便携式油气井出砂地面监测系统研究

摘要

在石油和天然气的生产过程中，由于地质因素和开采作业的影响使得产出液或产出气中往往伴随着固体砂粒，由此带来的油气井出砂问题给生产和环境都造成了严重的影响，因此有必要对油气井出砂进行监测，以指导油气田生产，并避免对环境造成的破坏。
　　本文对包括出砂监测理论模型在内的一系列出砂监测理论进行了研究，建立了包括出砂监测传感器、出砂信号调理电路、出砂信号采集电路以及上位机软件在内的一套油气井出砂地面监测系统，可用于油气井出砂的实时在线监测。系统基于声测法原理，采用非接触式测量方式，通过无源传感器、信号调理采集箱和上位机的合理组成结构，采用stm32控制内部AD对出砂信号进行采集，实现了仪器的小型化、便携化和低功耗，顺应了出砂监测仪器的发展趋势。系统在监测时，将传感器安装在地面管道的弯管处，通过传感器检测砂粒撞击管壁产生的振动，并将携带出砂量信息的振动信号转换为电信号，通过线缆将出砂信号传输至信号调理箱，在信号调理箱内部通过信号调理电路和信号采集电路完成对出砂信号的预处理和采集，最后利用上位机软件对出砂信号进一步处理后将出砂量信息显示出来，得到油气井的出砂量信息，实现了对井下出砂情况的地面监测。本文还开展了大量的室内外试验，对整个系统在室内实验室环境和室外现场环境下的工作性能进行了测试，结果表明，该系统能够适应直径100μm及其以上的砂粒，在不低于10m/s流速的条件下检测到出砂，并能够将误差控制在19％以内，从而验证了系统能够在多种井况下长时间可靠稳定地工作，并可根据现场实际情况灵活地选择供电方式，对于油气井出砂监测具有实际的应用意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外现状

1.3 研究内容及结构

1.4 本章小结

第二章 系统总体方案研究

2.1 系统原理

2.2 系统组成

2.3 系统供电

2.4 本章小结

第三章 系统硬件研究

3.1 出砂监测传感器

3.2 出砂信号调理电路

3.3 出砂信号采集电路

3.4 本章小结

第四章 系统软件研究

4.1 软件滤波

4.2 出砂量的计算存储与显示

4.3 本章小结

第五章 系统试验

5.1 室内试验

5.2 室外试验

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 完成的工作

6.2 主要创新点

6.3 日后工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文