基本信息
- 項目名稱：
- 油氣井生產出砂在線監(jiān)測系統(tǒng)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 通過分析油氣管道中砂粒碰撞管壁產生的信號特征，研制了一套利用超聲波傳感器監(jiān)測出砂信號的油氣井出砂在線監(jiān)測系統(tǒng)。該產品可實現(xiàn)油氣井出砂率/量的實時監(jiān)測，為油氣田制定合理的開采方案提供技術支持。
- 詳細介紹：
- 油氣井出砂為油氣田開發(fā)過程中常見的問題，大量出砂或持續(xù)出砂，將會產生油管砂堵、設備損壞等危害，嚴重出砂還可能影響油氣井正常的生產，給安全生產帶來重大隱患，進而縮短油氣井的壽命。因此開展油氣井出砂實時監(jiān)測技術的研究，對油氣田的開采急需的技術。 該產品采用過濾波電路和信號處理技術把出砂信號從噪聲中提取出來；然后通過建立的出砂信號與出砂量之間的關系模型，實時計算出管道中的含砂量；設計的監(jiān)測軟件可實現(xiàn)油氣井實時出砂狀況，同時還可回放歷史數(shù)據，觀測某段時間的出砂情況，預測出砂趨勢。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 在油田開發(fā)過程中，經常會出現(xiàn)油氣井出砂問題，長期出砂或者嚴重出砂會損壞設備，也可能會影響油氣井產量，縮短油氣井的壽命。基于此，開展油氣井生產出砂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其目的是:實現(xiàn)油氣井出砂狀況的實時監(jiān)測，從而為防砂提供準確、可靠的信息，最終達到提高產量的目的。 油氣井生產出砂在線監(jiān)測系統(tǒng)擬采用聲波監(jiān)測法，外置式的超聲波傳感器固定于管道彎管的外壁處，檢測砂粒碰撞管壁的聲波信號，并通過濾波電路和信號處理技術把出砂信號從噪聲中提取出來；然后通過建立的出砂信號與出砂量之間的關系模型，實時計算出管道中的含砂量；設計的監(jiān)測軟件可實現(xiàn)油氣井實時出砂狀況，同時還可回放歷史數(shù)據，觀測某段時間的出砂情況，預測出砂趨勢。 創(chuàng)新點：研制了油氣井出砂監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據采集和處理系統(tǒng)及其實時監(jiān)測軟件；基于油氣管道中砂粒的動能推導出了出砂信號與出砂量之間的關系模型。 關鍵技術：（1）出砂信號與出砂量之間的關系模型；（2）出砂信號的去噪方法的研究。 技術指標：（1）適應的環(huán)境溫度：-25℃~85℃。 （2）可監(jiān)測的最小砂粒尺寸100 m。 （3）適應的最小流速5m/s。
科學性、先進性
- 該問題的提出從油氣資源開采實際出發(fā)，為油田解決急需的關鍵技術，具有很強的實用性和廣闊前景。通過查閱大量資料獲知，目前國外研究了多種管道含砂量的檢測方法，包括聲波檢測法、ER檢測法、X射線檢測法、光纖聲波檢測法、聲納檢測法，其中較成功且已有現(xiàn)場應用經驗的出砂監(jiān)測技術以聲波檢測法為主。其中挪威Clampon公司研發(fā)的出砂監(jiān)測系統(tǒng)DSP-06最為成功。但是該技術只對油田服務，技術是保密的，且成本昂貴。因此通過對比，課題組提出了聲波檢測法的實施方案，以保證該作品既由科學性也具有一定的先進性。 由于可借鑒的國內外技術很少，特別是在出砂信號采集和處理方法方面未見報道，因此該作品的實質性技術主要從以下幾個方面開展：對砂粒碰撞管壁的產生的信號特征進行分析；采用超聲波傳感器拾取超聲信號，對該信號進行數(shù)據采集；利用小波去噪技術對信號去噪處理；從砂粒動能理論出發(fā)推導出砂信號與出砂量之間的關系模型。這些技術都為油氣井生產出砂監(jiān)測系統(tǒng)中的關鍵技術。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 與指導老師聯(lián)系，洽談技術轉讓方式
作品可展示的形式
- 圖紙、圖片和錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 該作品采用了超聲波傳感器檢測管道內砂粒碰撞管壁產生的超聲信號，通過建立的出砂信號與出砂量之間的關系模型，計算出管道內的含砂量，從而實現(xiàn)油氣井出砂的實時監(jiān)測。該技術為油氣田開采急需的關鍵技術，可為防砂作業(yè)提供有效數(shù)據、減少設備損壞率、提高油氣井產量、延長油氣井壽命等方面有著重要意義，也將為油氣田帶來明顯經濟效益。 該產品在國內尚未見到報道，在技術攻關后開發(fā)出的創(chuàng)新性產品，不僅可應用于常規(guī)的油氣井，對出砂嚴重的稠油井經過技術改造后也適用；另外還可用來檢測自來水管中的含砂率，提高人們的用水質量。此研制成功后產品成本較低，該產品在油氣田開發(fā)中有著廣闊的市場前景
同類課題研究水平概述
- 國外研究了多種管道含砂量的檢測方法，包括聲波檢測法、ER檢測法、X射線檢測法、光纖聲波檢測法、聲納檢測法，其中較成功且大多數(shù)油田使用的出砂監(jiān)測技術主要以聲波檢測法為主。 出砂聲波檢測法的按照傳感器安裝方式不同分為內置式和外置式兩種類型。內置式的傳感器采用不銹鋼材料制成的探頭和壓電轉換器組成，探頭插入管道的流體中，流體（中攜帶的固體顆粒撞擊振動傳感器的探頭，壓電轉換器把其轉換高頻的電信號，然后經過濾波、放大、檢波等信號預處理過程，再利用相關的信號處理分析技術，得到諸如出砂量、出砂率、產砂速度等出砂信息，從而判斷油井出砂狀況。外置式的出砂監(jiān)測傳感器安裝在輸油管線的外面，其安裝要求是在管道彎管兩倍管徑處，這是因為砂粒在管道的流動過程中，遇到彎管時砂粒碰撞管壁產生超聲波信號并沿管壁傳播，外置的傳感器檢測該信號，經過濾波、放大等預處理后，再對數(shù)據采集和相關的數(shù)據處理，得出出砂率、出砂量等信息。聲波測量方法具有測量精度高、測量范圍寬、測量指標高，具有較好的應用前景。但在早期其只適用于單相流的出砂檢測，在多相流中的效果不是很理想。 隨著油井出砂監(jiān)測技術的發(fā)展，國外的一些石油服務公司或石油技術公司已經研制出了多相流體的出砂監(jiān)測系統(tǒng)（如殼牌公司），并在現(xiàn)場油井生產條件下的測試取得成功。挪威Clampon公司研發(fā)的出砂監(jiān)測系統(tǒng)DSP-06，它是基于克萊彭“超聲波智能傳感器”技術。該傳感器安裝于管道彎頭之后的2倍管徑的地方，管道流體中砂粒在彎頭處沖擊管壁的內部，產生超聲波脈沖，超聲波信號沿管壁傳輸，該信號被“超聲波傳感器”拾取，并被內部集成的DSP引擎處理。DSP-06中的先進處理技術和濾波技術，對與出砂信號無關的噪聲信號進行處理，使得噪聲和無用信號顯著減小，提高了精度和可重復性，為產生量化出砂數(shù)據提供了條件。 就國內情況看，油井出砂監(jiān)測方面的研究依然較少，目前主要在初步的理論和實驗室研究階段，多從油井出砂機理和油井出砂預測方面研究的較多，即使有的油田利用了出砂監(jiān)測技術，也都是國外的技術，如Clampon公司在中海油進行了出砂現(xiàn)場試驗，并給出了監(jiān)測報告；國內研究油井出砂監(jiān)測比較深入的是中國石油大學的李相方等開展了油井出砂監(jiān)測的信號處理和實驗室內的模擬試驗研究，但未見在油田應用的報道。
