天然氣井自動液面測試儀的製作方法

2023-09-18 11:05:30 2

本實用新型屬於石油測井技術領域，涉及一種天然氣井自動液面測試儀，尤其涉及高壓力、含硫井及無供電電源和低溫環境的井況的天然氣井自動液面測試儀。

背景技術：

天然氣井在中後期隨著地層壓力降低，氣流減小井底積液增多。為了實現高效的採氣需要定期排水，但排水前需要確定液面高度。因此液面的深度確定尤其重要。

目前國內外市場上，只有可攜式的手動天然氣井液面測試儀，並無天然氣井自動液面測試儀。可攜式手動天然氣井液面測試儀，需要人為幹預才能進行液面測試和分析，存在測試不方便、測試效率低下，且不能實時地進行液面測試、數據遠程傳輸等缺點。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種天然氣井自動液面測試儀，以達到無需人為幹涉、測試方便和實時測試的效果。

為了解決以上的技術問題，本實用新型採用了以下的技術方案：

一種天然氣井自動液面測試儀，其特別之處在於：包括供電組件和控制箱體，上述控制箱體內部設置有擊發體組件和控制單元；上述控制箱體側壁上設置有排氣接頭和進氣接頭；上述進氣接頭和待測井口連通；上述供電組件通過線纜和控制箱體中的控制單元連接；

上述擊發體組件包括微音器組件、五通接頭體、主電磁閥、氣倉、放氣電磁閥、井口壓力變送器、氣倉壓力變送器、溫度變送器和排氣鋼管；

上述主電磁閥、氣倉、放氣電磁閥和排氣鋼管依次連接；上述微音器組件與主電磁閥通過五通接頭體的兩個接口連通；

上述五通接頭體的另外三個接口分別與進氣接頭、溫度變送器和井口壓力變送器連接；所述井口壓力變送器採集井口壓力；

上述氣倉壓力變送器設置於氣倉上，採集氣倉的壓力；

上述排氣鋼管和排氣接頭連接；

上述控制單元的輸入端分別和微音器組件的輸出端、井口壓力變送器的輸出端、氣倉壓力變送器的輸出端以及溫度變送器的輸出端連接；上述控制單元的輸出端分別與主電磁閥和放氣電磁閥連接。

上述的微音器組件包括轉接筒、片狀微音器、密封塞、微音器法蘭和安裝柱，上述密封塞和片狀微音器固定於微音器法蘭內，片狀微音器的信號輸出端和密封塞連接，上述轉接筒的一端和安裝柱通過微音器法蘭連接，上述轉接筒的另一端和五通接頭體連接。

為了實現可靠的密封性能，上述微音器法蘭包括內孔；微音器法蘭連接處用金屬平墊片進行密封；上述微音器法蘭內孔注滿矽脂。

為了能夠測量無供電電源的井況的液面，上述供電組件為太陽能供電組件，上述太陽能供電組件安裝於地面上。

為了給儀器加熱除冰，還包括與控制單元連接的保溫伴熱組件；

上述保溫伴熱組件包括保溫層、伴熱加熱帶和伴熱帶接線盒，上述保溫層設置於控制箱體的內表面上；上述伴熱加熱帶纏繞於擊發體組件上，上述伴熱帶接線盒固定在控制箱體的底部；上述伴熱加熱帶的一端和伴熱帶接線盒連接。通過伴熱加熱帶加熱控制箱體，實現了儀器在低溫環境的使用要求。

為了使儀器達到防爆隔爆型要求，還包括防爆控制組件；

上述防爆控制組件包括防爆接線盒和防爆控制盒，上述防爆接線盒設置於控制箱體上，上述防爆控制盒設置於控制箱體內部，上述控制單元設置於防爆控制盒內。

為了能夠遠程監測儀器的測試情況，還包括數據遠傳組件，上述數據遠傳組件和控制箱體中的控制單元連接實現數據的遠程傳輸。

上述的主電磁閥、氣倉和放氣電磁閥通過錐密封管接頭連接，主電磁閥、氣倉和放氣電磁閥的連接處採用金屬平墊端面密封結構，在具有腐蝕性氣體的井中也有可靠的密封性能，且可長期使用。

為了達到天然氣井場防爆要求，上述主電磁閥和放氣電磁閥的防爆級別為隔爆型；上述井口壓力變送器、氣倉壓力變送器和溫度變送器的防爆級別為本 安型。

還包括儀器架，上述儀器架設置於地面上，上述控制箱體設置於儀器架上。

本實用新型能夠自動、實時測試天然氣井液面深度，從而實現了對液面深度的動態掌握，為天然氣井定期排水及高效採氣提供基本的理論依據和措施。

本實用新型的有益效果是：

1、微音器結構獨特，靈敏度高，採用多道密封，安全係數高，適用於高低壓力的測試。

2、測試靜音，控制箱體的獨特設計，測試時次聲波的產生是靠主電磁閥打開使兩種壓差碰撞產生，這種結構安全、靜音。

3、本實用新型能夠在無人值守的情況下自動測試液面深度，密封結構採用金屬硬密封且耐硫化氫腐蝕，長期使用安全可靠。

4、本實用新型能夠實現遠程控制，能夠遠程監測儀器的測試情況，具有實時測試功能。

附圖說明

圖1為本實用新型的儀器總體結構示意圖。

圖2為本實用新型控制箱體結構示意圖。

圖3為本實用新型擊發體組件正視結構示意圖。

圖4為本實用新型擊發體組件側視結構示意圖。

圖5為本實用新型微音器組件結構示意圖。

其中，1-太陽能供電組件，2-2.5寸井口，3-鋼管，4-控制箱體，42-防爆控制盒，43-保溫層，44-防爆接線盒，45-擊發體組件，46-進氣接頭，47-伴熱帶，48-底板，49-伴熱帶接線盒，410-排氣鋼管，411-排氣接頭，451-微音器組件，452-第一卡套接頭，453-五通接頭體，454-溫度變送器，455-主電磁閥，456-錐密封管接頭，457-氣倉，458-放氣電磁閥，459-氣倉壓力變送器，4510-第二卡套接頭，460-井口壓力變送器，4511-轉接筒，4512-片狀微音器，4513-金屬平墊片，4514-密封塞，4515-微音器法蘭，4516-安裝柱，5-尾氣排氣管，6-儀器架，7-連接電纜，8-數據遠傳組件。

具體實施方式

本實用新型提供了一種天然氣井自動液面測試儀，主要完成對天然氣井的 液面深度、自動計算和數據遠程傳輸。主要包括控制箱體、太陽能供電組件、數據遠傳組件以及保溫伴熱組件。

下面結合附圖對天然氣井自動液面測試儀的結構和工作過程進行描述。

如圖1所述，天然氣井自動液面測試儀中的太陽能供電組件1包括太陽能板、鉛酸蓄電池、地埋電池箱、防雨設備箱、支架以及控制器，安裝固定於地面上，具體的安裝於井場安全區域，同時鉛酸電池地埋深度為2米。

2.5寸井口2裝入待測井口井口上。控制箱體4與儀器架6用螺栓連接，儀器架6固定於地面上，鋼管3將2.5寸井口2與控制箱體4上的進氣接頭46連接。連接電纜7將太陽能供電組件1、控制箱體4、數據遠傳組件8連接起來。控制箱體4上的排氣接頭411與尾氣排氣管5連通並接入到現場生產管線上。

如圖2所述，防爆接線盒44固定於控制箱體4上，控制箱體4內的六個內表面粘接保溫層43。防爆控制盒42、擊發體組件45及伴熱帶接線盒49固定在底板48上，底板48安裝在控制箱體4內。伴熱帶纏繞於擊發體組件45上。控制單元固定於防爆控制盒42內。為實現儀器低功耗，伴熱帶採取由溫控定時加熱的方式。

如圖3所述，擊發體組件45中，微音器組件451、第一卡套接頭452、溫度變送器454、井口壓力變送器460安裝在五通接頭體453上；五通接頭體453、主電磁閥455、氣倉457和放氣電磁閥458依次通過錐密封管接頭連接，氣倉壓力變送器459安裝在氣倉457上。

第一卡套接頭452和箱體41上的進氣接頭46的一端連接，進氣接頭46的另一端和鋼管3連接；放氣電磁閥458上設置有第二卡套接頭4510，該第二卡套接頭4510和排氣鋼管410的一端連接，排氣鋼管410的另一端和排氣接頭411的一端連接，排氣接頭411的另一端和尾氣排氣管連接。

如圖4所述，微音器組件451包括轉接筒4511、微音器法蘭4515、片狀微音器4512和密封塞4514，片狀微音器4512通過螺釘固定於微音器法蘭內4515，其信號輸出端和密封塞4514連接；法蘭連接處採用金屬平墊片4513進行密封；

轉接筒4511的一端通過螺栓與微音器法蘭4515的一端連接，微音器法蘭4515的另一端通過螺栓與安裝柱連接；微音器法蘭4514內孔注滿矽脂。

結合圖1-4對天然氣井自動液面測試儀工作過程和方法進行描述：

天然氣井自動液面測試儀的測試原理為回音法，採用控制電磁閥釋放一定壓差的套氣作為測試聲源和採用高靈度微音器來接收聲音信號，來實現天然氣井的動液面實時連續、自動測試，數據遠傳組件實現數據的遠程傳輸。

天然氣井自動液面測試儀採用釋放套氣作為測試聲源來測量天然氣井液面深度，其工作過程為，放氣電磁閥處於關閉狀態，然後控制單元控制主電磁閥打開，待測井口內氣體進入氣倉，處理單元的處理器不斷地採集、對比待測井口和氣倉壓力，當氣倉壓力與待測井口壓力相等時，控制單元控制關閉主電磁閥。收到測試指命後，控制單元打開放氣電磁閥放氣，當氣倉與待測井口壓套差為1MPa時，關閉放氣電磁閥，然後迅速打開主電磁閥。管內高壓氣體迅速排向氣倉，產生測試聲音，微音器接收入射聲音。測試聲音往井下傳播，遇到液面後反射回來，微音器接收反射聲音。控制單元根據微音器接收入射聲音和反射聲音的時間差，來自動計算液面深度。液面深度通過數據遠傳組件來傳到數據控制中心，對數據的實時監測、存儲和列印等操作處理。

當測試完成後，控制單元打開放氣電磁閥，使氣倉內的氣體通過排氣管線排放到天然氣井生產管線上。當氣倉與待測井口壓差為1MPa時，關閉放氣電磁閥，等待下一次測試指令。

儀器低功耗伴熱保溫實現方式為，當環境溫度低於0℃時，控制單元定期加熱尾氣排管線，同時開啟主電磁閥和放氣電磁閥，進行放氣來吹掃管線，防止管線結冰堵塞。電磁閥保溫實現方式為，當溫度變送器檢測到控制箱體內的溫度低於0℃時，立刻啟動箱體內伴熱帶加熱，當溫度上升到5℃時，停止加熱，並設置保溫層使儀器內部溫度較長時間維持0℃之上。