技术摘要：
本发明提供的一种适用于油井、天然气井动液面连续监测的仪器及方法，该仪器为一体化集成结构，该仪器的壳体内集成有电控声脉冲发声装置、宽频声波监听传感器和电路控制处理单元，其中，所述电控声脉冲发声装置用于产生向井下传播的声脉冲信号；宽频声波监听传感器用于  全部
背景技术：
国内动液面测试主要以人力为主，首先利用氮气瓶手动给气枪充入一定气压的气 体；其次拉动引线，释放压缩气体，发出声音信号，由手操器采录回声信号；最后，将手操器 采录的回声信号导入计算机，由专业技术人员集中处理回声信号，得到动液面值。 首先，测试员工驱车逐口生产井开展测试工作，油田现场路况较差，存在较大安全 隐患，同时高压气瓶压力高达15MPa，在运输过程中存在较大安全风险；其次，测试过程完全 手动控制，测试效率极其底下，遇到极端天气，无法开展测量工作，不能满足日常生产需求； 最后，无法掌握油井动液面变化规律，无法形成最优技术开发政策。 近年来，相继出现采用压缩气泵、套气外释放发声方式的动液面连续监测系统，可 以实现油井动液面的连续监测，但12V小型气泵打气能力有限，仅为1.5MPa，与套压压差较 小，声音能量不足，无法满足大于2000m的深井测量，同时，空气打入套管，存在一定安全隐 患；套气外释放对套压要求较高，一般需要达到0.5MPa，同时造成环境污染。 通过申请查新检索，检索出的申请分别为：1、一种油井动液面测试仪(申请号： CN201721067295.X)2、一种存储式油井动液面监测系统(申请号：CN  201720775047.4)。经 详细对比，本专利与上述专利不同。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种适用于油井、天然气井动液面连续监测的仪器，解决 了现有的国内动液面测试存在安全隐患、无法满足大于2000m的深井测量的缺陷。 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 本发明提供的一种适用于油井、天然气井动液面连续监测的仪器，该仪器为一体 化集成结构，该仪器的壳体内集成有电控声脉冲发声装置、宽频声波监听传感器和电路控 制处理单元，其中，所述电控声脉冲发声装置用于产生向井下传播的声脉冲信号；宽频声波 监听传感器用于采集该声脉冲信号在井下传播过程中产生的回声信号；电路控制处理单元 用于对接收到的回声信号进行滤波放大、数模转换，得到数字信号，并对该数字信号进行处 理，得到油井、天然气井动液面值。 优选地，所述电控声脉冲装置包括12V大功率脉冲直流高压模块、高压快速响应二 极管、大容量电容器、放电电极以及声音耦合材料，其中，所述12V大功率脉冲直流高压模块 通过高压快速响应二极管与大容量电容器连接；所述放电电极与大容量电容器连接；所述 12V大功率脉冲直流高压模块用于将12V直流电转换为5万伏高压交流电；所述高压快速响 应二极管用于将高压交流电进行整流、以及转换为直流电压；所述大容量电容器用于存储 电能，当电压达到一定值时，通过放电电极放电，产生较大声音脉冲；所述声音耦合材料用 4 CN 111608646 A 说　明　书 2/5 页 于将声音脉冲完全耦合出去，同时与油套环形空间实现有效隔离。 优选地，所述该仪器还集成有压力变送器，所述压力变送器用于监测井口套压，并 将监测得到的压力值传输到电路控制处理单元。 优选地，所述电路控制处理单元为集成电路，包括控制电路、放大滤波电路、数据 采集电路、数据存储电路和数据控制处理电路，其中，控制电路、放大滤波电路、数据采集电 路、数据存储电路均与数据控制处理电路电连接；所述控制电路用于控制电磁阀的启停；宽 频声波监听传感器用于将接收到的回声信号传输到放大滤波电路，通过放大滤波电路对接 收到的回声信号进行放大、滤波处理，之后传输到数据采集电路，所述数据采集电路为双通 道采集，通过数据采集电路实现对接箍波信号和液面波信号分开采集，对将采集到的回声 信号进行数模转换，之后传输到数据控制处理电路，数据控制处理电路将接收到的数字信 号存储在数据存储电路中，并对接收到的数字信号进行处理，计算得到动液面值，之后将该 动液面值通过通讯电路传输至上位机。 优选地，该仪器的壳体外壁上设置有井口连接器，通过进口连接器布置在待测井 的井口处。 一种适用于油井、天然气井动液面连续监测的方法，基于所述的一种适用于油井、 天然气井动液面连续监测的仪器，包括以下步骤： 步骤1，关闭电磁阀，对电控声脉冲发声装置进行充电； 步骤2，充电完成后，通过电控声脉冲发声装置进行高压放电，进而形成声源，对油 套环空气体介质产生扰动； 步骤3，通过宽频声波监听传感器采录回声信号，之后将采集到的回声信号传输到 电路控制处理单元，通过电路控制处理单元对接收到的回声信号进行滤波放大、数模转换， 得到数字信号，并采用接箍法对该数字信号进行处理，进而得到油井、天然气井动液面值。 优选地，步骤3中，采用接箍法对该数字信号进行处理，具体方法是： 首先，将接箍波曲线展开，采用模式识别的方式，寻找多个接箍清晰波段，根据采 样频率与油管长度，计算得到套管内的声速；最后，依据液面回波抵达的时间，采用比例关 系得到动液面的深度。 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 本发明提供的一种适用于油井、天然气井动液面连续监测的仪器及方法，首先电 控声脉冲装置产生频域较广、能量较足的声脉冲信号，该声脉冲信号由井口向井下传播，传 播过程中，遇到油管接箍和液面后均产生不同频率的反射；其次，宽频声波监听传感器可获 得全部回声信号；再次，设计电路控制处理单元，经过放大滤波器，将微弱的音频信号放大 50倍，内置两个低通滤波器，分别用来采集液面波和接箍波，然后经双通道AD采集模块，将 模拟信号转换为数字信号；最后，设计了动液面测量算法，对数字信号处理后，得到油井、天 然气井动液面值。 该仪器能够实现任意工况的油井、天然气井液面的连续监测，测量井深范围200- 4000m,最短测量间隔为5分钟，完全满足油田生产低压试井测试需求，能够代替人工手动测 量，缩减生产成本，提高了液面数据采样实时性，为油气田生产地质建模、油(天然气)井智 能生产、油藏动态分析等方面提供有力技术支撑； 同时，通过自主研发电控声脉冲装置代替了传统的氮气瓶以及电控气泵方式发声 5 CN 111608646 A 说　明　书 3/5 页 方式，规避各类安全风险，延长仪器使用寿命。 进一步的，工艺设计方面，通过增加排气管路，规避油井气锁现象，实现套气再利 用。 进一步的,实现回声信号双通道滤波采集电路，一个通道用来采集接箍波，另外一 个通道用来采集液面波。最终采用接箍算法，实现油井、天然气井液面监测，最短间隔测量 时间5分钟，测量误差±10m。 附图说明 图1是本发明涉及的结构示意图； 图2是本发明涉及的电路控制处理单元的结构示意图； 图3是完整的动液面回声曲线图。