本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術，具體的講是一種壓力采集裝置、動液面測量裝置及方法。

背景技術：

在天然氣鹽穴儲氣庫造腔過程中，通過中心管由地面向井下鹽層注水，并通過中心管和中間管之間的環(huán)空返出鹵水。隨著這一過程的不斷進行，鹽層中形成空腔并不斷增大，直至該空腔的體積達到設計要求。在造腔過程中，為保證鹽層的底部和頂部不被溶穿，防止儲存的天然氣發(fā)生泄漏，通常由中間管和套管之間的環(huán)空向井下注入氮氣作為阻溶劑。通過調(diào)節(jié)氮氣/鹵水界面的深度，即可控制溶腔的形狀并保護鹽層的底部和頂部不被溶穿?，F(xiàn)有技術基于電流源理論，檢測精度受制于傳感器的數(shù)量和分布；隨著氣水界面深度的不斷變化，需要定期調(diào)整管柱位置，工作量大；此外，針對高溫高壓鹽穴儲氣庫，傳感器的工作壽命受到極大挑戰(zhàn)。如何改變這一現(xiàn)狀成為鹽穴造腔迫切需要解決的問題。

鹽穴儲氣庫腔體試壓密封檢測需要精確監(jiān)測套管和測試管柱之間環(huán)形空間中氮氣/鹵水界面位置的變化情況?，F(xiàn)有技術為中子測井儀。該技術需要在井筒中下入測量工具，施工工藝復雜，成本高；此外，作業(yè)過程中中子源潛在的健康風險也不容忽視。

技術實現(xiàn)要素：

為準確實時測量井筒中的油水界面深度本發(fā)明實施例提供了一種壓力采集裝置，用于采集鹽穴儲氣庫腔體中的井口套管與測試管之間的環(huán)空壓力，裝置包括：放空閥，低壓室，控制閥以及高壓室；其中，

所述的低壓室的一端通過控制閥與高壓室一端相連接，所述的低壓室的另一端設有放空閥；

所述的高壓室設有壓力傳感器，高壓室的另一端與井口相連接。

本發(fā)明實施例中，所述的裝置還包括：壓力溫度傳感器，設置于所述高壓室。

本發(fā)明實施例中，所述的裝置還包括：壓力表，設置于所述低壓室。

同時，本發(fā)明還提供一種用于2-35MPa高壓氣井的動液面測量裝置，包括：壓力采集裝置、數(shù)據(jù)采集設備以及計算機，所述的壓力采集裝置通過數(shù)據(jù)采集設備與計算機相連接；其中，

所述壓力采集裝置包括：放空閥，低壓室，控制閥以及高壓室；

所述的低壓室的一端通過控制閥與高壓室一端相連接，所述的低壓室的另一端設有放空閥，并通過所述放空閥連接到數(shù)據(jù)采集設備；

所述的高壓室設有采集壓力傳感器，高壓室的另一端與井口相連接。

本發(fā)明實施例中，壓力采集裝置還包括：壓力溫度傳感器，設置于所述高壓室。

本發(fā)明實施例中，壓力采集裝置還包括：壓力表，設置于所述低壓室。

本發(fā)明還提供一種用于2-35MPa高壓氣井的動液面測量的壓力采集方法，利用上述的壓力采集裝置集鹽穴儲氣庫腔體中的壓力信號，所述的方法包括：

完全打開所述控制閥和放空閥，排空壓力采集裝置中的氣體；

關閉放空閥，完全打開井口處的閥門，關閉控制閥，以使壓力采集裝置中的壓力等于井口套壓；

開啟放空閥，使低壓室泄壓，在高壓室和低壓室之間產(chǎn)生3MPa-5MPa壓差后，關閉放空閥；

開啟并關閉控制閥，產(chǎn)生壓力波，所述壓力傳感器采集壓力波信號。

本發(fā)明實施例中，壓力波信號包括：接箍波、液面波。

本發(fā)明實施例中壓力傳感器為微音器。

進一步，本發(fā)明還公開一種用于2-35MPa高壓氣井的動液面測量方法，利用上述的動液面測量裝置測量2-35MPa高壓氣井的動液面深度，所述的方法包括：

完全打開所述控制閥和放空閥，排空壓力采集裝置中的氣體；

關閉放空閥，完全打開井口處的閥門，關閉控制閥，以使壓力采集裝置中的壓力等于井口套壓；

開啟放空閥，使低壓室泄壓，在高壓室和低壓室之間產(chǎn)生3MPa-5MPa壓差后，關閉放空閥；

開啟并關閉控制閥，產(chǎn)生壓力波，所述壓力傳感器采集壓力波信號；

通過所述數(shù)據(jù)采集設備將壓力波信號傳輸至計算機，所述計算機根據(jù)所述壓力波信號確定動液面深度。

本發(fā)明實施例中，壓力波信號包括：接箍波、液面波。

本發(fā)明實施例中，計算機根據(jù)所述壓力波信號確定動液面深度包括：

判斷所述壓力波信號中的接箍波完整時，確定所述接箍波和液面波到達壓力傳感器的時間；

根據(jù)被測氣井的管柱表、所述接箍波和液面波到達壓力傳感器的時間確定2-35MPa高壓氣井中的動液面深度。

本發(fā)明實施例中，計算機根據(jù)所述壓力波信號確定動液面深度還包括：

判斷所述壓力波信號中的接箍波不完整時，建立井筒溫度場模型、壓力場模型及波速模型；

根據(jù)所述井筒溫度場模型、壓力場模型及波速模型分別計算全井筒的溫度剖面、壓力剖面和波速剖面，以確定液面波到達壓力傳感器的時間；

根據(jù)所述液面波到達壓力傳感器的時間，確定液面的深度。

本發(fā)明無需在井筒中下入測量工具，適用于鹽穴儲氣庫造腔過程中氮氣/鹵水界面監(jiān)測、儲氣庫氣密封檢測(氮氣/鹵水)、氣井環(huán)空帶壓(天然氣)等工況，可計算井筒溫度剖面、壓力剖面和聲速剖面，進而準確實時測量井筒中動液面深度，而現(xiàn)有的設備無法達到這些效果。

為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明公開的一種壓力采集裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明公開的用于2-35MPa高壓氣井的動液面測量裝置的示意圖；

圖3為本發(fā)明公開的用于2-35MPa高壓氣井的動液面測量方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明實施例中的示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明公開一種壓力采集裝置，用于采集鹽穴儲氣庫腔體中的井口套管與測試管之間的環(huán)空壓力，如圖1所示，本發(fā)明的壓力采集裝置包括：放空閥101，低壓室102，控制閥103以及高壓室104；

低壓室101的一端通過控制閥103與高壓室一端相連接，低壓室102的另一端設有放空閥；

高壓室104設有壓力傳感器105，高壓室104的另一端與井口相連接。

本發(fā)明實施例中，壓力采集裝置還包括：壓力溫度傳感器106，設置于高壓室104，壓力表107，設置于所述低壓室。

同時，本發(fā)明還提供一種用于2-35MPa高壓氣井的動液面測量裝置，如圖2所示，包括：上述的壓力采集裝置208、數(shù)據(jù)采集設備209以及計算機210，壓力采集裝置通過數(shù)據(jù)采集設備209與計算機210相連接；其中，

壓力采集裝置208包括：放空閥，低壓室，控制閥以及高壓室；

低壓室的一端通過控制閥與高壓室一端相連接，低壓室的另一端設有放空閥，并通過所述放空閥連接到數(shù)據(jù)采集設備；

高壓室設有采集壓力傳感器，高壓室的另一端與井口相連接。

準確實時測量井筒中的油水界面深度，所述的裝置還包括：壓力溫度傳感器，設置于所述高壓室。

準確實時測量井筒中的油水界面深度，所述的裝置還包括：壓力表，設置于所述低壓室。

在天然氣鹽穴204儲氣庫造腔過程中，通過中心管201由地面向井下鹽層注水，并通過中心管201和中間管202之間的環(huán)空返出鹵水205。隨著這一過程的不斷進行，鹽層中形成空腔并不斷增大，直至該空腔的體積達到設計要求。在造腔過程中，為保證鹽層的底部和頂部不被溶穿，防止儲存的天然氣發(fā)生泄漏，通常由中間管202和套管203之間的環(huán)空向井下注入氮氣206作為阻溶劑。通過調(diào)節(jié)氮氣/鹵水界面207的深度，即可控制溶腔的形狀并保護鹽層的底部和頂部不被溶穿。

同時，本發(fā)明還提供一種用于2-35MPa高壓氣井的動液面測量的壓力采集方法，利用上述的壓力采集裝置集鹽穴儲氣庫腔體中的壓力信號，如圖3所示，該方法包括：

步驟S301，完全打開控制閥和放空閥，排空壓力采集裝置中的氣體；

步驟S302，關閉放空閥，完全打開井口處的閥門，關閉控制閥，以使壓力采集裝置中的壓力等于井口套壓；

步驟S303，開啟放空閥，使低壓室泄壓，在高壓室和低壓室之間產(chǎn)生3MPa-5MPa的壓差后，關閉放空閥；

步驟S304，開啟并關閉控制閥，產(chǎn)生壓力波，所述壓力傳感器采集壓力波信號。

下面結合具體的實施例對本發(fā)明技術方案做進一步詳細說明。

本發(fā)明實施例提供了一種適用于2-35MPa高壓氣井動液面測量的裝置，其示意圖如圖4所示，該動液面測量裝置包括：氣槍(即上述的壓力采集裝置)、數(shù)據(jù)采集設備、計算機、信號處理及分析軟件。氣槍包括：控制閥、放空閥、高壓室、低壓室，低壓室的第一端與放空閥連接，低壓室的第二端與所述控制閥的第一端連接，控制閥的第二端與高壓室的第一端連接，所述高壓室的第二端設置有外螺紋，用于與井口連接。高壓室安裝有壓力傳感器，用于測量環(huán)空中動態(tài)的壓力信號。高壓室還安裝有壓力/溫度傳感器，用于測量井口的壓力和溫度。此外，低壓室安裝有壓力表。

在使用時，將控制閥和放空閥完全打開，配合井口處的閥門(圖中未標注)，排空氣槍中的殘余氣體，關閉放空閥，完全打開井口處的閥門，關閉控制閥。此時氣槍中的壓力等于井口套壓。緩慢開啟放空閥，低壓室泄壓，使高壓室和低壓室之間產(chǎn)生一個合適的壓差，關閉放空閥。

快速開啟并關閉控制閥，產(chǎn)生一個壓力波動，壓力波在環(huán)空中向井下傳播。壓力傳感器采集由套管接箍、動液面反射回來的壓力信號，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集設備進入計算機，并交由信號處理及分析軟件進行后處理，得到接箍波和液面波。

本發(fā)明實施例提供的一種動液面檢測方法，如果接箍波完整，根據(jù)已知的管柱表，可確定每一個接箍波對應的深度，特別是最后一個接箍波對應的深度L。

根據(jù)確定最后一個接箍波和倒數(shù)第二個接箍波到達傳感器的時間，分別為t1和t2，以及這兩個接箍波對應的接箍之間套管的長度l，可計算出壓力波經(jīng)過該套管的平均波速：

根據(jù)液面波到達傳感器的時間T，根據(jù)上述平均波速v和最后一個接箍波到達傳感器的時間t1，可計算出動液面深度：

L_Interface＝L+0.5(T-t1)×v (2)

如果接箍波不完整，建立井筒溫度場和壓力場的計算模型，該計算模型包括地層、套管、中間管、中心管、鹽穴、水泥環(huán)、封隔器、鹵水、氮氣，計算全井筒的溫度剖面和壓力剖面，波速模型計算出全井筒的波速剖面。再根據(jù)液面波到達傳感器的時間T，計算出動液面的深度。本發(fā)明實施例中，波速模型適用于空氣、氮氣、天然氣3種工況。具體步驟包括：

建立井筒溫度場模型、壓力場模型及波速模型；

根據(jù)所述井筒溫度場模型、壓力場模型及波速模型分別計算全井筒的溫度剖面、壓力剖面和波速剖面，以確定液面波到達壓力傳感器的時間；

根據(jù)所述液面波到達壓力傳感器的時間，確定液面的深度。

本發(fā)明實施例可采用接箍法和聲速法計算動液面深度。無需在井筒中下入測量工具，適用于鹽穴儲氣庫造腔過程中氮氣/鹵水界面監(jiān)測、儲氣庫氣密封檢測(氮氣/鹵水)、氣井環(huán)空帶壓(天然氣)等工況，可計算井筒溫度剖面、壓力剖面和聲速剖面，進而準確實時測量井筒中動液面深度，而現(xiàn)有的設備無法達到這些效果。

本發(fā)明中應用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。