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高壓液面監測儀在帶壓油井中的應用

文檔作者：郭科佑文檔來源：中國石油集團渤海鉆探工程有限公司工程技術研究院		更新日期： 2026年05月14日	點擊數：
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2021 121 年第22期 工程設備與材料
高壓液面監測儀在帶壓油井中的應用
郭科佑
中國石油集團渤海鉆探工程有限公司工程技術研究院，河北 滄州 062552
摘　要：在油田開采過程中，井底積液會直接影響油井的正常生產，因此需要實時掌握井底積液的情況，才能采取針對
性的排液措施。傳統的檢測方法工藝復雜并且時效性差，無法滿足油井開發中對于液面資料的收集要求。針對該現象，
文章引進高壓液面監測儀對油井進行液面監測，使工作人員能快速了解油井中液面高度。通過油井液面測試，并且對測
試過程中所出現的問題進行分析和研究，提出相應的改進措施，從而實現油井的高效生產。
關鍵詞：高壓；液面監測儀；油井
中圖分類號：TE377 文獻標志碼：A 文章編號：2096-2789（2021）22-0121-02
隨著我國經濟的快速發展，社會各界對于油氣資源的
需求量一直在不斷增加。石油是一種常規的自然資源，在
開采過程中經常會遇到各種不同的問題，因此常用的開采
技術為多段壓裂技術和清水壓裂技術，這些先進技術的應
用可以有效提高油井的滲透率和產量。然而，油井經常會
發生井底積液的狀況，在實際采油過程中，如果生產制度
不合理，很有可能導致油井產能下降，甚至造成油井停產
現象。因此，需要對油井內的井底積液進行液面監測，才
能了解液面對于采油工作的影響，并提出相應的改進措施，
提高油井的生產效率，由此可以說明液面監測對提高油藏
的采收率有著非常重要的作用。
1 高壓液面監測儀的應用意義
隨著我國油井開采規模的不斷擴大，液面監測服務受
到了油田行業的高度關注，液面監測技術在采油井、老井
封堵中的應用逐漸增加。目前，我國部分油井由于封堵質
量差，導致井內的氣體出現上竄，從而引起了進口高壓情
況的出現，而目前的液面監測儀器所承受的最大工作壓力
僅為5MPa，因此無法完成高壓油井的監測工作。另外，在
鉆井施工的過程中，經常會發生失反性漏失導致出現井口
溢流現象，從而引起井口壓力迅速升高。現有的液面監測
儀器的抗壓性能和工作壓力無法滿足現場的設備需求，導
致設備連接處變成了井控設備的薄弱點，經常會發生設備
損壞、燃氣泄漏的現象，嚴重時會引發安全事故。因此，
需要研制出一種耐高壓的液面監測儀器，才能有效提高液
面監測設備的耐壓能力和工作壓力，滿足油井在開采過程
中的各項需求，幫助油田企業更好地了解油井液面的深度，
為后期制訂開采措施奠定基礎 [1]。
2 高壓液面監測儀的優勢
2.1 耗時少，效率高
使用傳統的探測液面儀器時，從設備的動遷至現場結
束，一般情況下需要1～2d；另外，電子壓力計測試數據，
在室內進行讀取和處理工作，在現場沒有任何突發情況的
狀態下獲得液面數據至少需要2d。而高壓液面監測儀器在
使用過程中不需要移動大型設備，該儀器設備小，工作人
員能隨身攜帶，從而能有效減少設備的移動時間，并且在
測量過程中所需要的數據只需要 2～3h就能獲得。一臺高
壓液面監測儀在 1d內可以完成3口油井的液面監測工作，
提高了監測效率，因此合理利用高壓液面監測儀能有效提
高油井的開采效率。
2.2 施工成本低
傳統的鋼絲試井作業，在測試的過程中需要安裝井口
防噴裝置，并且完成相應的操作施工需要五六個人參與。
液面監測儀器在使用過程中不需要進行登高作業，而且儀
器安裝方便，通常情況下3個人就能完成相應的油井液面
測試工作，在具體施工操作過程中節約了人工成本，同時
減少了大型設備的組裝費用，節省了施工成本。
2.3 施工風險小
傳統的測試工作在進行過程中需要工作人員在井口安
裝防噴設備，登高作業較為煩瑣，并且在測試過程中很有
可能發生冰堵現象，整體的施工風險較高。液面監測儀在
使用過程中不需要進行吊裝以及登高作業，不需要入井就
能實現液面監測，因此安全風險小。
2.4 復雜井況的適應性好
在開采油井的過程中需要安裝井下節流器，大多數節
流器的安裝深度在2km左右，同時部分油井內需要使用氣
舉閥等工具。傳統的液面測試操作無法將壓力計輸送至井
下節流器下面，因此所獲得的液面監測數據并無實際性的
意義。而液面監測儀器的使用能使下放深度達到5km，能有
效滿足各個油井的監測要求。
3 高壓液面監測儀的工作原理
高壓液面監測儀主要以回聲法設計為基礎，其工作原
理為，監測儀在使用過程中所發出的聲波測試脈沖會沿著
油井內套管傳播，當遇到各種障礙物時會發生明顯的反射
聲波，利用微音器組員接收聲波脈沖，同時將聲波脈沖轉
化成電脈沖，再利用控制電路進行信號處理，最終會在處
工程技術研究 2021 年第22期 122
理器上形成以時間為橫坐標、以信號強度為縱坐標的液面
曲線關系，通過分析波峰和波谷位置能有效確定井筒積液
的深度，并針對井筒積液的存在情況采取合適的排液技術，
從而為后期的采油奠定基礎 [2]。
4 高壓液面監測儀的技術問題
（1）微音器損壞。微音器作為一種聲波接收裝置，能
有效接收油井內所發出的能量信號。常規的液面監測儀器
所使用的微音器為空心的圓柱形結構，由于微音器內部的
壓電陶瓷環會承受外界的壓力，需要通過外部的澆灌封膠
措施才能實現密封，所以在高壓的狀態下，該結構狀態非
常容易發生損壞。因此，在后期使用過程中，需要加強微
音器的抗壓效果，防止微音器出現損壞所造成的井筒泄漏
問題。
（2）高壓狀態下電磁閥容易失效。電磁閥的主要作用
是對控制儀器進行開關操作，當液面監測儀定時啟動時，
電磁閥的閥門會自動開啟，從而進行液面測試工作，當液
面測試工作結束以后，閥門關閉。因此，電磁閥直接影響
儀器的穩定性。如果電磁閥內部的零部件及電路發生損壞，
會直接影響液面監測儀的精確度。在研究過程中要加強對
電磁閥的改進，提高電磁閥耐壓性能，確保電磁閥能在高
壓狀態下進行操作。
（3）采油樹測量連接方式問題。目前部分油田在采油
過程中所使用到的液面監測儀器主要用于鉆井液面監測服
務，主要利用壓井管進行連接測量。針對老井所使用的采
油樹需要優化連接測量方式，不僅要確保在帶壓環境中的
操作安全，還需要確保測量的精確性，因此需要針對采油
樹連接進行優化設計，添加相應的施工配件，才能有效提
高高壓液面檢測儀的精確程度 [3]。
5 關鍵技術改進
5.1 高壓微音器
為了有效解決微音器損壞問題，需要研制耐高壓的金
屬殼微音器，這樣可以徹底解決微音器在高壓環境下的損
壞問題。改制的方法為在微音器金屬外殼表面粘貼壓電陶
瓷片，通過陶瓷片的彎曲程度可以有效識別聲波信號，提
高液面監測儀器的測試靈敏度。高壓微音器利用金屬殼能
實現承壓，結合密封圈進行有效密封。在液面監測儀金屬
外殼表面粘貼壓電陶瓷片可以有效接收聲波微變信號。結
合現場的實際情況，了解微音器的接口尺寸和密封方案以
后，安排專業人員進行加工生產和安裝。
通常情況下，利用螺母將微音器固定在接頭上，拆下
微音器組件能實現及時更換，為了有效確保微音器套管中
的介質不外漏，需要采用密封塞進行有效隔離。在接頭上
采用常閉式密封接口，在更換時松開高壓螺釘，將密封器
打開可以有效避免微音器內部產生高壓危險。
5.2 耐高壓電磁閥
為了確保液面監測儀在高壓狀態下正常使用，通過反
復試驗，最終在多種方案中選取進口高壓成品電磁閥作為
聲波擊發的執行部件，目前使用最多的為德國專業的氣動
閥，如圖 1所示。
圖 1 氣動閥
核心部件的改造能有效提高液面監測儀的穩定性，并
且經過長時間的使用，擊發成功率能達到100%，從而有效
解決該環節中的安全隱患問題。
6 結束語
通過對油井高壓液面監測儀的實際應用分析，總結在
應用過程中所出現的資料處理問題，同時對測試工藝進行
改善和優化，能有效避免部分油井出現混亂的監測情況，
從而提高測試質量和準確度。高壓液面監測儀技術的應用
可以準確收集井筒液面信息，為油井的后期開采提供重要
的參數基礎，然而在使用過程中需要注意以下幾點：
（1）在進行油井液面測試的過程中，應當首先了解油
井的壓力、產量及積液情況，對井筒內的管柱以及下入深
度進行準確測量，減少外界因素對于液面監測數據的干擾。
（2）部分油井監測曲線無法明確顯示出液面的反射情
況，可以針對油井的狀況，對液面的各項數據進行調整，
提高液面捕捉清晰度，確保油井內的溫度及氣體密度參數
的準確性，從而有效減小液面深度的計算誤差。
（3）在進行油井動態液面監測的過程中應當保持施工
環境安靜，減少周圍復雜環境對液面監測數據結果的影響。
設備開始操作之后工作人員應當避免井口周圍發生震動，
減少儀器發生抖動而形成的雜波。
參考文獻：
[1] 黃天朋,嚴曉明,李加明.高壓氣井液面測試儀在平橋南區塊頁
巖氣井中的應用[J].油氣藏評價與開發,2020,10(1):84-89.
[2] 關欣,王魁生,宋彩利.油井動液面監測系統的設計與實現[J].
西安石油大學學報(自然科學版),2020,35(3):122-126.
[3] 劉沛津,孫藝閣,孫昱.基于電參數的油井動液面監測方法[J].
科學技術與工程,2020,20(33):13641-13646.
作者簡介：郭科佑，男，本科，工程師，研究方向為鉆井技術。

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