低压试井仪器简介课件

低压试井仪器简介丹佛尔电子科技有限责任公司低压试井仪器简介丹佛尔电子科技有限责任公司综合测试仪

综合测试仪属于低压试井仪器，包括示功仪和回声仪两部分。示功仪是测取抽油机井示功图的仪器，是了解抽油机、泵、杆工作状况的主要手段。回声仪也叫液面探测仪，专门用来测试油井内的液面深度，通过测试了解油井的供液能力，液面恢复能力，掌握生产动态，是油田生产中的一项经常性工作。

目前国内的综合测试仪品牌众多，但测试原理都基本相同，下面以目前油田中经常使用的几种仪器为例作以介绍。综合测试仪 综合测试仪属于低压试井仪器，包括示功仪和回回声仪仪器结构一般由两部分组成：1发声转换系统：发声转 换系统包括发声器、收音 室和换能器等（如图）。 （1）发声器包括枪击、 机体、子弹、放气阀、井口连接管等。 作用主要是用来击发声弹 产生高能低频声波，作为 测试信号源。枪击发声子弹微音器井口连接管回声仪仪器结构枪击发声子弹微音器井口连接管

另外在有些比较难测的井上还用到气弹枪，因为一般声弹在爆炸时产生压力大约为1Mpa左右，而气弹枪可以提供高10MPa压力，它的声源能量可以人为调解。适应不同测试需要。而且当井内套压较高时，可以利用井内压力反冲测试。（如右图）回声仪 另外在有些比较难测的井上还用到气弹枪，因为一般声弹在爆炸回声仪

（2）换能器又叫微音器，一般装在枪体侧面的收音室内。它采用高灵敏度的压电陶瓷环传感器，利用图示的陶瓷压电效应测量反射声波。 换能器输出电压的频率与反射声波的频率相同；回声仪 （2）换能器又叫微音器，一般装在枪体侧面的收音室2、主机

作用是对换能器产生的声波反射信号进行放大、滤波、显示、保存或解释。记录仪目前有两种：

走纸式 （1）、台式

电子式 （2）、便携式（PDA）回声仪2、主机回声仪工作原理 测试时，将发声装置与套管闸门丝扣连接，打开套管阀门，击发声弹或气弹，产生声压脉冲，脉冲通过油、套环形空间的气体介质向下传播，当遇到音标、接箍、液面或其他障碍物时产生反射。换能器把这些反射脉冲信号接收并转换成电信号，产生的电信号按不同的滤波参数和增益大小进行滤波、放大及采样等处理，把信号分为液面与节箍通道，最终送到记录纸或显示屏上。使用者根据记录曲线上接箍波数目、音标位置及液面位置可计算出页面深度。原理图如下：回声仪工作原理回声仪换能器低通滤波器节箍滤波器可调增益放大

AD液面滤波器AD节箍通道液面通道记录仪回声仪回声仪原理框图前置电荷放大器可调增益放大六个相关参数： 1、采样间隔2、击发门限 3、高频增益4、低频增益 5、高频截止频率6、低频截止频率换能器低通节箍可调AD液面AD节箍通道液面通基本性能要求（JJG（石油）10-2000）

1、计量方面

a、测试稳定性 机械式：走纸误差小于2%，走纸稳定度小于0.2% 电子式：采样间隔误差小于0.2% b、测深 c、工作温度

-35℃～50℃ 2、其他方面

（1）仪器上应标明生产厂家、仪器编号、型号、准确度。 （2）井口连接器清洁、无油污，阀门安全、转动灵活，各部件无松动，传声孔畅通。 （3）记录仪面板插座、开关、指示表等完好，所使用的电缆、插头无断路、短路现象

套管压力（Mpa）测试井深（m）允许误差0～0.50～1500±1%>0.50～3000回声仪基本性能要求（JJG（石油）10-2000）套管压力（M回声仪 （4）、井口连接器工作压力为0～10MPa，各连接部位无泄漏现象。测试时将专用接头一端封死，用高压管线将井口连接器放空阀门和高压水源连接起来，并装上控制阀门和压力表，缓慢加压至10MPa，稳压30min后，检查各连接部位

是否泄漏。 （5）、记录仪电源电压在±10%范围内变化时，记录仪应能正常工作。 （6）、零位输出：记录仪输入端接上微音器，在无信号输入且灵敏度旋钮置于最高位时，记录仪输出频率应小于1Hz，低频振荡幅度应小于满量程的25%。 （7）、仪器的绝缘电阻、激发成功率、冲击振动试验等技术要求应符合SY/T6147的有关规定。 （8）、仪器检定周期不超过6个月回声仪 （4）、井口连接器工作压力为0～10MPa，各连接部回声仪代表仪器性能介绍

1、CJ系列井深测试仪（井冈山）

回声仪代表仪器性能介绍SH4A-2型存储式回声仪

回声仪一次仪表工作压力(MPa)10一次表击发成功率(%)100二次仪表走纸速度(mm/s)100(±0.5)二次仪表走纸不稳定度(%)≤0.2可测液面深度(米)2500(井口套压≤0.5MPa)3000(井口套压)0.5MPa0可测井口套压范围(MPa)0～10(精度±1.5%F.S)仪器外形尺寸(mm)、重量(kg)一次仪表61×61×260、3二次仪表380×260×160、7充足电可连续测100井次(配有专用充电器)SH4A-2型存储式回声仪回声仪一次仪表工作压力(MPa)DFYZ-202回声仪型号DFYZ-202回声仪声源声弹、气弹两用（气弹压力>10Mpa）液面测试深度声弹>1500米气弹>3000米套压测试范围>20Mpa，精度0.5%信号传递形式数字信号传递数据存储量无扩展：>2000井次扩展后：无限仪器特点1、传输采用数字信号，抗干扰能力强；2、气弹、声弹两用，适用范围广；3、主机安装Windows系统，稳定性高存储容量大；4、整机耐压高，安全性强，适用于气井测试。回声仪DFYZ-202回声仪型号DFYZ-202回声仪声源声弹、气

液面记录曲线验收与识别液面曲线必须有高低两个频道记录的波形，波形清楚，连贯易分辨。两条曲线上的井口波、音标波、（没下回音标时，无此波）液面波应分别对应重合，并用A、B、C标注解释。接箍波形清楚能分辨。对液面较浅的井，（500m以内）应有二次液面波的反应记录，对液面较深的井应有进口波、音标波和液面波的完整曲线。曲线记录的液面波峰明显，测不出液面波的曲线必须重复测两条。每条曲线上必须标注井号、仪器号、灵敏度、油套压、测试日期。

回声仪 液面记录曲线验收与识别回声仪曲线的识别典型液面记录曲线如图中曲线所示。波形A是在井口记录下的声波脉冲发声器发出的脉冲信号。波形B是声波脉冲由井口传播至回音标，再从回音标反射到井口记录下的脉冲信号。波形C是声波脉冲由井口传播至液面，再由液面反射到井口记录下的信号。Ts表示从井口波到音标反射波的时间。Ys表示从井口波到液面反射波的时间。Js表示计算时起始有效节箍到终止有效节箍的时间。回声仪曲线的识别回声仪例、节箍法液面计算 首先可按下式计算声波在油井中的传输速度：

V=l*n/Js。

V:声速l:单节节箍长度，9.5米左右n:所选节箍个数Js:选定节箍起点至终点的反射时间差，走纸记录仪指的是所选节箍在纸上的长度。 然后利用求出的声速及选定的液面位置计算液面深度：

S=V*Ys

S:液面深度 Ys

：液面反射时间，走纸记录仪指的是井口波到液面波在纸上的长度。例、节箍法液面计算示功仪

示功仪安装在抽油井光杆悬挂器的横梁上，记录抽油杆的拉伸应力和行程变化，光杆往复运行一次，可测到一组应力随行程变化的闭合曲线，称为示功图，用以指示抽油机的做功情况。示功仪 示功仪安装在抽油井光杆悬挂器的横梁上，记录抽油杆的仪器结构及原理 示功仪一般由记录仪、载荷传感器、位移传感器、电流传感器及测试电缆等组成。1、传感器：传感器包括载荷传感器、位移传感器和电流传感器三部分。 应变式载荷传感器一般采用实心圆柱与空心圆柱，受力方向为轴向，应变片纵向或横向粘贴与圆柱上。此类弹性元件由于应变很小，测力量程较大。粘贴在圆柱上的应变片在力作用下随着弹性元件产生变形。轴向变短，径向变长。示功仪FF仪器结构及原理示功仪FF产生形变的4组应变片其电阻也发生相应变化，R1、R3是横向电阻，R2、R4是轴向电阻，

初始状态时R1=R2=R3=R4，R1～R4均为工作臂，其中对边桥臂R1、R3为正应变，R2、R4为负应变，且ΔR1=ΔR3=

|

ΔR2|

=

|

ΔR4|

=

ΔR

，则

Uo与力的大小成正比，测量这个电压信号也就测出了载荷。R1

R2

R3

R4

U

U0

示功仪产生形变的4组应变片其电阻也发生相应变化，R1、R3是横向电示功仪液压式载荷传感器：首先通过液压回路中的活塞把抽油杆上的载荷信号转变成压力信号，因为活塞面积固定所以转换的比例是线性的。再由安装在同一回路内的压力传感器进行测量。使用时先将传感器放在悬挂器上，然后用手压泵把活塞压出来，当力完全加在活塞上时就可以开始测试了。示意图手压泵活塞压力传感器卸压阀示功仪液压式载荷传感器：首先通过液压回路中的活塞把抽油杆上的示功仪两种传感器对比： 直插应变式：、 应变式传感器缺点在于在使用时需要事先卸除抽油杆加在悬挂器上的负荷，把悬挂器张开，这样传感器才能放入测试位置，这个过程操作比较复杂对人员要求较高； 优点是测量精度较高，结构简单。液压式： 液压式示功仪无需事先卸负荷就可放入测试位置。测试比较简单、安全性较高； 但是液压元件加工精度要求高，造价高结构复杂维护难度大，而且工作时压力较高可达到70MPa左右，所以对密封性能有严格要求，好的密封性能又带来较大的摩擦，载荷信号的损失也比较严重。另外液压系统滞后大所以下行程图形有失真现象。示功仪两种传感器对比：电流传感器

电流传感器用来测量抽油机电机电流，它实际上是一个电流互感器，测试时把传感器加在电机任一电源线上，配合位移信号，记录电机在一个冲程内的电流变化情况。示功仪电流传感器示功仪位移传感器

位移的测量一般是利用抽油机带动线轮，经过减速，带动电位器或编码器产生对应位移的电信号。信号大小与位移成正比。目前用到有下面三种结构： 1、电位器式根据减速比不同有单圈和多圈两种 特点：结构简单，但是电位器触点易磨损 造成测试失败 2、光电编码器输出精度好，但成本较高，不易维护 3、霍尔编码器结构简单，易维护，成本低，非接触测量，无机械磨损，缺点是分辨率较低，一般为1mm左右。示功仪滑线电阻

Ui

R

RL

Uab

位移传感器示功仪滑线电阻UiRRLUab记录仪（主机）

主机主要完成数据记录、绘图保存等功能。主要有以下几种形式： 按外形分： 台式：耐低温，键盘操作，体积大，系统多为自己研发稳定 性较差。 手持式（掌上电脑）：触屏操作，方便易用，windows操作系 统稳定可靠，体积小易携带，扩展功能强，存储容量大。缺点是屏 幕大小受限。待机时间较差。 按通讯方式分： 有线：通讯可靠，抗干扰，但是测试时通讯线容易挂断。 无线：无线通讯操作简便，一种为433M无线模块，功耗较 大，仪器间有干扰；另外有蓝牙模式，功耗低，蓝牙协议完善，相 互间无干扰，缺点启动时需握手，测试前要等待10～20秒。示功仪记录仪（主机）示功仪基本性能要求（JJGGsy50-1999）计量方面要求工作温度-35℃～50℃检定周期6个月示功仪

参数量程误差载荷0～140KN±1%位移0～8m±1%电流0～100A±4%载荷零点漂移±0.5%无线通讯距离大于15m基本性能要求（JJGGsy50-1999）示功仪

参数示功仪

代表仪器性能介绍

1、北京金时主机性能：

□51单片机，主频36MHz

存储量：130口井次功图、液面等全部数据

□无线信号稳定传输距离：0～50米整机精度及测量范围：

□载荷:量程0～150KN,误差≤0.5%FS

□位移:量程0～8m,误差≤0.5%FS

□电流:量程0～150A,误差≤1%FS

示功仪

代表仪器性能介绍DLY系列动力仪 由单片计算机系统控制的测试抽油机井示功图和电流图的电子仪器。

示功仪

DLY系列动力仪示功仪

DFYZ-202示功仪型号DFYZ-202示功仪载荷量程：0～140Kn精度：1%位移量程：0～8m精度：0.5%电流量程：0～100Kn精度：1%通讯方式蓝牙无线通讯，距离大于15米数据存储量无扩展：>2000井次扩展后：无限仪器特点1、蓝牙无线通讯，可靠抗干扰能力强；2、主机安装Windows系统，稳定性高；3、支持大容量SD卡存储容量大；4、主机采用掌上电脑，易携带好操作。示功仪

DFYZ-202示功仪型号DFYZ-202示功仪载荷量程：0示功仪资料验收要求与识别(1）、验收要求每次功图具有冲程载荷数据，图形清洁整齐，线条清楚连贯，图形封闭。电流曲线与示功图一般在同一座标之中绘制。有上下负荷线，负荷线记录时间5～15s。功图应填写测试井号、日期、井口压力，仪器号、填齐原始报表项目（2）典型示功图识别下面是电子示功仪记录的三种图形，即①载荷功图②凡尔检漏③电流功图。①载荷功图。X轴方向为位移，Y轴方向为载荷②中的SV、TV线为检查凡尔漏失线。TV漏失、会向下移，SV会向上移。③电流功图。X轴方向为位移，Y轴方向为电流，表示上下冲程中的马达电流的变化。示功仪

示功仪资料验收要求与识别(1）、验收要求示功仪

抽油井计算机诊断技术

抽油井计算机诊断技术是将实测地面示功图利用数学的方法，借助于计算机求出抽油杆柱任一截面上的载荷与位移，同时绘出井下抽油泵的示功图，以此判断并分析抽油泵乃致整个抽油设备的工作状况。理论基础

把抽油杆柱作为一根井下动态的传导线，其下端的泵作用为发送器，上端的动力仪作为接收器。井下泵的工作状况以应力波的形式沿抽油杆柱以声波速度传递到地面。把地面记录的资料经过数据处理，就可定量地推断泵的工作情况。应力波在抽油杆柱中的传播过程可用带阻尼的波动方程来描述。

示功仪

抽油井计算机诊断技术示功仪

诊断技术的应用

把地面示功图数据用计算机进行数字处理后，由于消除了抽油杆柱的变形和粘滞阻力以及振动和惯性的影响，将会得到形状简单而又能真实反映泵工作状况的井下示功图。示功仪

诊断技术的应用示功仪

从上图可以看出井下功图与常规测得的光杆示功图相比虽然没有本质的区别，但具有下列优点：1）它能得到光杆示功图，即“柱状”示功图上的第一个示功图。2）能获得多级抽油杆柱组合断面上的示功图（或抽油杆上任意断面的示功图），因此井下功图比较清楚地反映了抽油系统在井下的工作情况。3）获得了消除震动和惯性等影响后的泵口示功图，使分析简化，这让对油田只具备示功图一般知识的技术人员也能准确判断深井泵工作状况。如图c中地面功图是光杆示功图，用常规的分析方法很难得出影响泵工作的主要因素，但只要结合图c中的井下泵口示功图，就能很直观地表明影响该泵工作不正常的主要因素是供液不足。类似这样的分析都是井下示功图测试技术较突出的特长之一，从井下泵口示功图典型形状易于分析泵、杆、机的工况。

示功仪

从上图可以看出井下功图与常规测得的光杆示功图相比虽然没有本质PSS活S光λ1P大1P小1图功分示析图功分示析返回上级目录PSS活S光λ1P大1P小1图功分示PSS活S光λP大P小光杆开始上行但活塞还未运动的瞬间--光杆加载光杆和活塞都在上行光杆开始下行但活塞还未运动的瞬间--光杆卸载光杆和活塞都在下行理论示功图PSS活S光λP大P小光杆光杆和活塞都在上行光杆光杆和活塞都PSS活S光λP大P小1.正常：a.基本呈平行四边形；b.左上角和右下角负载线常有振动波纹；c.深井中力传递滞后及动载荷增大使示功图顺时偏转γ。正常示功图γPSS活S光λP大P小1.正常：a.基本呈平行四边形；PSS活S光λP大P小10.供液不足：a.减载线不能卸载只有活塞碰到液面才立即卸载；b.加载线和减载线平行；c.泵体内液面越低下行负载线越短，当上下负载线接近重合时将因冲满系数为０而不出油。没有充满充满更差充满极差充满最差PSS活S光λP大P小10.供液不足：a.减载线不能卸载PSS活S光λP大P小9.气体影响：上冲程开始后泵内的压力因气体膨胀而不能很快降低，使吸入阀打开滞后、加载缓慢。

下冲程由于气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，排出阀打开滞后气体影响大气体影响小PSS活S光λP大P小9.气体影响：气体影响大气体影响小PSS活S光λP大P小2.连抽带喷：a.上下行均不能加载卸载，示功图一般呈窄条形位于理论值之间；b.喷势越大示功图越低于最小理论值。喷势大喷势小PSS活S光λP大P小2.连抽带喷：a.上下行均不能加载卸β1PSS活S光λP大P小3.固定凡尔漏失：a.延长光杆减载过程，减载线夹角β越大，下行线收缩越厉害，漏失越严重；b.右上角尖、左下角呈圆弧，曲率中心在示功图内或左上方。β2β3β1PSS活S光λP大P小3.固定凡尔漏失：a.延长光杆减θ1PSS活S光λP大P小4.出油凡尔漏失：a.延长光杆加载过程，加载线夹角θ越大，上行线收缩越厉害，漏失越严重；b.左下角尖、右上角呈圆弧，曲率中心在示功图右下方。θ2θ3θ1PSS活S光λP大P小4.出油凡尔漏失：a.延PSS活S光λP大P小5.吸入和排出都漏失：a.上下行均不能有效加载卸载，示功图一般呈椭圆条带状位于理论值之间；b.漏失越严重示功图越窄。PSS活S光λP大P小5.吸入和排出都漏失：a.上下PSS活S光λP大P小6.抽油杆断脱：a.上下行均不能加载卸载，示功图一般呈水平窄条形位于最小理论值以下；b.断脱点越浅示功图越低于最小理论值。断脱点深断脱点浅PSS活S光λP大P小6.抽油杆断脱：a.上下行均不能加载PSS活S光λP大P小7.砂卡：a.上下行负载线均出现不规则锯齿尖峰；b.加载线和减载线振动强烈；c.严重时将导致间歇过大而泵漏。PSS活S光λP大P小7.砂卡：a.上下行负载线均出现不规 在目前的试井测试中，对低渗、低压、高油气比、高饱和压力的油藏，会受到油层非均质性严重，无水采油期，油气水多相流动等因素影响。常规的尾管测试、环空测试、起泵测试等测试工艺，在测试时都是采用地面