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液面的识别与计算
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提纲
一、油井测液面的目的和意义 二、液面曲线的识别与计算 三、液面测试中的影响因素及对策
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一、油井测液面的目的和意义
动液面:
抽油井正常生产过程中测得的油套管环形空间中的液面深度。
静液面:
抽油井关井后，油套管环形空间液面逐渐上升，当上升到一定 位置并稳定下来时测得的液面深度。
Le=300mm
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解：
L
Le Ls
L音
300400500m 240
沉没度 hs L泵－L
1000500
500m
答：沉没度为500米。
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（2）利用油管接箍数计算液面深度
油管接箍波自井口到液面波之间反射明显，能分辩每 个油管接箍波峰。如下图所示：
a、以井口波峰为起点，至液面波峰起始点为终点，用专 用卡规测量出油管根数，查阅作业记录，计算出液面深度。
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二、液面的识别与计算
静液面与动液面的位置
静液面（Ls或Hs）：对应于油藏压力。
动液面（Lf或Hf）：对应于井底压 力流压。
沉没度hs：根据气油比和原油进泵 压力损失而定。
生产压差Pf：与静液面和动液面之 差相对应的压力差。
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1.液面曲线的识别
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1.液面曲线的识别
波形A是在井口记录下来的声波脉冲发生器发出的脉冲信号。
≤0.5MPa) 3000(井口套压≥0.5MPa)；
（6）可测井口套压范围(MPa)：0～10(精度±1.5%F.S)；
（7）仪器外形尺寸(mm)、重量(kg)：一次仪表61×61×260、3kg

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4、球形液膜的附加压强： 由于附加压强的存在使得凹面压强大于凸面压强， 所以：
p p p c b a
2 2 p p p p c b b a R R 1 2
· a
R2 · b · c R 1
4 pp c p a R
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R R R 1 2
1）表面张力系数与液体的性质（纯净度）有关，随 温度变化：
T
2）表面张力不随面积变化，因为液面分子间距不变， 这与弹性膜弹力不同。
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3）表面张力系数与表面能的关系： 若 F 将金属丝向右拖动 Δx 的距离： 液面面积增加：
A B B
S 2 L x
作功：
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② 分子作用球： 分子引力有效作用范围是半径为10-9m的球形区域， 落在此球面内的所有分子对球心分子都有引力作用， 这个球称为分子作用范围或分子作用球。
③ 表面层：
液体表面取厚度等于分 子作用球半径的一层为 液体表面层。表面层里 的分子受力情况与液体 内部有所不同 。
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§5.4 毛细现象 气体栓塞
•润湿作用
•毛细现象 •气体栓塞
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当液体与固体接触时，液体是否可以润湿固体取 决于液体分子间的吸引力 (聚合力)和液体与固体之间 分子间吸引力 ( 附着力 ) 的大小比较，可以分为润湿 和不润湿. 聚合力＜附着力，润湿，如：水滴在干净的玻璃上 聚合力＞附着力，不润湿，如：水银在玻璃上
肥皂水容易吹泡而纯水难，是因为肥皂分子自动 填入水的表面层，而降低了水的和表面能。

特征提取
从液面图像中提取出颜色、纹理、 形状等特征，作为输入数据供机 器学习模型使用。
模型训练与优化
选择合适的机器学习算法，如支 持向量机、神经网络等，对标注 数据进行训练，并不断优化模型 参数以提高液面计算的准确率。
基于物理模型的液面计算方法
建立物理模型
根据流体力学等相关原理，建立液面的物理模型，如表面张力、 流体动力学等模型。
方向。
观察液体的分界线变化， 如分层、融合等现象。
液面质量评估
表面张力
通过测量液体表面的受力情况， 评估液体的表面张力大小。
清洁度
观察液面是否有杂质、污渍等， 评估液体的纯净度。
颜色与透明度
观察液体的颜色和透明度，判 断液体的成分和浓度。
气味
通过嗅觉判断液体是否有异味， 辅助判断液体质量。
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液面计算与识别的实际应用案 例
模型参数标定
通过实验或实际应用场景，标定出模型所需的参数，如表面张力系 数、流体密度等。
液面计算
将采集的液面图像输入到物理模型中，通过求解方程或进行数值模 拟等方式，计算出液面的形状、高度等信息。
03 液面识别分析
液面形态分类
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静态液面
液面静止不动，无波动或仅有 微小波动。
动态液面
基于边缘检测的结果，通过拟合曲线 等方法提取出液面的轮廓，进而计算 出液面的面积和形状等信息。
边缘检测
利用边缘检测算法，如Canny算法， 检测出液面的边缘，为后续的液面轮 廓提取做准备。
基于机器学习的液面计算方法
数据收集与标注
收集大量液面图像，并手动标注 出液面的边缘和轮廓，用于训练
机器学习模型。

3 能源效率
准确的液面识别可帮助您 避免浪费，这将促进能源 的有效使用以及减少环境 污染。
液面识别的方法
方法 雷达液面计 压力传感液位计 集中式液面测量系统
ห้องสมุดไป่ตู้
功能描述 使用放射波通过液面反射，测量液位。 根据液体所施加的压力，确定液位的高度。 通过数据和记录来收集和评估液体的测量数据。
结论与总结
结论
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毛细管传感器
这种传感器利用毛细管的吸引力原理，使得测量精度更高，特别应用于需要高精 度液面测量的领域。
液面识别的重要性
1 安全性
液面识别有助于保障液体 运输和存储的安全性。它 也能够及时发现非正常状 态，避免危险性情况的发 生。
2 成本管理
通过识别液位，您可以更 好地管理成本，及时补充 液体，以避免暂停生产等 问题。
水处理厂
液面计算的应用还包括水处理。 这个过程通常需要准确地测量和 监测液体水平，以确保工艺的顺 利运行。
液面计算的原理
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静力压力传感器
这种传感器针对静态流体而设计，它由一个或多个浸泡于测试液体的传感器组成。 当液面变化时，测量结果会随之变化。
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浮子式液位开关
它通过沉浮原理来操作，当液面上升或下降时，浮子的位置随之变化。这种传感 器被普遍应用在燃料油罐中。
应用
液面计算应用于许多领域， 如智能建筑、燃料监控、水 资源管理、污水处理等。
液面计算的应用领域
石油精炼
饮料生产
液面计算在石油精炼过程中起到 重要作用，因为它需要监测和控 制油品的流量和油罐中油的高度， 以确保生产效率和质量。
液面计算即在饮料生产过程中也 扮演了重要角色，主要涉及控制 系统中的液体水平以及防止储存 罐溢出等。

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液面变化的工程应用
水利工程
水利工程中，液面变化主要涉及水库、水电站等设施的水位控制。通过监测和控制 液面高度，保证水资源的合理利用和发电效率。
水利工程中液面变化的影响因素包括降雨量、上游来水、水库放水等。这些因素的 变化会导致水库水位波动，进而影响发电和灌溉等功能的正常发挥。
水利工程中液面变化的应对措施包括建立水位监测系统、优化水库调度、加强水资 源管理等。这些措施有助于提高水利工程的运行效率和稳定性。
凝结
气体遇冷后，分子动能减小，被冷表 面所吸引，凝结成为液体分子。凝结 是蒸发过程的逆过程。
表面波
由于外部扰动，液体表面形成的波动 现象。表面波的传播速度和波长等特 性与液体的密度、粘度、表面张力等 有关。
液面变化的应用场景
化工生产
能源领域
在化工生产过程中，许多反应都涉及到液 体的加热、冷却、蒸发、冷凝等过程，这 些过程中液面变化起着重要的作用。
实验设备与材料
实验设备
烧杯、量筒、电子天平、温度计 、搅拌器等。
材料
水、油、酒精、食盐等。
实验步骤与操作
1. 准备实验设备与材 料，确保实验环境干 净整洁。
3. 将一定量的水倒入 烧杯中，记录水的质 量。
2. 将烧杯放置在电子 天平上，清零天平。
实验步骤与操作
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4. 使用搅拌器将水搅拌均匀 ，确保水的温度一致。
环境工程
在环境工程中，液面变化主要涉及污水 处理、水体修复等领域。通过控制液面 高度，实现水资源的合理利用和环境保
护。
环境工程中液面变化的影响因素包括污 水排放、降雨量、水体自净能力等。这 些因素的变化会导致水体水位波动，进

（一）工作原理
利用回声仪来监测液面是目前最常用的方法。其基本原理是：安装 在井口上的测试仪器发出声波，声波沿油、套环形空间向井底传播， 遇到回音标、油管接箍和液面等发生反射。反射波传到井口被微音 器所接收，并将反射脉冲转化成电信号，电信号经放大、转换、运 算、显示和存储等处理，测出声波传播速度和反射时间，即可测出 声源与反射物之间距离。
液面与功图
授课提纲
液面测试的原理、方法 功图的测试与原理 示功图的分析和解释
液面测试的原理、方法
动液面测试的原理、方法
动液面的测定方法
动液面即煤层气井正常运行过程中测得的油套管环形空间中的液面深 度，用从煤层底板至液面的高度来表示。煤层气井动液面深度的测量 目前在国内主要有两种方式，一种是安装井下电子压力计；另一种是 采用回声测深仪。
动液面测试的原理、方法
回声仪记录曲线示意图
（二）测试仪器的组成
测试仪器主要由综合仪主机、载荷位移传感器组合、井口连接器组 成。
综合仪主机（即ZJU-2综合记录仪）主要由CPU板、滤波放大板、超 低温显示器、键盘、无线通讯模块、高能电池组等组成。综合仪主机具 有测试、查询及删除、仪器设置、仪器标定等功能，与PC机相连还可进 行数据通讯。
• De = Ds (Le / Ls) • 式中De ------液面深度，m； • Ds ------音标下入深度，m； • Ls -----自井口波峰至音标间测量其曲线上的距离； • Le -----自井口波峰至液面波峰间测量曲线上的距离。
回音标法
这种计算方法在现场具体操作使用过程中存在的问题主要表现在以 下几个方面：
综合以上各种状况，采用音标法，液面的计算精度只 能达到5%左右（对排采起到参考作用）。