一种气井压力声波测量监控方法及装置

1.本发明具体涉及天然气开采技术领域，具体是一种气井压力声波测量监控方法及装置。


背景技术：

2.正确地监控天然气开采过程中井筒中压力分布，有利于进行气井生产系统动态分析和生产设施的优化设计。对于高温高压和含腐蚀性介质(如h2s、co2等)气井，温度、压力的监控对预防钢材的氢脆断裂有着更为重要的意义。监测井下压力的传统方法是使用压力计。这些压力计要么是永久安装在井内的，要么是关井之后通过钢丝绳下放到井中测量。井筒内安装永久压力计如出现问题不易校准与更换，井下压力计然后地面读数等方式的成本与风险较大。井下通常有高温与结垢等情况会干扰井下压力计读数，而从井口吊钢丝绳测井是一个高风险高成本的作业方式。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种气井压力声波测量监控方法及装置，以解决上述背景技术中提出的当前气井生产监控方式测量不准、测井操作人员人身风险高、停井成本高的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种气井压力声波测量监控方法，包括以下步骤：
6.s10、从井口处发出声波，监听该声波到达井底后产生的回波；
7.s20、利用气井实际变径深度记录和回波波峰位置修正井下声波传递模型，所述井下声波传递模型为：
[0008][0009]
s30、基于修正后的井下声波传递模型建立目标气井的井下声波传递模型；
[0010]
s40、从井口处发出测量声波，监听该声波达到井底后产生的回波；
[0011]
s50、将回波数据与目标气井的井下声波传递模型相比较，根据波峰位置的不同，找出差异部分；
[0012]
s60、基于声波波峰偏移情况和目标气井的井下声波传递模型，计算确定出现压力异常的区间。
[0013]
作为本发明进一步的方案：步骤s10中，从井口处发出声波的设备为声波发射器，声波发射器在井口处发出的声波为固定频率的声波，监听回波的设备为信号接收器，所述信号接收器接收井底回波数据后将该数据进行本地保存。
[0014]
作为本发明再进一步的方案：在本发明步骤s20中，井下声波传递模型的线性修正公式为：
[0015][0016]
其中，qd表示偶极域源，qm表示单极域源，p
t
表示总声压，t表示时间，c表示声速。
[0017]
作为本发明再进一步的方案：步骤s20中，当声波传播距离大于波长时，井下声波传递模型的非线性修正如下所示：
[0018][0019]
其中，δ是声音的扩散率，β是非线性系数。
[0020]
一种气井压力声波测量监控装置，包括井口装置和本地装置，所述井口装置和本体装置通信连接，所述井口装置还与采气树连接，其中：
[0021]
所述井口装置包括探测传感模块，用于向井下发射声波以及接收井下回波；
[0022]
所述本地装置包括用户控制端和电子设备，所述用户控制端包括用户模块和显示模块，所述电子设备包括输入模块、处理模块和存储模块，其中：
[0023]
用户模块，用于发送用户控制指令；
[0024]
输入模块，用于获取井底回波数据；
[0025]
处理模块，用于构建井下声波传递模型，基于井下声波传递模型和井底回波数据进行计算，得到计算结果；
[0026]
存储模块，用于存储计算结果和井底回波数据；
[0027]
显示模块，用于显示计算结果和井底回波数据。
[0028]
作为本发明再进一步的方案：所述井口装置还包括有第一通讯模块，所述井口装置通过第一通讯模块与所述本地装置通信连接。
[0029]
作为本发明再进一步的方案：所述本地装置还包括有第二通讯模块，所述第二通信模块与第一通讯模块连接，用于进行井口装置和本地装置之间的通信连接。
[0030]
作为本发明再进一步的方案：所述井口装置与采气树之间使用连接法兰利用螺栓固定，连接法兰安装在采气树顶部阀门上方。
[0031]
作为本发明再进一步的方案：所述井口装置中还设置有密封装置，所述密封装置用于对井口装置中的设备进行密封保护。
[0032]
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的气井压力声波测量监控方法的步骤。
[0033]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0034]
1、本发明所提供的气井压力声波测量监控装置，利用固定频率声波测量并监控井下压力情况，无需操作人员在采气树旁操作，能降低现场人员的安全风险。
[0035]
2、本发明通过固定频率声波测量井下变径处回波，结合变径处深度资料修正得到准确的气井井下声波传递模型。
[0036]
3、本发明测量时无需在井下布设额外装置，也无需停产井测量，显著降低气井井下测量成本，具有广泛的应用前景。
[0037]
4、本发明利用声波检测，获取结果数据较传统方法迅速。
附图说明
[0038]
图1为气井压力声波测量监控方法的流程图。
[0039]
图2为气井压力声波测量监控方法中流程示意图。
[0040]
图3为气井压力声波测量监控装置的结构框图。
具体实施方式
[0041]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
监测井下压力的传统方法是使用压力计。这些压力计要么是永久安装在井内的，要么是关井之后通过钢丝绳下放到井中测量，井筒内安装永久压力计如出现问题不易校准与更换，井下压力计然后地面读数等方式的成本与风险较大。井下通常有高温与结垢等情况会干扰井下压力计读数，而从井口吊钢丝绳测井是一个高风险高成本的作业方式。
[0043]
基于此，请参阅图1～3，本发明实施例中，一种气井压力声波测量监控方法，包括以下步骤：
[0044]
s10、从井口处发出声波，监听该声波到达井底后产生的回波；
[0045]
s20、利用气井实际变径深度记录和回波波峰位置修正井下声波传递模型，所述井下声波传递模型为：
[0046][0047]
s30、基于修正后的井下声波传递模型建立目标气井的井下声波传递模型；
[0048]
s40、从井口处发出测量声波，监听该声波达到井底后产生的回波；
[0049]
s50、将回波数据与目标气井的井下声波传递模型相比较，根据波峰位置的不同，找出差异部分；
[0050]
s60、基于声波波峰偏移情况和目标气井的井下声波传递模型，计算确定出现压力异常的区间；
[0051]
在本发明实施例步骤s10中，从井口处发出声波的设备为声波发射器，声波发射器在井口处发出的声波为固定频率的声波，监听回波的设备为信号接收器，所述信号接收器接收井底回波数据后将该数据进行本地保存；
[0052]
在本发明步骤s20中，井下声波传递模型的线性修正公式为：
[0053][0054]
其中，qd表示偶极域源，qm表示单极域源，p
t
表示总声压，t表示时间，c表示声速；
[0055]
另外，步骤s20中，当声波传播距离大于波长时，井下声波传递模型的非线性修正如下所示：
[0056][0057]
其中，δ是声音的扩散率，β是非线性系数，一般来说，线性假设仅在以下情况下有
效：
[0058]
|p|＜＜pc2。
[0059]
本发明还公开了一种气井压力声波测量监控装置，包括井口装置100和本地装置200，所述井口装置100和本体装置200通信连接，所述井口装置100还与采气树连接，其中：
[0060]
所述井口装置100包括探测传感模块，用于向井下发射声波以及接收井下回波；
[0061]
在本发明实施例中，所述探测传感模块包括声波发射器110和信号接收器120，所述声波发射器110用于在井口处发出固定频率的声波，所述信号接收器120用于监听井底回波数据；
[0062]
进一步的，所述井口装置100还包括有第一通讯模块130，所述井口装置100通过第一通讯模块130与所述本地装置200通信连接。
[0063]
所述本地装置200包括用户控制端220和电子设备210，所述用户控制端220包括用户模块和显示模块，所述电子设备包括输入模块、处理模块211和存储模块212，其中：
[0064]
用户模块，用于发送用户控制指令；
[0065]
输入模块，用于获取井底回波数据；
[0066]
处理模块211，用于构建井下声波传递模型，基于井下声波传递模型和井底回波数据进行计算，得到计算结果；
[0067]
存储模块212，用于存储计算结果和井底回波数据；
[0068]
显示模块，用于显示计算结果和井底回波数据；
[0069]
在本发明实施例中，所述本地装置还包括有第二通讯模块230，所述第二通信模块230与第一通讯模块130连接，用于进行井口装置100和本地装置200之间的通信连接，将本地装置200的控制指令发送给井口装置100，将井口装置100获取的井底回波数据发送给本地装置200；
[0070]
可以理解的是，在井口装置中，所述声波发射器110基于用户指令发出固定频率声波，用户模块作为用户操作本地装置的控制组件，操作井口装置100中的声波发射器110，声波发射器110向井下发射声波，井口装置100中的信号接收器120接收到井下回波数据，其中，包括变径处的波峰，将结果传回本地装置200中，并对结果处理并显示给用户；
[0071]
进一步的，本地装置200主要需要实现显示控制界面以及电子设备模块两个部分构成；显示控制界面包括井口控制功能、显示声波波形、显示计算结果等功能；电子设备模块包括井口装置100监控、发送命令、接收数据、信号增强识别、数据存储等功能；用户通过显示控制界面呈现的井口控制功能，通过电子设备模块，实现井口装置100的监控和命令的发送；同时，电子设备模块可以接收井口回传的数据，波峰增强识别以及数据存储功能，将结果和声波波形呈现在显示控制界面上；井口装置100上包含通讯模块、探测传感模块以及对其的保护性密封，需要实现执行命令、获取命令、回传测量数据、声波发射执行、声波接收执行等功能。
[0072]
还有，在本发明实施例中，所述井口装置100通过连接法兰与采气树顶端连接，具体的，所述井口装置100与采气树之间使用连接法兰利用螺栓固定，连接法兰安装在采气树顶部阀门上方；
[0073]
另外，所述井口装置100中还设置有密封装置，所述密封装置用于对井口装置100中的设备进行密封保护。
[0074]
此外，一些实施例可包括具有用于在计算机上执行本说明书中记载的方法的程序的存储介质，其上存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集被处理器加载并执行时实现上述各方法实施例中的步骤，计算机可读记录介质的示例包括为了存储并执行程序命令而专门构成的硬件装置:诸如硬盘、软盘及磁带的磁介质、诸如cd-rom、dvd的光记录介质、诸如软盘的磁光介质及rom、ram、闪存等。程序命令的示例可包括:由编译器编写的机器语言代码以及使用解释器等而由计算机来执行的高级语言代。
[0075]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集来指令相关的硬件来完成，的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。
[0076]
综上所述，本发明所提供的气井压力声波测量监控装置，利用固定频率声波测量并监控井下压力情况，无需操作人员在采气树旁操作，能降低现场人员的安全风险；通过固定频率声波测量井下变径处回波，结合变径处深度资料修正得到准确的气井井下声波传递模型；测量时无需在井下布设额外装置，也无需停产井测量，显著降低气井井下测量成本，具有广泛的应用前景；利用声波检测，获取结果数据较传统方法迅速。
[0077]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0078]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。