一种压裂井筒液位标注的方法技术领域
本发明属于电子信息技术领域，具体是指一种压裂井筒液位标注方法。
背景技术
油气井在试油或生产过程中，由于近井地带有污染（钻井、固井、洗压井过程都会
造成污染）或地层原始渗透率低的原因造成的产量低，都可以通过压裂技术来提高产量。压
裂技术是油气井增产和水井增注的进攻性技术。压裂可以成倍、几十倍甚至成百倍的提高
油气井的产量，是低渗透油气藏和非常规油气藏开发的利器，在油田开发中的低位越来越
重要。
在压裂施工中，压裂液沿缝壁渗滤入地层，改变了地层中原始含油饱和度，使水的
饱度度增加，并产生两相流动，流动阻力加大。毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体流
动阻力增加。如果地层压力不能克服升高的毛细管力，水被束缚在地层中，则出现严重和持
久的水锁。
粘附于孔道壁面的粘土颗粒与压裂液粘土矿物与水为基液的压裂液接触，立即产
生膨胀，使流动孔隙减小。松散接触时分散、剥落，随压裂液滤入地层或沿裂缝运动，在孔喉
处被卡住，形成桥堵，降低渗透率。
在生产过程中滤饼阻碍地层流体向裂缝的流动，并且由于裂缝闭合，支撑剂嵌入，
滤饼占据了部分以至整个支撑剂颗粒之间的孔隙，导致裂缝导流能力大大降低。压裂施工
和裂缝闭合过程的压裂液滤失要导致交联聚合物在裂缝中的浓度升高即浓缩。对高度浓缩
的压裂液，常规破胶剂用量不可能实现破胶降解，将会形成大量残胶，严重影响裂缝导流能
力。
因此，在实际压裂施工过程中，实时监控压裂参数非常重要，并根据获取的参数情
况进行处置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种压裂井筒液位标注的方法，具有进一步提高
现场施工质量，加强现场目视管理。
本发明一种压裂井筒液位标注的方法，按照以下步骤进行：
S1：预设置，包括设置井筒结构参数、设置施工常数及泵注程序、设置施工画面；
S2：采集，采集压裂车和混砂车的信号，包括压裂车输出泵压Pb、排量Q和液体密度ρ；
S3：计算，计算出液柱高度H和液位压Py；
S4：显示，根据不同液体的液位高度H，合成为动态绘制出液量的下深位置。
所述步骤S1中的井筒结构参数包括基本信息、压裂层段层数、水平段、套管程序、
油管程序、井眼轨迹和注入方式，基本信息包括井号、施工单位、完钻井深、井筒结构、完钻
日期、施工日期；注入方式分为油管注入、套管注入和油套合注。
所述施工常数包括液体摩阻系数、渗透率、滤失系数、射孔孔数、泊松比、孔径、杨
氏模量、射孔孔密和井底压力计算，泵注程序包括施工常数、阶段个数、阶段号、阶段名称、
液体类型、排量、液量、砂比、压力和时间。
所述施工画面的主背景画面底色可选，数据字体大小可选，颜色可选，液量柱状图
颜色可选（井筒内的液量颜色根据柱状图颜色对应）；套管和油管的构造图线条颜色根据背
景颜色自动调整，即深色背景调整为白色线条，浅色背景调整为黑色线条。设计液量参数可
以在施工过程中修改，并根据修改后的数值调整柱状图参考值。
所述S2中压裂车输出泵压Pb和排量Q是通过一个带USB接口采集卡采集，所述采集
卡内设置有模数转换模块和频率信号技术模块，压裂车输出4~20mA的电信号，采集卡自带
250Ω的电阻负载转换为1~5V电压，再经模数转换模块输出数字信号压裂车输出泵压Pb，采
集卡的频率信号技术模块可直接获取液体排量Q。
根据注入方式不同，所述S3的液柱高度H计算公式如下：
（1）油管注入，液柱高度H计算公式如（a）所示
![]()
其中，Q为液体的排量，t注入液体的时间，r为油管的内半径，rn+1为第n+1段油管的内半
径，l为油管的深度，ln为n段油管的深度，=0，n为注入液体流经过充满的油管段数；
（2）套管注入，液柱高度H计算公式如（b）所示
![]()
其中，Q为液体的排量，t注入液体的时间，r为油管的内半径，R为套管的内半径，rn+1为
第n+1段油管的内半径，RN+1为第N+1段套管的内半径，l为油管的深度，ln为n段油管的深度，
L为套管的深度，LN+1为N段油管的深度，=0，ln为n段油管的深度，=0，n为注入液体流经过的
油管段数，N为注入液体流经过的套管段数；
（3）油套合注，液柱高度H计算公式如（c）所示
![]()
其中，Q为液体的排量，t注入液体的时间，R为套管的内半径，RN+1为第N+1段套管的内半
径，L为套管的深度，=0，LN为N段油管的深度，N为注入液体流经过的套管段数。
所述液位压计算公式如（d）所示
![]()
其中，Pb为压裂车输出泵压、ρ为液体密度、H为液柱高度、g为重力加速度，μ为液体摩阻
系数。
所述S4中的显示根据预置参数计算，始终套管在外圈，油管在内圈，根据预置的套
管参数和有关参数创建出井筒的结构图。
（1）套管注入，根据排量Q和液柱高度H，动态绘制出液量的下深位置，液量颜色只
在套管内显示，油管为空。
（2）油管注入，根据排量Q和液柱高度H，动态绘制出液量的下深位置，液量颜色只
在油管内显示，套管为空。
（3）油套合注，根据排量Q和液柱高度H，动态绘制出液量的下深位置，液量颜色在
油管和套管内都显示。
井筒结构的起始点为0，终止点为预置的完钻井深。
本发明具有的有益效果：本发明提供的标注方法适用于多种井筒结构，直井、斜
井、水平井等；根据井深结构表，创建井筒结构，模拟实现实际井筒的显示效果；通过井筒剖
面图，可以实时观察到液体在井筒中流向位置，各阶段液体可自定义用不同颜色进行区分
标识；具备预置液量和实时实施液量对比柱状图，便于现场指挥了解各阶段液量注入情况；
由于施工过程中液量会随时变更，要求预置液量在施工过程中可以随时更改，操作简捷；压
裂现场采用动态液位推进显示，直观明了，提高了现场施工质量，创新了现场目视管理，适
用各石油井下特种作业，成为在线管理健康监控的革新手段。
附图说明
以下结合附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详
细说明。
图1为本发明的预设置井筒参数页面显示图。
图2为本发明的预设置施工常数及泵注程序的页面显示图。
图3为本发明的井筒结构示意图。
图4为本发明页面显示图。
具体实施方式
本发明提供一种压裂井筒液位标注的方法，具有进一步提高现场施工质量，加强
现场目视管理，它以下步骤进行：
S1：预设置，包括设置井筒结构参数、设置施工常数及泵注程序、设置施工画面；
所述井筒结构参数包括基本信息、压裂层段层数、水平段、套管程序、油管程序、井眼轨
迹和注入方式，基本信息包括井号、施工单位、完钻井深、井筒结构、完钻日期、施工日期；注
入方式分为油管注入、套管注入和油套合注。
所述施工常数包括液体摩阻系数、渗透率、滤失系数、射孔孔数、泊松比、孔径、杨
氏模量、射孔孔密和井底压力计算，泵注程序包括施工常数、阶段个数、阶段号、阶段名称、
液体类型、排量、液量、砂比、压力和时间。
所述施工画面的主背景画面底色可选，数据字体大小可选，颜色可选，液量柱状图
颜色可选（井筒内的液量颜色根据柱状图颜色对应）；套管和油管的构造图线条颜色根据背
景颜色自动调整，即深色背景调整为白色线条，浅色背景调整为黑色线条。设计液量参数可
以在施工过程中修改，并根据修改后的数值调整柱状图参考值。
S2：采集，采集压裂车和混砂车的信号，包括压裂车输出泵压Pb、排量Q和液体密度
ρ；
所述S2中压裂车输出泵压Pb和排量Q是通过一个带USB接口采集卡采集，所述采集卡内
设置有模数转换模块和频率信号技术模块，压裂车输出4~20mA的电信号，采集卡自带250Ω
的电阻负载转换为1~5V电压，再经模数转换模块输出数字信号压裂车输出泵压Pb，采集卡
的频率信号技术模块可直接获取液体排量Q。
S3：计算，计算出液柱高度H和液位压Py；
根据注入方式不同，所述S3的液柱高度H计算公式如下：
（1）油管注入，液柱高度H计算公式如（a）所示
![]()
其中，Q为液体的排量，t注入液体的时间，r为油管的内半径，rn+1为第n+1段油管的内半
径，l为油管的深度，ln为n段油管的深度，=0，n为注入液体流经过充满的油管段数；
（2）套管注入，液柱高度H计算公式如（b）所示
![]()
其中，Q为液体的排量，t注入液体的时间，r为油管的内半径，R为套管的内半径，rn+1为
第n+1段油管的内半径，RN+1为第N+1段套管的内半径，l为油管的深度，ln为n段油管的深度，
L为套管的深度，LN+1为N段油管的深度，=0，ln为n段油管的深度，=0，n为注入液体流经过的
油管段数，N为注入液体流经过的套管段数；
（3）油套合注，液柱高度H计算公式如（c）所示
![]()
其中，Q为液体的排量，t注入液体的时间，R为套管的内半径，RN+1为第N+1段套管的内半
径，L为套管的深度，=0，LN为N段油管的深度，N为注入液体流经过的套管段数。
所述液位压Py计算公式如（d）所示
![]()
其中，Pb为压裂车输出泵压、ρ为液体密度、H为液柱高度、g为重力加速度，μ为液体摩阻
系数。
S4：显示，根据不同液体的液位高度H，合成为动态绘制出液量的下深位置。
所述显示根据预置参数计算，始终套管在外圈，油管在内圈，根据预置的套管参数
和有关参数创建出井筒的结构图。
（1）套管注入，根据排量Q和液柱高度H，动态绘制出液量的下深位置，液量颜色只
在套管内显示，油管为空。
（2）油管注入，根据排量Q和液柱高度H，动态绘制出液量的下深位置，液量颜色只
在油管内显示，套管为空。
（3）油套合注，根据排量Q和液柱高度H，动态绘制出液量的下深位置，液量颜色在
油管和套管内都显示。
井筒结构的起始点为0，终止点为预置的完钻井深。
本发明所举实施方式或者实施例对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所举实施方式或者实施例仅为本发明的优选实施方式而已，
并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、
改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。