液面的计算与识别分析教学文稿

液面的计算与识别分析动液面:

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，来确定抽油泵的沉没度、流压和静压。一、油井测液面的目的和意义(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。CJ-1型回声仪CJ-6型回声仪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。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≤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、7kg；（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

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。生产压差Pf：与静液面和动液面之差相对应的压力差。沉没度hs：根据气油比和原油进泵压力损失而定。

静液面与动液面的位置1.液面曲线的识别波形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。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。1.液面曲线的识别1.液面曲线的识别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。LsLe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。1、液面曲线的识别井口波液面波接箍波2.不合格液面曲线原因分析（a）有偶然干扰的曲线（b）仪器自激液面曲线（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（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）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。2.不合格液面曲线原因分析（a）有偶然干扰的曲线（b）仪器自激液面曲线（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）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，音标被液面淹没。（4）回音标重复反射曲线图（d）产生原因：回音标离井口过近。2.不合格液面曲线原因分析（a）有偶然干扰的曲线（b）仪器自激液面曲线（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（5）游离泡沫液面影响曲线图（e）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。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。式中：——液面深度，m——声波传播速度，m/s——声波从井口到液面后再返回到井口所需要的时间，s（1）利用回音标计算液面深度上式中：——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——声波脉冲信号在油套环形空间中的传播速度，m/sLeLs式中：——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。Le=300mmLs=240mm解：沉没度答：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式中：——油管接箍数——平均油管长度，m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。1～1095.4111～2096.4521～3096.0631～4096.4941～5095.6551～6096.3561～7096.4271～8096.02819.64表1某井作业油管数据

油管序号油管长度，m解：液面深度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:式中：——N根油管接箍长度反映在记录纸带上的距离，mm——油管接箍数m——平均油管长度，m例题三0123456789101112S箍S液

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。Le=176mmL接＝56mm解:由公式可得答：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，曲线如图所示。LLe井口波液面波计算公式式中：——液面深度，m——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——记录纸快速走纸速度，——声波在油、套环形空间的传播速度，（一般取420）例题四

某井测得动液面曲线如下图，试计算动液面深度。Le＝176mmAB解：由公式答：动液面深度为369.6米。三、液面测试中的影响因素及对策液面曲线的应用：1、确定抽油泵的沉没度，根据抽油井的下泵深度和动液面深度就可以计算出泵的沉没度：2、计算油层中部的流动压力；3、计算油层中部的静压；4、利用动液面与示功图综合分析深井泵工作状态；5、对于注水开发油田，根据油井液面的变化，能够判断油井是否见到注水效果，为了调整注水层段注水量和抽汲参数提供依据；6、根据液面曲线计算出的动液面、静液面深度是单井动态分析和井组动态分析不可缺少的资料。(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。三、液面测试中的影响因素及对策

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。（二）现场测试经验和注意事项

低压测试看似简单甚至一天能测一、二十口井，但要取得准确的液面资料并不容易，影响的因素很多，如何在测试曲线上排除这些影响因素，判断出准确的液面波形，就需要不断的学习积累，善于总结，在现场进行多次的频率调节，细心的观察。

以下就现场测试的经验和作法，谈一点初浅的认识，仅供参考。

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。不允许使用棉纱及木头等堵塞套管。并装紧井口连接器。（3）井口法兰盘要求密封。2、每次测试要有三条以上液面位置相同的曲线，且原则上要求液面波形要大于5毫米（液面过深的井会稍低一些）。例如：某井的测试，先后放6弹，测出6条曲线，单从其中任何一条曲线上根本无法判定哪个是液面波、六条曲线结合起来综合分析，发现1590m处的波形始终存在，而其它波在不断变化，因此判断液面在1590m处。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，使之不能随风摆动，否则易出现干扰波。4、测试前要了解测试井的工作状况，注意收集相关的资料，有利于做出正确的判断。（1）液面资料必须是生产稳定情况下录取的，油井工作制度的改变或洗井后不能立刻进行测试。因此必须了解测试井的生产情况。（2）要了解测试井的井身结构，如泵深等。（3）与当时测取的示功图资料相结合进行对比分析，不能自相矛盾。如示功图上明明反映的是供液不足，而报出的资料液面却很高。

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。（4）生产稳定的情况下动液面的深度一般不会有大的变化，因此前次的液面资料可作参考，还有产液剖面和试井的压力资料都可得出比较准确的液面值，这些都可借鉴，利于总结分析。5、注意仪器设备的选用、操作和保养。（1）要了解所使用仪器的工作性能。以普遍使用的cj-1和cj-6为例。应保持齿轮机构清洁，无油污，转动灵活，电机无异常声响，无卡，走纸速度均匀。（2）液面线是连接主机和枪体的信号线，要注意保持两个插头的清洁，严禁虚接，否则易出现自激波；所用信号线应尽量短，以免增大噪场干扰和降低灵敏度。（3）保持枪体（微音器）的清洁和声道的畅通，否则易出现波形杂乱。现场中常见套管口积累了很多死油，必须清理；对一些易析出清质油或冬天易出现水珠的井，可打开套管让液体充分流出后测试，以免析出的液体堵上枪体的通气孔或进入声道造成自激现象。（4）合理地选择声弹，对大部分井普通声弹就足够了，但对液面比较深，声波损失较大的井，应选择高能声弹，增加声功率。但也不能一味的用高能声弹，那样有可能把其他干扰信号也加强了。（5）磁电笔摆动灵活，记录波形清晰无断线和烧纸现象。（6）检查电源电压。带负荷检查电池电压不低于11伏，否则给电池充电。6、对一些特殊井，如含气井要根据气量的大小，总结经验，摸索规律。

现场中许多含气抽油机井的套管闸门是敞开的，给测试带来很大影响，含气井由于声波传播的气体介质密度在不断变化，可能使液面曲线杂乱；原油在井下脱气产生的泡沫段忽上忽下起伏，可能使测试的液面深度出现大的误差。（1）对于气量很大的井（井口套压≧0.5Mpa），应采取瞥压测试的方法。根据井况的不同瞥压时间也有所不同，一般为30min甚至更长时间。（2）气量小的井（井口套压≤0.5MPa），压力瞥不起来，应充分放气（20min以上）或停抽，再进行测试。如N3-1井含气量很高，测试时采取放气的方法，放气30min后测试，

测了多条均较杂乱，判断液面为1790m。而该井泵深却只有1409m，与生产实际不符，显然资料有错。在重测时，采取带压测试的方法，结果曲线相当标准，液面明显，深度为1360m。对这些含气（井口套压较高）的井有的测试人员不注重资料质量，过度考虑安全问题，基本上是采取放压进行测试，结果测试曲线杂乱，液面波难以判断。实际上套压小于5MPa的井，带压测试是很安全的。

7、对于一些井壁实在太脏的井。无论怎样调节仪器的灵敏度，曲线都很杂乱，液面测不出；井筒上部若有几十米厚的死油帽子，必然会造成液面很高的假象。如有一口井（见图4），测试曲线相当标准，液面波清晰，且重复性很好，判断液面深度在280m左右，后来作业发现液面很深，说明那个波形实际上只是一段死油的反射波。因此对这样的井应安排洗井加药处理，再进行重复测试。

8、现场中经常出现一些液面波很清晰，但液面测试时深度却在泵下的情况，与实际不符。这主要是由于电子仪器是根据前十根油管长度和接