算动液面深度的关键。
3 传统的动液面深度测试仪结构目前普遍采用的动液面深度测试仪有如图2所示的基于模拟电路的结构和如图3所示的基于微控制器的结构。
图2基于模拟电路的动液面深度测试仪原理框图图3基于微控制器的动液面深度测试仪原理框图在图2的结构中，微音器捡拾由炮枪发出并经过井管接头和油层表面反射后返回到井口的低频声波信号，该信号经放大器放大后进入两个窄带滤波器：带通滤波器 BPF和低通滤波器LPF。
带通滤波器的输出即为节箍波信号，低通滤波器的输出为液面波信号。
数据采集由驱动电路控制绘图笔在纸带上绘制节箍波和液面波曲线来完成。
井口位置、液面位置、参考节箍波起点、参考节箍波终点等特征位置的提取及动液面深度与井管内平均声速的计算完全由技术人员手工完成。
在图3的结构中，模拟信号的捡拾、放大和滤波部分与图2所示的结构完全相同，但数据采集部分由微控制器系统完成。
利用功图法测算动液面2011
2011-06-11 08:01:52 2楼油井的动液面参数直接反映了地层的供液情况及井下供排关系, 是进行采油工艺适应性评价和优化的关键数据之一[ 1- 3] 。
动液面测试传统的方法是利用声波进行测试, 但是, 这种方法有两方面的缺点, 一是回声的技术受井筒的情况制约产生误差; 二是不能实时在线测量。
文献[ 3- 4] 通过地面功图推算动液面, 但是由于悬点载荷的确定比较复杂和繁琐, 而且在计算过程中忽略了一些阻力因素, 也存在误差。
有杆泵主要由泵简、柱塞、游动阀( T V) 、固定阀( SV) 等组成。
把地面示功图或悬点载荷与时间的关系用计算机进行数学处理之后, 由于消除了抽油杆柱的变形、杆柱的粘滞阻力、振动和惯性等的影响, 将会得到形状简单而又能真实反映泵工作状况的井下泵示功图[ 8- 9] 。
井下泵相对于悬点受力简单、动载荷的影响小。
泵工作工程中, 泵筒内压力p ( t ) 随柱塞运动方向的改变, 由吸入压力p i 升至排出压力p o 或由p o 降至p i , 柱塞完成卸载或加载: 当SV 开启后, 液体经SV 孔吸入泵腔, 此时p ( t ) = p i , 柱塞加载完成, 泵载保持不变; 当TV 开启后, 液体经T V 孔排出泵腔, 此时p ( t ) = p o , 柱塞卸载完成, 泵载保持不变,当SV、T V 均处于关闭状态时, p i< p ( t ) < p o 。
如果忽略柱塞与液体的惯性力, 则作用于柱塞上的平衡方程应是: Fp ( t) = p p ( f p - f r ) - p ( t ) f p + Wp f ( 1)其中, Fp ( t ) ! ! ! 泵的载荷, N; p p ! ! ! 游动阀上部的压力, Pa; p ( t ) ! ! ! 泵筒内压力, Pa; Wp ! ! ! 柱塞重量, N; f ! ! ! 柱塞与泵筒间的摩擦阻力, N ; f p、f r ! ! ! 柱塞、抽油杆的截面积, m2。