1、山西蓝焰煤层气集团有限责任公司液面与功图液面与功图山西蓝焰煤层气集团有限责任公司授课提纲n液面测试的原理、方法n功图的测试与原理n示功图的分析和解释山西蓝焰煤层气集团有限责任公司液面测试的原理、方法液面测试的原理、方法山西蓝焰煤层气集团有限责任公司动液面测试的原理、方法u动液面的测定方法动液面的测定方法 动液面即煤层气井正常运行过程中测得的油套管环形空间中的液面深动液面即煤层气井正常运行过程中测得的油套管环形空间中的液面深度，用从煤层底板至液面的高度来表示。煤层气井动液面深度的测量度，用从煤层底板至液面的高度来表示。煤层气井动液面深度的测量目前在国内主要有两种方式，一种是安装井下电子压力计；另
2、一种是目前在国内主要有两种方式，一种是安装井下电子压力计；另一种是采用回声测深仪。采用回声测深仪。（一）工作原理（一）工作原理利用回声仪来监测液面是目前最常用的方法。其基本原理是：安装利用回声仪来监测液面是目前最常用的方法。其基本原理是：安装在井口上的测试仪器发出声波，声波沿油、套环形空间向井底传播，在井口上的测试仪器发出声波，声波沿油、套环形空间向井底传播，遇到回音标、油管接箍和液面等发生反射。反射波传到井口被微音遇到回音标、油管接箍和液面等发生反射。反射波传到井口被微音器所接收，并将反射脉冲转化成电信号，电信号经放大、转换、运器所接收，并将反射脉冲转化成电信号，电信号经放大、转换、运算、显
3、示和存储等处理，测出声波传播速度和反射时间，即可测出算、显示和存储等处理，测出声波传播速度和反射时间，即可测出声源与反射物之间距离。声源与反射物之间距离。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司动液面测试的原理、方法回声仪记录曲线示意图山西蓝焰煤层气集团有限责任公司（二）测试仪器的组成（二）测试仪器的组成 测试仪器主要由综合仪主机、载荷位移传感器组合、井口连接器组成。综合仪主机（即ZJU-2综合记录仪）主要由CPU板、滤波放大板、超低温显示器、键盘、无线通讯模块、高能电池组等组成。综合仪主机具有测试、查询及删除、仪器设置、仪器标定等功能，与PC机相连还可进行数据通讯。载荷位移传感器组合由载荷传感器、位移
4、传感器、无线通讯模块和信号处理电路等组成，用于测试抽油机的载荷、位移等参数。传感器组合有三种型号供用户选择。卸载式载荷位移传感器组合测试精度较高（1%FS）；不卸载液压式有两种安装尺寸，适用不同的抽油机；固定式载荷传感器长期装置井上，接插上位移传感器即可进行功图测试，一台主机可对接多台载荷传感器。井口连接器由连接组件、击发装置、微音器和压力传感器组成，用于测试抽油机液面深度和套管压力。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司测试仪器的组成测试仪器的组成 液面测试仪山西蓝焰煤层气集团有限责任公司（三）液面仪测试流程（三）液面仪测试流程u 1、上井前的准备、上井前的准备 上井前要对测试动液面的综合仪进行检查
5、：（1）检查仪器是否充足电、是否工作正常；（2）检查井口连接器是否正常；（3）检查相应的连接线是否完好。u 2、现场操作方法、现场操作方法 A.装好井口连接器，将井口连接器的阀门打开，用勾扳手将井口装置拧紧。B.用液面测试电缆将井口连接器与主机连接好。C.对有套压的井进行测试时，将井口阀门缓慢打开，避免对声弹的井口装置的微音器产生瞬间冲击，将井口连接器的阀门排空后关闭。D.打开电源，观察综合仪的显示菜单是否显示在“测试”位置。E.“测试”功能，根据气井情况合理选择低频、宽频或高频，输入井号、日期后再根据当地地理情况合理调节AB增益，进行曲线采集。F.测试曲线资料完成后，测试结束并确认资料合格，
6、关闭主机电源，断开测试连线，整理好工具和电缆，结束此井测试。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司（四）测试资料的处理及计算方法（四）测试资料的处理及计算方法 煤层气井和油井的动液面深度测试采用的都是声波反射原理，利用测试仪采集完曲线波形后，必须对波形进行分析计算才能得出动液面深度。目前国内各煤层气区块普遍使用的方法是：接箍法和音标法。我公司所有煤层气井基本都下有回音标，因此，音标法是我公司目前采用的主要测试方法。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司 回音标是套接在油管上的柱状短节，它的直径大于油管，遮住油套环形空间间隙的50-70，长度为03-05米，用它来阻碍声音的直线传播，使声音返回到井口并记录下来，
7、便于准确地计算液面深度。新井完井时或作业后，需要将音标下入的准确位置做好记录。以便计算液面深度时采用（修井监督的重要性）。假定油、套管环形空间传播速度为一恒定值作为计算的基础，回音标位置下入深度越接近实际液面，计算精度就越高，其计算公式为：De=Ds(Le/Ls)式中De-液面深度，m；Ds-音标下入深度，m；Ls-自井口波峰至音标间测量其曲线上的距离；Le-自井口波峰至液面波峰间测量曲线上的距离。（1）回音标法）回音标法 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司回音标法回音标法 这种计算方法在现场具体操作使用过程中存在的问题主要表现在以下几个方面：u有些井没有安装音标，无法采用此方法计算液面深度。由检
8、泵等原因造成作业后音标位置可能有所改变，需要及时记录更新，否则计算时就会产生很大误差。u音标位置下入的深度普遍较浅，一般在几十米至一百米左右，当液面较深时，计算精度无法保证。理想的音标位置应该在液面深度的9/10，一般情况下应保证在2/3处，由于煤层气井这种需要排水降压解吸出气的特点，不可能将音标下深，淹没在水下就没有意义了。u不同测试设备对音标信号的测试波形的差异很大，有些设备不能很好的测出音标，造成计算精度无法保证。u对于音标信号测试很清晰的曲线，在人工计算时由于定位位置原因，也会产生很大误差。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司回音标法回音标法这是同一条曲线，只是定位音标的位置稍微移动一点，造
9、成液面深度差了5.4米，音速相差6.8m/s（稳压）。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司现场发现问题现场发现问题同一口井，不同时间测试的音标形状也不尽相同，形状的差别就极易产生定位位置的偏差，如下图：这是同一口井不同时间的测试曲线，仪器的灵敏度有些差别，音标的形状差异很大，定位时就可能产生误差。下图是同一井口不同时间测定的井口音标图。综合以上各种状况，采用音标法，液面的计算精度只能达到5%左右（对排采起到参考作用）。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司（2 2）油管接箍法）油管接箍法 接箍法是国内普遍采用的液面深度计算方法，当井内没接箍法是国内普遍采用的液面深度计算方法，当井内没有安装回音标或回音标被液
10、面淹没时，就需要用油管接有安装回音标或回音标被液面淹没时，就需要用油管接箍来推算液面深度。在油管长度比较规范时，用此方法箍来推算液面深度。在油管长度比较规范时，用此方法求得音速所计算的液面深度比较准确。求得音速所计算的液面深度比较准确。但是我公司由于所选购的油管都不是同一规格的长度，但是我公司由于所选购的油管都不是同一规格的长度，所以无法用此方法做到精确测量，因此在此只是做简答所以无法用此方法做到精确测量，因此在此只是做简答的介绍的介绍山西蓝焰煤层气集团有限责任公司油管接箍法原理油管接箍法原理公式：动液面深度=(B-A)*L*N/(D-C)其中：A-井口位置；B-液面位置；C-参考节箍波起点；
11、D-参考节箍波终点；L-单节井管长度；N-介于C和D之间的参考节箍波的个数。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司油管接箍法油管接箍法 接箍法在现场具体操作使用过程中存在的问题主要表现在以下几个方面：u 有些螺杆泵井，振动干扰大，造成节箍波不清晰，无法计算。u 有些井由于煤粉较多，很容易堆积在接箍处，造成节箍波不清晰。u 有些井由于井下有电子压力计或其它设备，如：电缆卡子等，对信号影响很大，造成假的节箍信号。u 选取同一口井的测试曲线上不同位置的节箍，计算结果不一致。u 每口井的平均管长不一样，对计算结果影响很大。即使接箍信号测试很清晰的曲线，利用接箍法计算时，也容易产生比较即使接箍信号测试很清晰的曲
12、线，利用接箍法计算时，也容易产生比较大的误差。例如：选取的平均管长差大的误差。例如：选取的平均管长差0.10.1米，计算出来的音速就相差米，计算出来的音速就相差3.63.6米，米，如果按如果按10001000米的井深计算，液面深度相差米的井深计算，液面深度相差1010米多。而实际煤层气井每口井的米多。而实际煤层气井每口井的平均管长都不一致，而且同一口井每一段的长度也不一样。有的油管平均管长都不一致，而且同一口井每一段的长度也不一样。有的油管9.89.8米长，米长，有的只有有的只有9.19.1米长。相差很大，造成接箍法计算时产生的误差远远大于米长。相差很大，造成接箍法计算时产生的误差远远大于1%
13、1%。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司油管接箍法油管接箍法 这是同一口井的同一条测试曲线，只是计算时选取的平均管长相差0.1米，造成了液面计算结果差了3.64米。l 选取节箍平均管长9.6米，计算的音速为349.09m/s，液面深349.09米l 选取节箍平均管长9.5米，计算的音速为345.45m/s，液面深345.45米 综合以上各种状况，采用接箍法，液面的计算精度只能达综合以上各种状况，采用接箍法，液面的计算精度只能达到到2%-5%2%-5%左右左右。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司室内回放室内回放 室内回放是将现场测试的资料作进一步的处理,得出正确可靠的测试结果,并根据需要保存测试资料。具
14、体方法有两种:u 1）打印型回放，就是将测试的各种资料从打印机上打印出来。打印前要连好打印机与仪器，并为打印机装好打印纸(打印功图时，用宽行或窄行打印纸，打印液面曲线时,用宽行打印纸)，上电、联机。(注意：打印液面曲线时，要先在“查询功能”的“曲线显示”中计算动液面；打印功图时，可以先在“查询”功能的“功图显示”中输入理论载荷线，先输上载荷线，后输下载荷线)。u 2）通讯型回放，就是用通讯电缆将仪器与计算机连好，并将记录仪进入“通讯”状态，将资料送到计算机，用计算机的通讯软件进行功图、液面曲线等的录取、显示、计算、打印和存盘。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司液面曲线波形的查看液面曲线波形的查看
15、在实际的液面测试过程中，由于存在各种因素的影响，所测试的每口井曲线图形不一定会完全达到理想的标准化。有些资料中井口波处的向上走的那一段波形，有的会出现峰值限幅（即所谓的井口波超宽现象）、有的会出现峰值未超过中心线（即所谓的井口波半波现象）；有些资料中曲线上的节箍波不清晰（即节箍波杂乱）；有些资料中液面波的峰值幅度小或下降沿处的拐点大；有些资料中测试曲线的振幅中心会偏离中心线（即所谓的曲线漂移）等。造成以上这些现象的原因，有的可能与测试设备有关，有的可能与井况有关。不论如何应首先要看是否影响液面深度的计算，液面深度计算的准确才是目的。液面曲线波形的查看尽管过去有标准，但每个人的理解有所不同。有的
16、人只注重曲线波形的好看，却否定了资料的真实性；有的人认为曲线波形达不到理想的标准图形，就认为资料不合格，而不是看资料曲线的计算处理是否正确。一份合格的资料应该是计算处理正确，表头参数齐全，报表清晰整洁。总之，录取和保持液面测试曲线的真实性和完整性是必要的，在出现与常规测试资料有所不同时，要具体问题、具体分析、具体对待，在不影响计算液面曲线深度时，重点掌握好三要素，即准确选择井口波起点，正确选择 B通道曲线上清楚的节箍波和节箍个数，合理选择液面波的起点，只有这样才能减少液面曲线计算的结果与实际情况的误差。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司现场出现的问题的处理及注意事项现场出现的问题的处理及注意事项（
17、1）井口波不规则 在主机正常情况下，形成井口波不规则的原因可能由信号线至井口连接器这一部分产生（在有些井上，加药罐也会产生影响）。下列几种情况都可能造成井口波不规则：1）信号线插头内部接触不良，或信号插座内有油污，或信号插座孔磨损变大接触不良。解决办法为：信号线重新焊接或更换插头，清理插座孔内油污或更换插座。2）井口连接器上微音器传声孔被油污或火药渣堵塞变小。解决办法为：清理井口连接器，使传声孔畅通（用套管气吹解决不了本问题，最好全部拆卸清理）。3）微音器长期被油气浸泡后，没有及时清理（清理时只能用干布擦，不要用汽油等来擦），造成微音器性能降低或损坏。解决办法为：清理或换一新微音器。4）枪机由
18、于长期使用而没有定期清理保养，造成枪机内部锈蚀，当搬动枪机时撞针不能迅速弹出。解决办法为：清理枪机或换备件。另外，对于套压较低、液面较深或井况不好的井，在测试时可能需要大测试仪器的灵敏度（即提高信号通道的放大倍数），这样可能会使曲线的井口波出现一小段限幅（即超宽），这主要是因为当枪响时微音器离声源最近，接收信号最强所至。由液面计算公式可知，这不影响测试液面深度的计算。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司功图的测试与原理功图的测试与原理山西蓝焰煤层气集团有限责任公司示功图原理示功图原理 反映抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形称为光杆（地面）示功图。它是示功仪在抽油机一个抽吸周期内测取的封闭曲线。抽油
19、机井示功图，实际上就是抽油机井在一个完整冲程中的光杆负荷图，横轴代表光杆位移，纵轴代表负荷。示功图是目前检查抽油泵工作状况的有效方法之一。利用示功图，能够直接反映出光杆的最大、最小负荷和冲程损失。根据对示功图的分析，可以掌握泵的工作状态，判断砂、蜡、气等对抽油泵的影响、判断泵漏失、油管漏失、抽油杆断脱等井下故障。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司泵的工作原理泵的工作原理u1）当活塞上行时，游动阀受油管内活塞以上液柱的压力作用而关闭，并排出活塞冲程一段液体。固定阀由于泵筒内压力下降，被油套环行空间液柱压力顶开，井内液体进入泵筒内，充满活塞上行所让出的空间。u（2）当活塞下行时，由于泵筒内液柱受压，压
20、力增高，而使固定阀关闭。活塞继续下行，泵内压力继续升高，当泵筒内压力超过油管内液柱压力时，游动阀被顶开，液体从泵筒内经空心活塞上行进入油管。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司泵的工作原理泵的工作原理 泵的工作原理（活塞上、下行）山西蓝焰煤层气集团有限责任公司综合分析仪测取示功图方法综合分析仪测取示功图方法 A.把载荷位移传感器安装在悬绳器上，琐上保险装置，打开电源开关，拉出位移线挂在井口部分，注意不要把位移线和其他物品发生摩擦，以免划断位移线影响测试。B.打开测试仪主机电源，观察显示是否正常，输入井号、日期后进入功图测试。C.测试完成，确认资料合格后保存资料并关机，同时关闭传感器电源，将位移线挂扣
21、取下，将线缓慢地放回。D.卸下传感器，整理好工具，结束此井测试。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司示功图分析示功图分析 示功图可以分析抽油机工况及泵效。理论示功图是指只考虑静载荷作用下的示功图。典型示功图是指某一因素影响十分明显，示功图的形状反映了该因素影响下的基本特征的示功图。尽管实际情况很复杂，但总是存在一个最主要的因素，因此可根据示功图判断泵的工作状况。附附1：示功图分析口诀：示功图分析口诀功图虽只四条线，横程竖载不简单；理论功图正四方，实际功图向右偏；右上尖，左下圆，固定凡尔未座严；右上圆，左下尖，游动凡尔空中悬；气体影响卸载缓，供液不足刀把弯；自喷杆断油管漏，一条黄瓜横下边；泵遇砂卡狼牙
22、棒，油稠蜡重肥而圆；横线外凸泵筒弯，上挂下碰戴耳环；上右下左黄瓜悬，定是柱塞卡筒间；苦学攻克识图关，管好油井定不难。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司理论示功图及其分析理论示功图及其分析 理论示功图理论示功图山西蓝焰煤层气集团有限责任公司理论示功图及其分析理论示功图及其分析 ABC为上冲程静载荷变化线。AB为加载过程，加载过程中，游动凡尔和固定凡尔处于关闭状态；在B点加载完毕，变形结束，柱塞与泵筒开始发生相对位移，固定凡尔打开而吸入液体。BC为吸入过程（BC=sP为泵的冲程），游动凡尔处于关闭状态。CDA为下冲程静载荷变化线。CD为卸载过程，游动凡尔和固定凡尔处于关闭状态；在D点卸载完毕，变形结束
23、，柱塞与泵筒发生向下相对位移，游动凡尔被顶开、排出液体。DA为排出过程，固定凡尔处于关闭状态。循环过程：下死点A加载完成B上死点C卸载完成D下死点A 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司典型示功图及其分析典型示功图及其分析该示功图反映出动载荷不大，充满良好，漏失较小。正常示功图 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司气体影响下的典型示功图 充不满影响的典型示功图二者的差别在于：当泵充不满时，下冲程中悬点不能立即卸载，只有当活塞遇到液面时才能迅速卸载。因此，充不满示功图的卸载线陡而直，并且有时因振动载荷的影响常出现波浪线。典型示功图及其分析典型示功图及其分析山西蓝焰煤层气集团有限责任公司典型示功图及其分析典型示功图及其分析(a)(b)（c）(d)(a)排出阀漏失(b)吸入阀漏失(c)吸入阀严重漏失(d)吸入阀和排出阀同时漏失山西蓝焰煤层气集团有限责任公司典型示功图及其分析典型示功图及其分析活塞遇卡的典型示功图 抽油杆断脱的典型示功图 活塞遇卡由于在遇卡点上，下抽油杆柱受拉伸长、受压缩短和弯曲，表现在遇卡点两端载荷线出现两个斜率段。抽油杆断脱因悬点载荷仅为剩余杆柱重量，载荷大大降低。
