第一章第8节液面探测仪

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1、第八节 液面探测仪为了了解油井的供液能力，掌握秤动态，测试抽油机井的液面是一项经常性的工作，液面探测仪就是专门测试液面深度的仪器。一、CJ型双频道回声探测仪CJ型双频道回声探测仪，是由大庆油田采油工艺研究所与贵州凯山井岗山仪表厂根据美国DbB2型双频道回声仪仿制而成。（一）仪器结构 全套仪器由井口连接器、放大记录仪和充电器组成（见图1105）。（二）工作原理（图1106）通过与套管连接的井口连接器，击发一颗发声子弹产生声脉冲，声泳冲沿着油套环形空间向井下传播，当遇到管接箍、音标和液面等障碍物便产生反射脉冲，返回的声脉冲由微音器接收转换成电泳冲，然后通过两个通道放大、电路整形、滤波后，由两支电磁

2、记录微笔分别记录下来。一支笔主要记录接箍反射波的，高频，另一支笔记录液面和其它较大障碍物反射波的低频。（三）技术性能最大探测3000m，误差10m工作压力 额定工作压力 10.5MPa最大安全压力 21MPa试验压力 30MPa充电器工作电压 220V50Hz内装蓄电池 全充放电200次循环以上，充足电一次可测试100井次以上记录纸走纸速度快挡100mm（工作速度）误差（区位码1228）1.5%慢挡10ms（调整速度）记录纸稳定度 纸速100mms时，传送记录纸稳度12280.2%使用条件工作温度 -4055相对湿度 85%（205时）外形尺寸与重量 井口连接装置 500350300mm；27

3、kg 放大记录仪 400250220mm；13kg运输条件 各种公路及乡村发声子弹 外径为11.06mm内装特种无烟火药，其声响在100dB以上_二、CJ型气枪式双频道回声探测仪CJ型气枪式双频道回声探测仪与CJ型基本相同。所不同的是该型仪器的井口连接器采用气枪式（见图1107）。三、SH3型回声深仪（一）仪器结构SH3型回声测深仪主要由两大部分组成：发声转换系统包括发声器、收音室和换能器等（见图1108）。（1）发音器 包括枪机、 枪体、子弹和枪管。（2）收音室 安装在枪体侧面，通过枪体上的声道孔接收反射回的声压信号。（图1108中的5）。（3）换能器 换能器装在收音室内，它将收音室接收到的

4、声压信号转变成为电信号输出，供二次仪表接收记录。（图1108中的6）2.记录仪表SH3型测深仪的二次仪表包括放大记录仪、报警器、充电器箱体等。其板如图1109所示。（二）工作原理工作原理与CJ型回声探测仪相同。放大记录仪电原理框图1110所示。一次仪表的换能器输出的电脉冲信号，经前置放大器放大后，送至液面波和接箍波滤波器，由滤波器选出所需的接箍波和液面波信号，滤除其它干扰和杂波。滤波器所选出的信号送到可调增益放大器，通过面板上的旋扭可调节增益，即改变仪器的灵敏高度和记录曲线的清晰度。信号经功率放大器放大后，推动动圈式记录笔头，将接箍波和液面波记录在纸带上。通道的自动转换由转换控制器和两个比较器

5、共同完成。当面板上测量开关置于“自动”位置时，按动一下抑制按钮，电路将处于接箍通道接通（接箍通道中的电子开关全部接通）状态。液面通道断开（液面通道中的电子开关全部断开）状态。这时，一次表若有接箍信号输出，即被记录在纸带上。待接箍信号衰减到一定值（即接箍曲线幅度下降为3mm左右），接箍通道自动断开，液面通道自动接通，液面反射波将被记录到纸带上。完成一只笔头记录两 个频道输出信号的功能。（三）技术性能（下表）发声转换系统工作压力 8MPa发声装置击发可靠性 100%记录仪表走纸速度 1005mms走纸速度稳定度 （区位码1228）0.5%可测液面深度 对套压（区位码1228）0.5MPa的井 不小

6、于1500m对套压0.5MPa的井 不小于2000m功耗 小于10W工作环境温度对套压（区位码：1228）0.5%MPa的井 不小于1500m对套压0.5MPa的井 不小于2000m功耗 小于10W工作环境温度 -3040仪器外形尺寸 一次仪表 365130195 二次仪表 330250190仪器重量 10kg其中 发声一转换系统 4kg 记录仪表 6kg_（四）生产厂家 第三仪表厂四、SH3A型回声测深仪SH3A型回声测深仪是沙洋第三仪表厂研制的一种双频道双笔井液面探测食品。（一）仪器结构一次仪表的结构与井口套管闸门丝扣连接好后，打开套管闸门，转动一次仪表枪机，击发子弹引爆，产生声压永脉冲，

7、该脉冲通过油、套环形空间的气体介质向下播，并为油油管接箍、音标、液面及其它障碍物所反射。换能器将这些反射脉冲信号接收并转换成电信号，输入二次仪表。经二次仪表的前置放大器放大后，分别送至液面波和接箍波滤波器，滤除干扰和杂波后送到可增益放大器；经功率放大器后，推动二支动圈式记录笔，将接箍波和液面波分别记录在电敏记录纸带上。根据记录曲线上的接箍波数目、音标波位置、液面波位置，即可计算出液面深度。原理图见图1112。（三）技术性能技术特性与SH3型回声测深仪相同。五、ZJY1型液面自动监测仪ZJY1型液面自动监测仪是按一定的时间间隔程 序自动地测量抽油井环空液面和井口套压的仪器由大庆油田采油工艺研究所

8、根据美国液面自动监测仪的提示,结合油田测液面恢复的具体实践与贵州凯山井岗山仪表厂共同设计研制而成.（一）结构全套仪器由控制仪、井口装置和三根连接电缆组成。其连接示意图如图1113所示。1.控制仪控制仪由Z80微型计算机放大驱动接口电路箱，控制显示面板及电源四大部件组成。其中的微机是一种为适应恶劣环境而设计的密封、搞垮、加固型微机，完成控制和数据处理任务。放大驱动接口电路箱内装有滤波放大器，电磁阀驱动器，振荡器等电路板，完成传感器，执行部件与计算机之间的信号放大，转换、匹配作用。电源部分提供全套仪器工作所需的各种交、直流电源。显示控制面板上装有“频响”“灵敏度”电源开关和一组11位键式开关，还装

9、有一台微型打印机，一个六位LED显示器及一个由29个按键组成的键盘.如图1114所示。2.井口装置（图1115）主要由自动气枪、压力传感器组件，微音器组件，连接体组件，加热组件，连接头，减压阀等组成。井口装置的主要作用是在计算机的控制下，自动定时产生初始声冲，该声脉冲沿环空向井下传播，遇到油管接箍、音标、气液界或其它障碍物，产生反射声脉冲，由井口装置中的微音器12接收，将信号送入计算机处理，计算机将处理完的数据通过打印机打印，完成一次测试。AJY1型液面自动监测仪的井口装置发声方式有两 种:一是放气发声方式；二是充气发声方式。放气发声方式：当需要测试时，控制仪发出测试信号，首先由压力传感器9测

10、试井口套压，并由计算机判断套压Pcf是否（区位码：1245）0.4MPa。采用放气发声方式。由控制仪发出信号，使放气电磁阀动作，放掉A室里的气体压力，造成A室与油套环空中的压力差。再发信号使击发电磁铁6动作，带动杠杆机构7动作，使油套环空中的高压气体突然释放到A室，在环空中产生初始声脉冲。充气发声方式：当计算机判断压力传感器9测得的井口套压Pcf0.4MPa时，采用充气发声方式。控制仪向充气电磁阀4发出信号，充气电磁阀4动作，使高压氮气通过连接组件1、减压阀2和高压软管3进入A室，造成A室与油套环空之间的压差。其它动作与放气发声方式相同。不同的只是充气方式是A室向井筒环空里释放高压气体，使产生

11、的声脉冲幅度与放气方式相反。在充气方式 中，当A室的压力到一定程度时，压力继电器5动作，断开充气电磁阀电源。保证A室压力恒定在一定数值，以满足充气发声的压差要求。液面测深范围 10200m液面测深精度 0.5%套压测量范围 08MPa套压测量精度 0.5%最大连续监测时间 10080min（7d）累计时间误差 每天不大于20s时间程序图1115 ZJY1型液面自动监测仪井口装置示意图不输入时间隔T时，执行下表所列时间程序。允许使用的时间间隔T为210分，最大时间间隔32T小于256min。工作电压 50Hz，22033V；使用温度 -40+50。（二）工作原理ZJY1型液面自动监测仪采用回声测

12、深的原理测试抽油井的环空液面。测试过程在计算机控制下自动进行。井发声装置自动定时发声，由装在井口的微单间音器（声传感器）和压力传感器，接收井口声波和井下声波反射波以及套压信号，同时通过有关电路使信号进入计算机进行处理解释，由打印机打印出测试结果。液面自动监测仪原理框图1116所示。这是一套自动液面监测和试井软件组合的系统装置（图1117），由美国回声仪公司生产。这套装置的最突出优点是操作者在现场临近测试、绘图全过程，为实施测试目的做出最有效决定。（一）功能自动操作、记录套压和液面深度；传音记录曲线和传播时间的组合可提高液面测量精度。软件提供实时的井底压力计算和现场的不稳定试井析图。（二）结构自

13、动液面测试系统有两大部分：控制面板和井口装置。前者发出操 作指令，后者执行声音脉冲的接发行为。图1117 自动液面测试系统1.控制面板（图1118）控制面板操纵和电子线路；也可根据需要设定初始第三度和滤除器进行选择。2.井口装置（图1119）（三）工作原理自动液面测试系统由以下部分组成：气枪微音器井口装置，放大滤波器，记录器，同步计时回路，套压记录器和信号转换电脑。辅助设备有12V电源、手提打印机和气瓶。12V电池供电于计算机和电子线路，并用以激发气枪。气枪用套管气激放压力脉冲，若套压大于1.4MPa，则用外爆方式，即用CO2或N2气瓶提供高压气源，通过电子控制阀向井下发放泳冲。放大滤波器测取

14、压力泳冲到达液面和返回的传播时间，精确度可达0.001s。接箍和液面的反射波周期地记录在条状纸带上。设备箱中电脑控制设备操作和资料分析，测取的资料存储在软盘中。自动回声仪通过温度补偿电容传感器监测套压，传感器额定压力可达70MPa，在工作范围（010MPa）的精度为0.1%。计算机的存储量为640K，足以存取测得的供不稳定试井资料。（四）自动液面测试系统的电脑电脑由二部分组成：第一部分操作设备，由用提供测取资料点的采样密度（每对数级点数或每小点数），以及记录和校正音速。第二部分有两组程序，第一程序由液面资料计算井底压力，并在屏幕上显示该资料点的位置，以确定下一脉冲压力的发放时间；第二程序作试井

15、分析的诊断图或分析图，并有高分辨率的屏幕图象显示这些分析图。该程序内存的常规分析图有：半对数分析图；霍 诺分析图；双对数分析图；平方根分析图；线性分析图。在所有上述分析图中作曲线，程序还提供给用户确定时间段资料点的最小二乘法的直线方程。在双对数分析图中，资料点区段可明确辨认不同流动期的限。屏幕上可连续显示得到有效分析所需的压力脉冲发射的时间。此外，软件尚可提供下列作图程序：套压时间分析图，液面时间分析图；音速时间图，气、液流时间图。这些图对于泵的工况、井况和油层动态分析极为有用。（五）技术性能液面测深范围02000m，时间误差0.001s液面测深范围 0200mm时间误差 0.001s套压测量范围 010MPa精度 0.1%传感器的可用压力 20MPa最大连续工作时间 几个月（由电瓶供电决定）采集资料的最短间隔 1min工作电压 12V（DC）使用环境温度 040_