动液面的计算与识别
动液面的计算与识别
动液面的计算与识别动液面计算与识别是指通过传感技术和算法，对液体表面的位置进行测量和确认的过程。
这种技术在工业、医疗、农业等领域具有重要应用价值。
本文将从传感技术、计算方法和应用领域等方面对动液面的计算与识别进行详细介绍。
一、传感技术动液面计算与识别的首要任务是获取动液面的位置信息，而传感技术则起到了关键作用。
以下是常用的动液面传感技术：1.光电传感器：利用光电原理，通过光电开关或激光传感器来测量光的传播时间或反射情况，从而判断液体表面的位置。
2.声波传感器：利用超声波技术，通过发射超声波并接收其回波的时间差来计算液体表面的位置。
3.比重传感器：根据液体的比重和导电性质，通过测量液位液体的电阻来判断液体表面的高度。
4.电容传感器：利用电容原理，测量液体表面与电容传感器之间的电容变化来确认液位位置。
以上传感技术各有优劣，选择合适的技术取决于具体应用场景和需求。
二、计算方法获得液体表面位置信息后，需要通过计算方法来准确计算液位。
以下是常用的计算方法：1.阈值法：根据传感器输出的信号强度与事先设定的阈值进行比较，从而判断液体表面的高低状态。
2.插值法：利用多个传感器或测量点的数据进行插值计算，消除测量误差，提高测量精度。
3.滤波法：通过滑动平均、中值滤波、卡尔曼滤波等方法，对传感器输出的原始数据进行处理，消除噪声干扰，并提高信号的稳定性。
4.数据拟合法：使用数学模型对传感器输出的数据进行拟合，从而得到液面位置的准确数值。
以上计算方法通常需要结合实际应用场景的特点进行选择和优化。
三、应用领域动液面计算与识别技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些典型的应用场景：1.工业领域：用于液体储罐的液位监测、流量计量器的精度控制、化学反应过程的控制等。
2.医疗领域：用于医用注射器或药液输送系统的液位监测和控制。
3.农业领域：用于农田排水系统的水位控制、温室灌溉系统的液位监测等。
4.环境监测：用于地下水位监测、河流水位监测、气象站的降雨监测等。
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。
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。
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
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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
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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
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动液面的计算与识别
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1
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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2
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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20
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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21
（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。
7
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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8
1.液面曲线的识别
可编辑ppt
9
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
油井音标深度与动液面计算
油井音标深度与动液面计算油井音标深度与动液面计算是石油工程中的重要计算方法，它可以帮助工程师确定油井中各种参数的准确值，从而进行油井的优化和生产策略的制定。
本文将详细介绍油井音标深度与动液面计算的原理、方法和应用。
一、油井音标深度计算的原理与方法油井音标深度是指根据地震资料或测井资料中的声波时差法计算出来的井深。
油井声波时差法是利用地震波在地下岩石中传播速度较快和较慢的不同特点，通过接收到的地震波和发射的地震波之间的时间差来计算出地层的深度。
具体计算方法如下：1.首先，需要准备地震测井资料或地震勘探资料。
地震测井是通过地震资料获取地下地层信息的一种方法，主要是通过钻井设备在井口部位发射地震波，并通过地震检波器接收地下的地震波，通过分析检波器接收到的地震波信号和发射地震波之间的时间差来计算井深。
2.其次，需要进行数据处理。
数据处理是指对地震测井资料或地震勘探资料进行处理和分析，以计算出井深。
数据处理可以使用地震数据处理软件，对接收到的地震波信号进行滤波、反演等处理，通过计算出地震波和地震检波器接收到的地震波的时间差来计算出井深。
3.最后，需要进行计算与校正。
计算与校正包括根据地震波速度模型对计算出的井深进行校正，并进行相应的井深转换，以便与其他地质或地质资料进行对比和分析。
二、动液面计算的原理与方法动液面是指油井中液体（石油、水、气体等）与其上方气体之间的分界面。
动液面是确定油井储量、生产能力和开发方案的重要指标之一。
动液面的计算方法如下：1.首先，需要准备测井资料。
测井是通过钻井设备在井中测量与地下岩石、井筒构造以及井筒周围的岩层物性相关的物理量，以获取地下地层信息的一种方法。
其中，测量井身内各层流体分布的测井曲线是动液面计算的主要依据。
2.其次，需要进行曲线解释。
曲线解释是指根据测井资料中的测井曲线（如自然伽马测井曲线、电阻率测井曲线等），对井内不同流体分布层进行判识和解释。
通过分析测井曲线可以确定井筒内不同层位的流体类型（油、水、气体等）。
泵效、动液面、流静压、断脱点分析
3）在计算泵效时，油井的实际产液量和理论排量单位必须统一。
4）在计算重量排量时，如题中没给出原油密度，一般情况下均按 0.86计算 。 5）通过泵效的高低还可以判断油层的供液能力；判断油井参数选择是否合理 ；判断深井泵的工作状况。
目
录
深井泵效率计算
动液面计算
其他相关计算
Page
13
1、相关名词
动液面：油井正常生产时，所测油套环形空间内的液面深度。 静液面：油井关井后，油套环形空间内液面恢复到静止（与地层压力相平 衡）后所测得的液面深度。 套压：它表示油套管环形空间内油和气在井口的 压力。 流压：油井正常生产时所测得的油层中部压力。 静压：油井生产到某一阶段关井后，待压力恢复到稳定时所测得的油层中 部的压力。 剩余压力又叫压缩气体
在油田开发过程中，如油井不能自喷，则必须借 助机械的能量进行采油。机械采油是指人为地通过各 种机械从地面向油井内补充能量举油出井的生产方式 。目前使用的机械采油分为有杆泵采油和无杆泵采油 两种方法。在有杆泵采油中,抽油机井采油是咱们油田 乃至中石油目前应用最广泛的一种机械采油方式。
抽油机井相关计算(一)
为了加速对理论排量的计算，将上式简化为：
Q理= K×S光×n ×ρ混
排量系数K 。它是一个和泵径有关的系数。 K= 1440×πD2／4
不同泵径截面积和日排量系数
泵径（ｍｍ） 柱塞截面积（ｃｍ2） 系数 32 8.04 1.16 38 11.34 1.63 44 15.21 2.19 56 24.63 3.54 70 38.43 5.54 83 54.08 7.79 95 70.85 10.2
作。我们用“泵效”来表示
泵的工作效率。
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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。
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3、尽量消除现场测试中的干扰因素，提高液面的曲 线清晰度。
（1）现场测试时，如果干扰太多，可先将抽油机停抽，等待几分钟再 测。 （2）测试过程中，要克服一些不良的习惯性作法，如不准动井口装置、 信号连接线；不能砸采油树；不能动仪器面板开关和调节灵敏度大小 等。
（3）现场测试时，如遇大风，可用物体把信号线压住，使之不能随风
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。
计算公式:
Le L NL L接
式中： L
接 ——N根油管接箍长度反映在记
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。
（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
答：测得液面深度352米。
（3）利用声速计算液面深度 若在高频记录曲线上找不出均匀、连续的（10 个以上）接箍波，在低频记录曲线上也没有音标 波，但是能够反映出液面波，曲Le L 声 2.1Le 2纸
式中： ——液面深度，m L
Le ——电磁笔从井口波到液面反射波在
Le=300mm
Le 解： L L音 Ls
300 400 500m 240
沉没度 hs L泵－L
1000 500 500m
答：沉没度为500米。
（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。 b、用油管平均长度计算
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
三、液面测试中的影响因素及对策
(一)影响液面测试质量的主要因素
液面测试的原理、测试曲线的判断识别前面已经进行了详细的
讲解，大家看到的一些曲线都比较好，节箍波、液面波很清晰，干 扰波动很小，比较容易识别和判断。但在实际测试中这样的曲线是 不容易得到的，而是往往有很多因素同时作用，使液面曲线变得相 当复杂，波形杂乱（如图2所示），很难判断液面波的准确位置，造 成液面测不出或结果错误。
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
（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 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
（e）游离泡沫液面影响记录曲 线
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 时间来计算其位臵。
二、液面的识别与计算
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。
静液面与动液面的位置
1.液面曲线的识别
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。 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。
记录纸带上所走的距离, 单位mm
纸 ——记录纸快速走纸速度，100m m s 声 ——声波在油、套环形空间的传播速度，m s
（一般取420 m s ）
例题四
某井测得动液面曲线如下图，试计 算动液面深度。
A
B
Le＝176mm
解：由公式
L 2.1Le 2.1 176
369 .6m
解：用专用卡规测量动液面曲线资料，从
井口波到液面波共81根油管，通过查 阅作业记录，可得 液面深度 L 95.41 96.45 96.06
96.49 95.65 96.35 96.42 96.02 9.64 778.5m
答：该井动液面深度为778.5米。
2、利用油管接箍数计算液面深度
L音 t1、2 t
1 2——声波脉冲信号在油套环形空间
中的传播速度，m/s
Ls
Le
t1
Le
纸
t2
t2
Ls
纸
L
L音t1
Le L L音 Ls
式中：L音 ——音标下入深度，m
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
L t
2
式中：L ——液面深度，m
——声波传播速度，m/s
所需要的时间，s
t ——声波从井口到液面后再返回到井口
（1）利用回音标计算液面深度
1t1 L
2
1＝2 L t
2＝
2 L音
1
2t 2 L音＝ 2
L t1 L音 t2
t2
t1 L L音 t2
上式中：L
——液面深度，m ——音标下入深度，m ——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
L N L
式中： N ——油管接箍数
L ——平均油管长度
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
（8）充足电可连续测100井次(配有专用充电器)
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米
（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）
（b）仪器自激液面曲线
（c）液面重复反射
产生原因： 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。
（d）回音标重复反射
（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
液面的识别与计算
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
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。
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
通过多年的工作经验和现场测试分析认为影响
液面测试质量的因素，主要有以下几个方面：
1、仪器性能：仪器的稳定性和灵敏度。 2、人员素质：操作人员的技术水平、现场经验和工作责任心；资料验收人 员的质量把关；生产管理人员的重视程度。 3、现场情况：测试井的井口装置，油套环形空间内的死油、蜡堵，液面过 深超出仪器的探测范围，抽油机工作引起的震动以及一些特殊井（如脱气 严重的井）等因素。
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。
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
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。
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。