一种声源油井液面自动监测仪

技术领域

本发明涉及油井液面监测技术领域，具体涉及一种声源油井液面自动监测仪。

背景技术

油井动液面深度参数被誉为“油井的脉搏”。在油井生产过程中，油井动液面对提高采油效率和保障设备运行的安全具有重要的意义，通过对动态液面位置进行测量，可获得反应油田地质储量、生产规划等参数，也是确定油井生产能力和选取生产方式的重要依据。

声源油井液面自动监测仪是为监测井下动液面数据而设计，其工作原理为：测量时，启动电磁阀放气产生次声波作为测量声源，此声源通过油管与套管间气体介质向井下传播，当遇到套管接箍、液面障碍物，产生次声回波，只要检测次声回波从障碍物到声源处所经历的时间，便可计算出声源和障碍物之间的距离。

现有的声源油井液面自动监测仪正常测试时会向外排放气体，一方面，套管环空内可能含有易燃易爆的伴生气，向外排放伴生气与空气接触会有发生爆炸的风险，另一方面，当遇到套压较高及液面波动大的情况，伴生气中含油浓度较高，测试设备及套管口温度一般会比井下低，随着时间的推移，油气在套管口会形成凝析液，排出气体时会带出少量液体，处理不当就会污染设备外观及井口，并由此可能会带来环保风险。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种声源油井液面自动监测仪，以避免其在测试的时候向外排放气体。

本发明提供了一种声源油井液面自动监测仪，包括：外筒体，所述外筒体的前端设置有套管接头，外筒体内靠近所述套管接头的一端设有封堵板，所述封堵板的后侧中心位置设置有喷嘴，封堵板内设置有连通所述喷嘴和套管接头的通道；微音器，所述微音器固定于所述封堵板的前侧；电磁驱动件，所述电磁驱动件包括固定环、线圈、静铁芯、动铁芯、活塞和弹簧，所述固定环设于所述封堵板的后方并固定于所述外筒体内，所述线圈缠绕于所述固定环外，所述静铁芯固定插装于所述固定环的后部，所述动铁芯活动插装于所述固定环的前部，所述封堵板与固定环之间的外筒体内形成活塞腔，所述活塞固定于所述动铁芯的前端并适配于所述活塞腔内，活塞腔通过活塞分为前腔室和后腔室，所述后腔室与外界连通，所述弹簧支撑于所述固定环和活塞之间并套在所述动铁芯外；控制电路板，所述控制电路板安装于所述固定环的后侧，控制电路板分别与所述微音器和线圈电连接。

进一步地，所述固定环的外周面与外筒体的内周面之间设有消音环，所述消音环采用消音材料制成，消音环在周向上分布有多个前后贯穿的消音孔。

进一步地，所述外筒体的后端设有后盖，所述后盖上设置有通气孔。

进一步地，所述外筒体的底部设置有排液孔，所述排液孔通过螺丝封堵。

进一步地，所述排液孔靠近封堵板设置，所述套管接头靠近其前端设置有阀门。

进一步地，所述封堵板的前侧还安装有压力传感器，所述压力传感器与所述控制电路板电连接。

进一步地，所述固定环的后端设置有若干连接孔，所述控制电路板上对应各连接孔设置有穿孔，各所述连接孔和穿孔之间分别通过螺栓连接，各所述螺栓上均套有支撑在所述控制电路板和固定环之间的支撑套。

进一步地，所述封堵板的后侧中心位置设置有第一安装槽，所述喷嘴嵌入安装于所述第一安装槽内，且喷嘴的后端凸出第一安装槽，所述活塞前侧的中心位置设置有第二安装槽，所述第二安装槽内嵌入安装有橡胶封堵块，所述橡胶封堵块的前端凸出第二安装槽，所述活塞通过橡胶封堵块与所述喷嘴相接。

本发明的有益效果体现在：

本申请的套管接头与油井套管和油管之间的环空连通，在平常状态下，活塞在弹簧的作用下抵紧并堵住喷嘴的后端，测试时，控制电路板控制线圈通电，静铁芯和动铁芯瞬间磁性吸附，动铁芯带动活塞向后移动并打开喷嘴，活塞后移的过程中，弹簧被压缩，活塞腔后腔室内的气体向外排出，套管环空内的气体进入活塞腔的前腔室，套管环空上端的气体瞬间膨胀产生次声波，次声波通过油管与套管间气体介质向井下传播，当遇到套管接箍、液面障碍物，产生次声回波，通过微音器检测次声回波从障碍物到声源处所经历的时间，便可计算出声源和障碍物之间的距离，检测完成后，控制电路板控制线圈断电，静铁芯和动铁芯磁力消失，弹簧向前推动活塞复位，活塞腔后腔室内的气体被压回套管内，直至活塞重新堵住喷嘴。

因此，本申请在检测的过程中，套管内喷出的气体进入活塞腔的前腔室，检测完成后被重新压回套管，整个过程都不会向外排放气体，避免了向外排放气体造成爆炸的风险，并且，气体被压回套管后，气体喷出携带的少量液体沉积在活塞腔的前腔室内，只需要定期排放即可，不会对外部环境造成污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例处于平常状态时的结构示意图；

图2为本发明实施例处于测试状态时的结构示意图。

附图中，100-外筒体；110-套管接头；120-封堵板；121-喷嘴；122-通道；123-第一安装槽；130-活塞腔；131-前腔室；132-后腔室；140-后盖；141-通气孔；200-微音器；300-电磁驱动件；310-固定环；320-线圈；330-静铁芯；340-动铁芯；350-活塞；351-第二安装槽；352-橡胶封堵块；360-弹簧；400-控制电路板；410-连接孔；420-穿孔；430-螺栓；440-支撑套；500-消音环；510-消音孔；610-排液孔；620-螺丝封堵；630-阀门；700-压力传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种声源油井液面自动监测仪，包括外筒体100、微音器200、电磁驱动件300和控制电路板400。

外筒体100的前端设置有套管接头110，外筒体100内靠近套管接头110的一端设有封堵板120，封堵板120的后侧中心位置设置有喷嘴121，封堵板120内设置有连通喷嘴121和套管接头110的通道122。

微音器200固定于封堵板120的前侧，用于检测从套管内反射回来的次声回波。

电磁驱动件300包括固定环310、线圈320、静铁芯330、动铁芯340、活塞350和弹簧360，固定环310设于封堵板120的后方并固定于外筒体100内，线圈320缠绕于固定环310外，静铁芯330固定插装于固定环310的后部，动铁芯340活动插装于固定环310的前部，封堵板120与固定环310之间的外筒体100内形成活塞腔130，活塞350固定于动铁芯340的前端并适配于活塞腔130内，活塞腔130通过活塞350分为前腔室131和后腔室132，后腔室132与外界连通，弹簧360支撑于固定环310和活塞350之间并套在动铁芯340外。

控制电路板400安装于固定环310的后侧，控制电路板400分别与微音器200和线圈320电连接，具体来说，固定环310的后端设置有若干连接孔410，控制电路板400上对应各连接孔410设置有穿孔420，各连接孔410和穿孔420之间分别通过螺栓430连接，各螺栓430上均套有支撑在控制电路板400和固定环310之间的支撑套440，这样不仅便于安装控制电路板400，而且还有利于散热。

本申请的套管接头110与油井套管和油管之间的环空连通，在平常状态下，参照图1，活塞350在弹簧360的作用下抵紧并堵住喷嘴121的后端，测试时，参照图2，控制电路板400控制线圈320通电，静铁芯330和动铁芯340瞬间磁性吸附，动铁芯340带动活塞350向后移动并打开喷嘴121，活塞350后移的过程中，弹簧360被压缩，活塞腔130后腔室132内的气体向外排出，套管环空内的气体进入活塞腔130的前腔室131，套管环空上端的气体瞬间膨胀产生次声波，次声波通过油管与套管间气体介质向井下传播，当遇到套管接箍、液面障碍物，产生次声回波，通过微音器200检测次声回波从障碍物到声源处所经历的时间，便可计算出声源和障碍物之间的距离，检测完成后，控制电路板400控制线圈320断电，静铁芯330和动铁芯340磁力消失，弹簧360向前推动活塞350复位，活塞腔130后腔室132内的气体被压回套管内，直至活塞350重新堵住喷嘴121。

因此，本申请在检测的过程中，套管内喷出的气体进入活塞腔130的前腔室131，检测完成后被重新压回套管，整个过程都不会向外排放气体，避免了向外排放气体造成爆炸的风险，并且，气体被压回套管后，气体喷出携带的少量液体沉积在活塞腔130的前腔室131内，只需要定期排放即可，不会对外部环境造成污染。

为了便于排放活塞腔130的前腔室131内沉积的液体，外筒体100的底部设置有排液孔610，排液孔610通过螺丝封堵620，排液的时候拧下封堵螺丝打开排液孔610即可。优选地，本实施例中，排液孔610靠近封堵板120设置，套管接头110靠近其前端设置有阀门630，排液时，先对线圈320通电，使得静铁芯330与动铁芯340吸合，再依次关闭阀门630，打开排液孔610，最后对线圈320断电，弹簧360向前推动活塞350，进而通过活塞350将活塞腔130前腔室131内的液体挤出，以确保前腔室131内的液体能够快速、有效地排出。

在一优选的实施例中，固定环310的外周面与外筒体100的内周面之间设有消音环500，消音环500采用消音材料制成，消音环500在周向上分布有多个前后贯穿的消音孔510，在测试过程中，活塞腔130的后腔室132可通过消音孔510分散进气和排气，进气和排气更加均衡、顺畅，同时进气和排气过程中通过消音孔510消音，能够有效降低进气和排气的噪音。更优地，外筒体100的后端设有后盖140，以通过后盖140对外筒体100后部的电磁驱动件300及控制电路板400进行保护，后盖140上设置有通气孔141，以确保后盖140的内部与外界连通。

在一优选的实施例中，封堵板120的前侧还安装有压力传感器700，压力传感器700与控制电路板400电连接，以通过压力传感器700对套管压力进行实时监测。

在一优选的实施例中，封堵板120的后侧中心位置设置有第一安装槽123，喷嘴121嵌入安装于第一安装槽123内，且喷嘴121的后端凸出第一安装槽123，活塞350前侧的中心位置设置有第二安装槽351，第二安装槽351内嵌入安装有橡胶封堵块352，橡胶封堵块352的前端凸出第二安装槽351，活塞350通过橡胶封堵块352与喷嘴121相接，这样不仅可确保能够将喷嘴121堵死，而且在弹簧360驱动活塞350复位时，能够通过橡胶封堵块352进行缓冲，减小对喷嘴121的冲击，可有效避免喷嘴121损坏。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。