[實用新型]油氣井出砂監(jiān)測陣列換能器校準系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922070177.X
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN211785317U
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 趙益忠;王勇;梁偉;賈培鋒;張雨晨;陳雪;魏慶彩;王冰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02;G01N29/40;G01N29/30
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

本實用新型提供一種油氣井出砂監(jiān)測陣列換能器校準系統(tǒng)，包括超聲相控陣列換能器模塊、換能器輸出信號處理模塊和上位機顯示模塊，該超聲相控陣列換能器模塊將砂粒撞擊管壁產(chǎn)生的超聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號，并傳輸給該換能器輸出信號處理模塊，該換能器輸出信號處理模塊連接于該超聲相控陣列換能器模塊，將接收到的電信號進行數(shù)據(jù)處理后，得到出砂結(jié)果，并傳輸給該上位機模塊，該上位機模塊連接于該換能器輸出信號處理模塊，對井的參數(shù)、砂粒撞擊管壁產(chǎn)生的超聲波信號和出砂結(jié)果進行波形顯示。該油氣井出砂監(jiān)測陣列換能器校準系統(tǒng)可實現(xiàn)油氣井出砂信號的實時在線監(jiān)測，提高出砂信號的解釋精度，分析出砂趨勢，為優(yōu)化生產(chǎn)提供依據(jù)。

技術領域

本實用新型涉及油田開發(fā)技術領域，特別是涉及到一種油氣井出砂監(jiān)測陣列換能器校準系統(tǒng)。

背景技術

隨著油氣田勘探開發(fā)進入中后期，開采難度不斷加大，油氣井出砂問題已成為制約發(fā)展的重要因素之一，其主要原因是油藏儲層為疏松膠結(jié)砂巖。而在油田開發(fā)的中后期，由于長期注水或注氣開采會極大的破壞儲層骨架，也會造成油井出砂。油井出砂會造成油井減產(chǎn)或停產(chǎn)，嚴重出砂甚至會導致地層虧空并坍塌，造成套管損壞使油井報廢。因此，對油氣井出砂情況進行實時監(jiān)測，對于及時預測油氣井出砂和選擇合理的生產(chǎn)速率具有重要的意義。

常用的出砂監(jiān)測方法主要有電阻法和聲波法。電阻法出砂監(jiān)測主要通過感應元件受沖蝕磨損程度對油氣井出砂情況進行監(jiān)測，即將電阻的增加量轉(zhuǎn)化為出砂的濃度。該方法不需要標定，不受物理因素(電、噪音、結(jié)蠟等)的干擾，但感應元件的使用壽命會受出砂量的影響，且內(nèi)置式感應元件不方便清管。聲波出砂監(jiān)測采用貼在流動的油氣管壁的換能器拾取聲波信號并將其轉(zhuǎn)化為電信號，再根據(jù)信號處理技術計算流體中的含砂量。該方法換能器安裝方便、測量范圍寬、測量精度高，應用最為廣泛。傳統(tǒng)的聲波法出砂監(jiān)測系統(tǒng)使用的是單一傳感器，但隨著油氣田朝著數(shù)字化、高效化方向發(fā)展，單通道的監(jiān)測系統(tǒng)已無法滿足生產(chǎn)需求。因此，在分析出砂信號特性的基礎上，多通道油氣井出砂在線監(jiān)測系統(tǒng)被廣泛研究，通過采用陣列式傳感器，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)采集通道靈活多變，結(jié)合接收陣列信號處理方法，可對油氣井出砂量進行精確計算。

超聲相控陣出砂監(jiān)測技術利用線性陣列換能器接收產(chǎn)出液攜帶砂量產(chǎn)生的超聲波信號，對該信號進行波束控制，通過分析接收信號的相位延遲規(guī)律和振幅衰減規(guī)律，對聚焦的深度以及方向進行調(diào)整，并使用信號處理方法對缺陷進行相關處理和分析，可提高檢測分辨率。但因陣列傳感器尺寸、精度等的差異，各傳感器接收信號差異較大，會給后期的信號處理和分析帶來一定的難度。

在申請?zhí)枮?01210164128.2的中國專利申請中，公開了一種超聲波換能器的陣列校準系統(tǒng)及方法，用于對超聲信號進行幅度和相位校準。本發(fā)明實施例方法包括：超聲波換能器，模擬前端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，存儲器，比較器，延時器，增益控制器，其中，超聲波換能器接收反射超聲回波信號，比較器比較各路信號的差值，發(fā)送給延時器和增益控制器，延時器根據(jù)該差值控制延時，獲得控制延時參數(shù)，增益控制器根據(jù)該差值控制信號增益幅度，獲得控制信號增益幅度參數(shù)，該延時器調(diào)整該控制延時參數(shù)，該增益控制器調(diào)整該控制信號增益幅度參數(shù)，使得各通道信號的幅度和相位均相同。該方法主要應用于醫(yī)學領域，信號頻率較高，且為自發(fā)自收探頭，陣列換能器的回波信號隨激勵換能器組合的變化而變化，硬件設計復雜度和成本較大，且無法實時顯示回波信號；而油氣井出砂信號頻率較低，為寬帶信號，信號幅值較低，且出砂信號源未知，陣列換能器被動接收砂粒撞擊信號，再加上監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境噪聲等因素，直接采用陣列聲波換能器測試數(shù)據(jù)無法滿足監(jiān)測需求，不能精確拾取有效的出砂信號，容易造成監(jiān)測系統(tǒng)信號誤采的現(xiàn)象，導致監(jiān)測系統(tǒng)無法準確判斷真實的出砂狀況。

為此我們發(fā)明了一種新的油氣井出砂監(jiān)測陣列換能器校準系統(tǒng)，解決了以上技術問題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種可以有效地提高陣列傳感器接收信號的解釋精度的油氣井出砂監(jiān)測陣列換能器校準系統(tǒng)。