【7A文】国内试井仪器及设备最新进展

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1、国内试井仪器及设备最新进展,前言,试井仪器,压力计,流量计,取样器,油井诊断仪,试井中的测试仪器作为试井一个很重要方面，关系这测试工艺的不断改进和测试数据的不断完善，是非常重要的环节。,其他仪器,压力计,机械式 根据感压元件和记录方式的不同，机械式井下压力计可分为三种：(1)弹簧管式井下压力计；(2)弹簧式井下压力计；(3)其他型式机械压力计。随着电子技术的发展，机械式压力计已经逐渐退出市场。 电子式 电子压力计分为地面直读式和井下储存式，在试井测试中主要使用井下储存式压力计，之前试井测试一直使用进口压力计。国内直到1998年，才由井冈山公司研制成了第一支国产储存式电子压力计，标志着国产压力计

2、的反击正式开始。,电子式压力计,原理概述 结构组成 基本性能指标 常用压力计类型 发展趋势,原理概述,电子压力计存储试井技术就是利用电子压力计精度高、灵敏度高、存储容量大、工作时间长、工作制度编制灵活等特点，通过试井钢丝传输压力计，进行油气水井探液面、测梯度、井温测试、压力降落测试、压力恢复测试、探边测试、干扰试井等多种测试作业。 油气井探液面测试可以及时掌握井下液面深度，为井下取样、抽汲排液、低产井液面恢复求产等作业措施方案编制提供准确参数和工作依据。 通过测梯度可准确掌握井下不同深度的压力值，求得井内液体的压力梯度，从而实现分析各深度的液性和判定油气分界点深度的目的。,原理概述,压降、压力

3、恢复测试可以适时记录油气水井井下压力变化，进一步分析地层特性参数、岩性变化特性、产层生产后物性变化、注水伤害和注水前缘等情况。 探边测试主要应用于早期勘探和滚动勘探，通过记录分析井下压力变化情况，取得油藏边界数据。 干扰试井通过记录分析信号源井和接收井压力变化情况，准确掌握油田注水开发过程中井间连通情况和油井受效情况，为开发方案调整提供依据。,结构组成,存储式电子压力计一般 由四部分构成（如图） 压力、温度传感器 信号转换存储器 电源（电池） 地面回放设备,结构组成,压力计工作原理,压力、温度传感器,测量电路,存储器,电池,压力,温度,电量,结构组成-压力传感器,压力传感器 压力传感器是利用物

4、体某些物理特性，通过不同的转换元件将被测压力转换成各种电量信号，并根据这些信号的变化来间接测量压力。根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、霍尔片式等多种形式。,结构组成-温度传感器,温度传感器 温度测量原理就是选择合适的物体作为温度敏感元件，其某一物理性质随温度而变化的特性为已知，通过温度敏感元件与被测对象的热交换，测量相关的物理量，即可确定被测对象的温度。 压力计中一般选用金属热电阻作为测温传感器。它具有稳定性高、互换性好、准确度高的特点。 其精度一般为：1% 0.1% 铂热电阻 -200850 Pt10、Pt100、Pt1000,结构组成-

5、测量电路,测量电路一般有三部分组成： 转化电路： 首先根据传感器的不同类型提供稳定的电源；另外完成对传感器输出信号的整形放大及A/D转换，把模拟信号转变成数字信号。 中央处理器： 协调各部件的工作，按照事先设定的工作制度完成对压力信号的测试。随着电子元件集成度的提高目前的许多处理器已经集成了电源及A/D转换等模块，可以独立完成上一部分的功能。 存储器： 用来存储测到的采样数据。,结构组成-电池,压力计电池的选用各个厂家有所不同，优质的进口电池以法国和美国为代表，国内广州和天津的技术处于领先地位。目前国内外仪器最常用的是锂亚硫酰氯电池(LiSOCl2)， 锂亚硫酰氯电池是能量比最高的一种，目前单

6、节1#电池可达到10000mAh的水平。 这种电池属于一次性电池，不可充电。自放电率低(年自放电率1)、储存寿命长达10年以上。,结构组成-电池,电池激活可以用专用的激活电路实现（如图）。电池的负极有一层厚膜，通过激活作用可以将厚膜打通，从而实现电池激活。在有些压力计中，因为功耗设计得非常小，而且带有自动升压电路所以电池可不用人工激活，伴随压力计的采样过程电池会逐渐恢复，并不影响使用。 衡量电池品质的主要指标是耐温性能和放电曲线。,基本性能指标,精度 温度 存储容量 精确度、存储容量和测量时间为压力计最基本的三项性能指标，作为衡量压力计好坏的最重要因素。除此之外还包括测量范围、上下限及量程，采

7、样时间，灵敏度，分辨率，外形尺寸和防腐性能。,基本性能指标,精确度 压力计的精确度通常是用允许的最大引用误差除以满量程 按规定，压力计的精确度化分成若干等级，简称精度等级，如0.05级、0.1级、0.2级等。等级的数字越小，精度越高。 精度等级0.05级：基本误差不超过量程的0.05%。 温度 85、125、150、175、200-300 存储容量 这一指标是与采样间隔配合使用的。表示了仪器可保存压力、温度数据能力的大小。,基本性能指标,灵敏度 压力计对被测压力变化的灵敏程度，被测压力改变时，经过足够时间后压力计输出值达到稳定状态后，输出变化量Y与引起此变化的输入变化量U之比： 量程的变化改变

8、灵敏度；零点变化不改变灵敏度 分辨率 压力计能响应和分辨的最小压力变化，又称为灵敏限。 通常仪表的灵敏度高，分辨率也高,基本性能指标,测量范围、上下限及量程 每个用于测量的仪表都有测量范围，它是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。 测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，简称下限和上限。 压力计的量程可以用来表示其测量范围的大小，是其测量上限值与下限值的代数差，使用下限与上限可完全表示仪表的测量范围，也可确定其量程。 量程测量上限值-测量下限值,基本性能指标,外形尺寸 压力计的不同外形尺寸主要受测试环境的限制，根据不同的测试位置如油管内、工作筒内或油套环形空间内等选用不同外

9、径的压力计。常用的 有19 25.4(1英寸) 32(1.25英寸) 36等。 采样间隔 不同内容的压力测试或同一测试的不同阶段，都需要压力计提供灵活的采样制度，目前的大多数压力计都可提供1秒到若干小时不等的采样间隔供用户灵活使用。,基本性能指标,防腐性能 腐蚀单位：mm/a 毫米/年 腐蚀特点：随着含H2S 、CO2酸性油气田的大量开发，为确保正常的测试，对压力计防腐性能的要求也越来越高。其中H2S的腐蚀最为严重。在含H2S蒸馏水中，当H2S含量为200-400mg/L，温度达到3060时，腐蚀速率达到最大，而后又随着H2S浓度增加而降低，到1800mg/L以后， H2S浓度对腐蚀率几乎无影

10、响。如果含H2S介质中还含有其他腐蚀性组分，如CO2 、氯离子、残酸等时，将促使H2S对钢材的腐蚀速率大幅度增高。,常用压力计类型,常规压力计 压力计适用于各种常规测试，包括油井静压、流压测试，水井压降测试等。精度要求一般在0.1%到0.05%之间，而像干扰、脉冲等多井试井则要求压力计在0.05%至0.024%甚至更高。,规格 压力范围：060MPa，0100MPa 温度范围：0150 外径：1inch/25.4 mm 、1.25inch/32 mm 长度：20 inch/50.8mm 精度：0.05%、0.03% 采样率：1s18h 外壳材料：inconel 718合金 数据存储量：21万组

11、，100万组,常用压力计类型,验封压力计 DFYP-150验封压力计擦用双传感器技术，用于测试分层注水井中的封隔器的密封情况。精度优于0.1%。,规格 压力范围：060MPa 温度范围：0125 外径：36 mm 长度：48mm 精度：0.1% 采样率：1s18h 外壳材料：316L 数据存储量：10万组,常用压力计类型,分层压力计 DFFP19分层压力计采用特殊的外形设计，用于注水井分层压降压恢测试，又叫堵塞式压力计，测试时必须与分层偏心配水器配合。,规格 压力范围：060MPa 温度范围：0125 外径： mm 长度：20.8mm 精度：0.1% 采样率：1s18h 外壳材料：316L合金

12、 数据存储量：210000组,常用压力计类型,抗震压裂压力计 DFYLP抗震压裂压力计的传感器和电路板安装均采用了特殊的专利安装工艺，具有良好的抗震性能，可用于射孔、压裂、酸化、测试等。,规格 压力范围：0100MPa 温度范围：0150 外径：32 mm 长度：50.8mm 精度：0.05% 采样率：0.1s4h 外壳材料：316L合金 数据存储量：210000组,常用压力计类型,井口存储式压力计 DFKP井口存储式压力计采用井下压力计的传感器技术，排除了井下的恶劣工作环境成为了最可靠的地面井口仪表。仪器采用单节电池供电，可连续采集50万点以上。通过配套的地面回放设备，可以在不拆卸仪器的情况

13、下方便的进行数据处理。,规格 压力范围：060MPa 温度范围：-25 85 外径：42 mm 长度：40.5mm 精度：0.05% 采样率：1s4h 外壳材料：316L合金 数据存储量：210000组,发展趋势,发展趋势-毛细管测压技术,国内外油田目前使用的压力计主要有三类: 机械式(以弹簧管压力计为代表) 压力计, 电子式压力计和毛细钢管压力计。机械式压力计因为精度不高,自动化程度低等原因正逐步淘汰, 电子式压力计精度较高, 而且还可以在地面直接显示压力读数, 是目前的主流压力计, 但是电子元件一般不能经受长时间的恶劣环境(高温、高压、高腐蚀等) , 所以也不太适合长期实时的压力动态监测,

14、 毛细钢管压力计因为井下感压元件没有电子线路, 且压力传输采用的是氮气柱, 克服了电子元件的劣势, 可以长期实时的进行压力动态监测, 有较广阔的应用前景。,发展趋势-毛细管测压技术,毛细管测压技术早在80 年代国外就已经开展起来了, 到90 年代才逐步引进到我国油田, 因不锈钢毛细管国外价格较高因此国内很难开展, 直到近几年国内能够生产了, 相对国外价格较低才得以开展。,毛细管测压系统结构组成示意图,发展趋势-毛细管测压技术,该系统的工作原理是: 井下测压点处的压力作用在氮气桶内的氮气柱上, 由氮气传递压力至井口。变送器测得地面一端毛细钢管中的氮气压力后, 将信号传送到数据采集器, 数据采集器

15、根据测压深度和温度值完成井下氮气柱压力的计算及井下压力的校正, 并将校正好的井下压力数据显示并储存。记录下来的井下实测压力数据由计算机回放后处理分析。 今后油气田压力监测的发展方向是长期的实时的压力动态监测, 分析表明毛细钢管在长期监测方面具有优势。,发展趋势-永久式井下电子压力计,对一些粘度大的区块上的井, 在前期完井时就伴随完井管柱下入永久式电子压力计和电缆。 永久式井下监测系统由两部分组 成: 井下部分由电子压力计、特 殊电缆、电缆保护器组成, 随生 产管柱一起下井测量井下压力、 温度数据; 地面部分由井口电缆 穿透器、控制器、存储器和太阳 能面板组成, 其主要功能是接收 并存储井下数据

16、、调控井下压力 计并对其供电。,发展趋势-永久式井下电子压力计,数据可以从预先放置在井下的电子压力计中被采集，地面记录器采用电池供电。数据通过仪器的自身记录系统传给计算机和LCD显示，也可将测试接口传给多媒体计算机中心。 此系统能记录任何一种工作制度下的动态数据，例如：压差，变产量测试，测试时间可长可短，主要基于数据的需要，长时间的没有干扰的产量动态测试，不受任何外界影响。,发展趋势-井下压力测试无线传输,随着无线通信技术的发展，井下压力、温度的监测数据采用无线方式传输已经被提出，目前存在的问题主要有： 1.仪器供电 2.连续长时间稳定工作 3.无线信号在狭小空间内损耗太大 若井下无线传输得以实现，那么国内压力测试技术将发生质的飞跃！,压力、温度 测试,无线发送终端,中继设备(n个),无线接收终端,上位机,解调,调制,无线传输,无线传输,发展趋势,目前国内许多油田已不同程度地见水, 很多井