油气井生产测试复习缩小版

油气井生产测试复习 石工1009赵卫华 1 第一章 测量仪器仪表的基本知识 一、测量仪器的基本结构 1．敏感元件

2．放大元件 3．指示和记录元件 4．信号传输 二、测量仪器的性能指标 1．准确度 （1）准确度等级 （2）测量仪器的（示值）误差 （3）测量仪器的引用误差和最大引用误差 绝对误差 相对误差（真值百分率） 引用误差 最大引用误差 （4）测量仪器的最大允许误差 2．精度 3．分辨力、分辨率和鉴别力 4．灵敏度 5．价格 6．环境 三、误差的分类 1．系统误差 2．随机误差 3．粗大误差 四、测量系统中的误差来源 1．测量设备误差 2．测量方法误差 3．测量环境误差 4．测量人员误差 五、测量仪器的校准 线性度 仪表实测输入输出特性曲线与理想线性输入输出特性曲线的偏离程度(如图)。用实际输入输出特性曲线与理想输入输出特性曲线间最大偏差值Δm与量程yFS之比百分数来表示 重复性 重复性指测量装置在同一工作环境，被测对象参量不变的条件下，输入量按同一方向做多次（三次以上）全量程变化时，输入输出特性曲线的一致程度。用输入输出特性曲线间最大偏差值ΔR与量程yFS之比百分数来表示，如图。

二、压力的定义及表示 通常用绝对压力和表压力来表示压力。 绝对压力是指液体、气体或蒸汽垂直作用在单位面积上的全部压力，其中包括流体本身的压力和大气压力。 表压力等于绝对压力与大气压力之差，是相对压力。 生产中使用的压力测量仪表，一般都是处于大气压力之中，所以它的指示值是被测介质压力超出大气压力的数值，即表压力。 绝对压力低于大气压力时，用真空度来表示，也可用负压力来表示。 测量大气压的仪表叫气压表，测量表压力的仪表叫压力表或压力计，测量负压力的仪表叫真空表。有时为了测量两个压力之差，使用差压力计。 三、压力的单位 四、压力计的分类

压力计种类很多，根据工作原理可分为: 液柱压力计 弹性式压力计 电气式压力计 活塞式压力计 在油气井生产测试中，按用途分为 地面测量压力计 井下测量压力计 第二节 地面压力测量 一．弹簧管压力表 地面流体压力测量中使用最多的一种压力表，属于弹性压力计。 弹性压力计中常用的弹性元件有弹簧管、膜盒、波纹管等，它们分别构成了弹簧管压力表、膜片压力计、油气井生产测试复习 石工1009赵卫华 2 膜盒压力计、波纹管压力计等。 1．仪器结构 弹簧管压力表主要由弹簧管（又叫波登管、包式管），齿轮传动结构，示数装置（分针和刻度盘）以及外壳几个部分组成。 2．工作原理 测量介质由所测空间通过细管进入弹簧管的内腔中，在介质压力的作用下，弹簧管内部压力的作用使其极力倾向变为圆形，迫使弹簧管的自由端产生移动； 这一移动距离（通常称为管端位移量）借助连接杆，带动齿轮传动机构，使固定在小齿轮上的指针相对于刻度盘旋转，指针旋转角的大小正比于弹簧管自由端的位移，也正比于所测压力的大小，因此可借指针在刻度盘上的位置指示出待测压力值。 二．YDS—Ⅱ型远传压力表 用来自动测量各种无腐蚀性气体和液体压力的仪表。 此仪表有就地指示装置，也有将压力转换为电信号进行远传的装置；它属于电气压力仪表。 1. 仪器结构 一次表部分 电器箱部分 二次表部分 电器箱部分包括：变压器、稳压器、振荡器、放大器几个单元 一次表部分:包括压力敏感元件（弹簧管）、变送元件（差动变压器）和就地指示装置 二次表部分包括：电流表、电压表或其它接收装置

2. 工作原理 当压力进入弹簧管后，弹簧管自由端A将产生一个位移，这个位移经传动机构转变为角位移，带动指针将压力就地指示在刻度盘上； 同时，变送器开始工作，差动变压器的铁芯F在杆B的带动下偏离了原来的中间位置，向上产生一个垂直位移，于是破坏了差动变压器次级的电磁平衡，从而在次级输出端产生一个不平衡电动势ΔE。 ΔE经放大器放大整流后，输出直流电信号； 在控制室的二次表将接受到的直流电信号指示出来。这样就完成了压力的遥测。 三．霍尔压力表

1.特点 霍尔压力表是利用霍尔元件在磁场中位移产生微压而制成的一种遥测压力表； 具有较高的灵敏度和精度； 能与标准型号的二次仪表配套作远距离压力指示及记录。 2. 结构 主要由定电压电源和压力转换机构组成。 定电压电源：采用两级稳压的定电压电路。供霍尔片输出霍尔电势。 3. 工作原理 通有直流电流的霍尔片放在垂直于电流方向的磁场中，当弹性元件在压力的作用下产生位移并带动霍尔片移动时，使霍尔片在垂直于电流和磁场的方向上产生一个与I和B成正比例的霍尔电势EH→送至显示仪表可指示或记录出压力值。

第三节 井下压力测量 为什么要测井下压力？即井下压力测量的重要性 通过分析井下压力的变化可以研究油气层特性，了解油气田在不同开发阶段的变化，掌握油气田的动态。它是电缆地层测试、中途测试、试油、试井、生产测井主要测取的参数。 井下压力测压环境与地面压力测量不同 欲测试压力值的地层在井下数千米，与地面测压最大的区别是压力高，环境温度高。 环境温度高会使测压元件受到温度的影响而产生热膨胀，指示和记录发生非线性漂移。所以井下压力计的最大难点在于克服高温的影响而保持较高的精度，设计制造工艺的要求很高。 一．CY613-A型井下压力计 根据感压元件和记录方式的不同，机械式井下压力计可分为三种：弹簧管式井下压力计、弹簧式井下压力计、其它形式机械压力计。 CY613-A型井下压力计属于弹簧管式井下压力计。 国内各油田使用的弹簧管式井下压力计有许多种型号，其工作原理基本相同，仪表结构大同小异。 以CY613-A型井下压力计为例，介绍弹簧管式井下压力计的结构和工作原理。 1．仪器结构 绳帽部分 钟机部分 弹簧管部分 最高温度计部分 2. 工作原理 压力测量元件：多圈式弹簧管； 油气井生产测试复习 石工1009赵卫华 3 用毛细钢管来连通褶皱盒（封包）和弹簧管。 褶皱盒相当于一个隔离器，以避免毛细管和弹簧管内腔被污物堵塞。 褶皱盒、毛细钢管和弹簧管内腔中充满传压介质（通常为邻苯二甲酸二丁脂、乙醚、甲苯、乙基苯等液体）。 被测压力作用于褶皱盒上，褶皱盒被压缩，容积变小，由于传压介质不可压缩，溢出的介质经毛细管传递给弹簧管，弹簧管自由端随压力变化径向扩张（即成比例伸展）； 弹簧管伸展时带动装在其自由端的记录笔在与弹簧管轴向垂直的平面内旋转，并在记录筒内的记录卡片上划出印痕（此印痕距基线的高度与被测压力成正比）； 同时，记录筒在钟机带动下向下匀速移动。这样的旋转和上下运动就构成了时间——压力坐标系统的记录图（记录卡片）。 测量卡片上记录的位移（自基线至各记录点的垂直距离），借助校验曲线可算出各记录点所代表的压力值。 注意： 基线是在仪器下井前人工划出的零位线。 考虑温度对压力值的影响，在计算压力时还应作温度校正。 二．应变压力计 1、特点 可以连续测量管线中的压力，且将信号传输到地面。 2、结构 应变压力计由一个圆柱体构成； 圆柱体的上部是实心的，上面绕有参考线圈； 圆柱体的下部是一个空腔，上面绕有应变线圈； 圆柱体的外部处于大气压下，要测的压力由管线引入内部空腔。 3、工作原理 当空腔内的压力与圆柱体外部的压力不同时，空腔受到压力，空腔的外部筒体产生弹性形变→传递至应变线圈，线圈的直流电阻发生改变，其变化用惠斯登电桥测量； 该电阻变化被转换为电压变化，经压频变换成为应变式压力计的输出信号。 应变线圈和参考线圈都是镍铬合金材料制成，其电阻变化很小，输出信号在毫伏数量级，最大输出电压为26mV。为了保持工作的稳定性，应变压力计封闭于一个充满干氦的容器中。 应变压力计主要受温度和滞后的影响，滞后引起的误差要大于温度引起的误差。

四．毛细管测压技术 1. 测压技术的发展 为了准确测取井下压力的变化，已经由使用机械式井下压力计发展到利用高精度石英晶体电子压力计实施井下压力监测。 由于石英晶体电子压力计耐高温性能差，即在高温井中容易失去控制和损坏器件，同时无法对生产井进行长期、随时的井下监测等缺陷，无法满足高温井、生产井、已下入电潜泵或螺杆泵井对井下压力监测的要求。为此，我国自1994年起引进了一种崭新的压力试井技术—毛细管测压技术，该测压装置比较好地解决了这些矛盾。 2. 设备组成

毛细管测压设备主要由地面部分(氮气源、氮气压缩机、压力变送器、计算机、数据采集器)和井下部分(井口密封装置、毛细钢管、传压筒、毛细钢管保护器)组成。 3. 该系统的工作原理 氮气筒底端开孔与井筒连通，在氮气筒内井液与高压气体接触形成一气液面，该处井液的压力与氮气筒内气体压力相等，通过毛细管内的气体将氮气筒内的压力传递到地面； 数据采集器根据测压深度和温度值完成井下氮气柱压力的计算及井下压力的校正，并将校正好的井下压力数据显示并储存起来。 记录下来的井下实测压力数据由计算机回放后处理分析。 4. 井下压力计算 在毛细管测压系统中，氮气处于高温高压环境，属非理想气体，采用真实气体的范德瓦尔方程表示气体的状态。 5．主要技术参数 6．影响测试精度的因素 平均井筒温度（根据地层温度和井口温度推算）对测试精度有影响。改善测试精度的途径是：及时输入比较准确的平均井筒温度或随毛细钢管下入测温装置。 甲烷气体对测试精度有影响。井下原油中含有大量甲烷气体，其分子量只有氮气的55.9%，当甲烷气体从原油中脱出与氮气混合后，就会降低氮气密度，使测试结果较真实值偏大。改善测试精度的途径是定期向井下毛细钢管内注入氮气。