CN101567245B - 井下套管消磁器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田生产中消除井下套管剩磁的装置及其使用方法，是一种井下套管消磁器及其使用方法。该井下套管消磁器，其包括壳体、承载电缆、上接头和下接头；在壳体内固定安装有消磁线圈，壳体的上端与上接头的下端连接在一起，壳体的下端与下接头的上端连接在一起；承载电缆的电输出端与消磁线圈的输入端电连接在一起，承载电缆的电输入端与消磁电源的输出端电连接在一起，壳体随承载电缆能通过地面上的升降装置下入地面下的套管内或从套管内吊出。本发明结构合理而紧凑，使用方便，由于其在下行过程中能消除井下套管的剩磁，在上行过程中能进行节箍仪器信号的测量，从而保证了测井工作得以顺利进行，因此极大地提高了测井工作的工作效率。

Description

井下套管消磁器及其使用方法

一、技术领域

本发明涉及油田生产中消除井下套管剩磁的装置及其使用方法，是一种井下套管消磁器及其使用方法。

二、背景技术

油田生产中大量使用的套管虽然出厂时都作了无磁处理，但在现场作业过程中，由于各种原因，导致套管上会产生剩磁，剩磁累积到一定强度时，会磁化测井电缆，导致磁记号无法识别，使测井工作无法进行，严重地影响了油田的正常生产。

消磁技术是一项成熟的技术，各行各业应用的比较广泛。但目前现有的消磁器都是从外向里消磁，即将待消磁物件置于消磁器内部，消磁时间很短，消磁对象孤立，对消磁能量要求不高，对消磁环境也不作任何要求，在常温、常压下都可以。

油田井下套管深埋于地面以下，长达数千米，套管内充满导电液体。消磁器本身必须能够承受高温、高压、导电液体的影响，还必须在密封状态下工作。基于这些因素，国内尚无能够进行井下套管消磁的技术。

三、发明内容

本发明提供了一种井下套管消磁器及其使用方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决套管上的剩磁无法消除的问题，结构合理而紧凑，使用方便。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：种井下套管消磁器，其包括壳体、承载电缆、上接头和下接头；在壳体内固定安装有消磁线圈，壳体的上端与上接头的下端连接在一起，壳体的下端与下接头的上端连接在一起；承载电缆的电输出端与消磁线圈的输入端电连接在一起，承载电缆的电输入端与消磁电源的输出端电连接在一起，承载电缆的下端与上接头固定连接在一起，壳体随承载电缆能通过地面上的升降装置下入地面下的套管内或从地面下的套管内吊出。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述下接头的下端可与节箍仪器固定连接在一起，还包括转换电路；承载电缆包括消磁/测井电缆和控制电缆；该转换电路包括交流电源、消磁/测井电路和控制电路，消磁/测井电路包括调压器、升压器、消磁/测井电缆、继电器、消磁线圈和节箍仪器，调压器和升压器构成消磁电源，该继电器有二对相对应的常闭触头和常开触头；调压器、升压器、消磁/测井电缆、继电器的二对常闭触头和消磁线圈的电输入端依序电串接在一起构成消磁电路，消磁/测井电缆、继电器的二对常开触头和节箍仪器的电输入端依序电串接在一起构成节箍信号检测电路，或者，调压器、升压器、消磁/测井电缆、继电器的二对常开触头和消磁线圈的电输入端依序电串接在一起构成消磁电路，消磁/测井电缆、继电器的二对常闭触头和节箍仪器的电输入端依序电串接在一起构成节箍信号检测电路；控制电路包括变压器、整流桥堆、控制开关、控制电缆和继电器的控制线圈，整流桥堆的正极输出端、控制开关、控制电缆和继电器控制线圈正极输入端依序电串接在一起，整流桥堆的负极输入端、控制电缆和继电器控制线圈负极输出端依序电串接在一起。

上述承载电缆可采用七芯承荷测井电缆，该七芯承荷测井电缆内有七根导线、外包钢丝即缆铠，该七根导线包括第一缆芯、第二缆芯、第三缆芯、第四缆芯、第五缆芯、第六缆芯、第七缆芯，第一缆芯、第二缆芯、第三缆芯、第四缆芯、第五缆芯、第六缆芯构成消磁/测井电缆，第七缆芯和缆铠构成控制电缆，继电器有三个；继电器的三个控制线圈相互电并联在一起即三个控制线圈正极输入端电连接在一起、三个控制线圈负极输出端电连接在一起，整流桥堆的正极输出端、控制开关、第七缆芯和继电器控制线圈正极输入端依序电串接在一起，整流桥堆的负极输入端、缆铠和继电器控制线圈负极输出端依序电串接在一起；升压器的电输出端通过三组缆芯分别与三个继电器触头的电输入端电连接在一起，三个继电器常闭触头的电输出端与消磁线圈的电输入端电连接在一起，三个继电器常开触头的电输出端与节箍仪器的电输入端电连接在一起，或者，三个继电器常开触头的电输出端与消磁线圈的电输入端电连接在一起，三个继电器常闭触头的电输出端与节箍仪器的电输入端电连接在一起。

上述七芯承荷测井电缆可采用三根缆芯一组，共六根缆芯两组传送，三个继电器安装在上接头内。

上述升降装置可包括吊车、天滑轮、地滑轮和消磁/测井的地面设备，吊车吊住天滑轮，地滑轮安装在地面或固定架上，承载电缆一端与消磁/测井的地面设备相连，承载电缆另一端经过地滑轮和天滑轮后与上接头相连，该消磁/测井的地面设备包括交流电源、调压器、升压器、变压器、整流桥堆和开关。

上述消磁线圈可包括长条形铁芯和漆包线，在长条形铁芯的两端分别有引导磁靴，在长条形铁芯和引导磁靴上有漆层，在长条形铁芯的漆层上绕制有漆包线。

上述长条形铁芯可包括硅钢片，由一百二十片的硅钢片依序固定叠加在一起形成长条形铁芯，每片硅钢片的长度为八百四十毫米，每片硅钢片的厚度为零点五毫米，硅钢片的宽度为三十毫米至六十毫米。

上述壳体上有不少于一个的长孔，长孔的轴线与壳体轴线相平行，壳体采用无磁钢，消磁线圈被密封在壳体内。

上述消磁线圈通过橡胶袋密封在壳体内。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：上述井下套管消磁器的使用方法按下述步骤进行：首先通过升降装置将承载电缆和壳体下至地面以下的套管内，在下行过程中，通过控制开关和继电器使消磁线圈进入消磁工作状态，从而完成对井下套管的消磁；在上行过程中，通过控制开关和继电器使节箍仪器进入检测工作状态，从而进行检测工作。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，由于其在下行过程中能消除井下套管的剩磁，在上行过程中能进行节箍仪器信号的测量，从而保证了测井工作得以顺利进行，因此极大地提高了测井工作的工作效率。

四、附图说明

附图1为本发明的工作状态示意图。附图2为本发明中壳体的主视剖视结构示意图。

附图3为附图2的A-A向剖视结构示意图。附图4为本发明中壳体内部结构示意图。

附图5为本发明中转换电路在地面上的电路示意图。附图6为本发明中转换电路的控制电路示意图。

附图7为本发明中消磁线圈的主视结构示意图。附图8为附图7的俯视结构示意图。

附图9为本发明中采用七芯承荷测井电缆的转换电路的控制电路示意图。

附图中的编码分别为：1为壳体，2为承载电缆，3为上接头，4为下接头，5为消磁线圈，6为节箍仪器，7为交流电源，8为调压器，9为升压器，10为变压器，11为整流桥堆，12为控制开关，13为第一缆芯，14为第二缆芯，15为第三缆芯，16为第四缆芯，17为第五缆芯，18为第六缆芯，19为第七缆芯，20为缆铠，21为漆包线，22为引导磁靴，23为套管，24为第一继电器的第一常闭触头，25为第一继电器的第一常开触头，26为第二继电器的第一常闭触头，27为第二继电器的第一常开触头，28为第三继电器的第一常闭触头，29为第三继电器的第一常开触头，30为第一继电器的线圈，31为第二继电器的线圈，32为第三继电器的线圈，33为长孔，34为长条形铁芯；35为吊车，36为天滑轮，37为地滑轮，38为消磁/测井的地面设备，39为继电器，40为转换电路在地面上的电路，41为第一继电器的第二常闭触头，42为第二继电器的第二常闭触头，43为第三继电器的第二常闭触头，44为第一继电器的第二常开触头，45为第二继电器的第二常开触头，46为第三继电器的第二常开触头。

五、具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、4和5所示，该井下套管消磁器包括壳体1、承载电缆2、上接头3和下接头4；在壳体1内固定安装有消磁线圈5，壳体1的上端与上接头3的下端连接在一起，壳体1的下端与下接头4的上端连接在一起；承载电缆2的电输出端与消磁线圈5的输入端电连接在一起，承载电缆2的电输入端与消磁电源的输出端电连接在一起，承载电缆2的下端与上接头3固定连接在一起，壳体1随承载电缆2能通过地面上的升降装置下入地面下的套管23内或从地面下的套管23内吊出。这样，地面上的消磁电源通过承载电缆2将工频电能输送到壳体1的消磁线圈5上，消磁线圈5将电能变换成交变电磁能，并在消磁线圈5周围形成一定强度的交变磁场，使套管23置于交变电磁场中，由于套管23的磁导率远远大于空气、壳体和地层的磁导率，本发明的外磁场几乎全部通过套管23而构成磁路，套管23中的磁畴随本发明的磁场交替变换取向而被消磁。对于套管23的某小段，在消磁过程中本发明由远及近直至通过，外磁场从无到有直至最强，套管23中的磁场完全被外磁场控制，随之变化，然后消磁器又由近及远渐渐离去，外磁场由强变弱直至消失，套管23中的磁场随之亦然，从而实现消磁。

可根据实际需要，对上述井下套管消磁器作进一步优化或/和改进：

如附图1、4、5和6所示，下接头4的下端与节箍仪器6固定连接在一起，还包括转换电路；承载电缆2包括消磁/测井电缆和控制电缆；该转换电路包括交流电源7、消磁/测井电路和控制电路，消磁/测井电路包括调压器8、升压器9、消磁/测井电缆、继电器、消磁线圈5和节箍仪器6，调压器8和升压器9构成消磁电源，该继电器有二对相对应的常闭触头和常开触头；调压器8、升压器9、消磁/测井电缆、继电器的二对常闭触头和消磁线圈5的电输入端依序电串接在一起构成消磁电路，消磁/测井电缆、继电器的二对常开触头和节箍仪器6的电输入端依序电串接在一起构成节箍信号检测电路，或者，可将继电器的常闭触头与常开触头对调使用，即：调压器、升压器、消磁/测井电缆、继电器的二对常开触头和消磁线圈的电输入端依序电串接在一起构成消磁电路，消磁/测井电缆、继电器的二对常闭触头和节箍仪器的电输入端依序电串接在一起构成节箍信号检测电路；控制电路包括变压器10、整流桥堆11、控制开关12、控制电缆和继电器的控制线圈，整流桥堆11的正极输出端、控制开关12、控制电缆和继电器控制线圈正极输入端依序电串接在一起，整流桥堆11的负极输入端、控制电缆和继电器控制线圈负极输出端依序电串接在一起。转换电路在地面上的电路40包括调压器8、升压器9、变压器10、整流桥堆11、控制开关12。这样，通过转换电路在地面上的电路40中控制开关12就可根据需要使本发明井下套管消磁器在消磁与检测两者功能之间进行转换，操作非常方便。

为了进一步提高本发明的性能，如附图1、5、6和9所示，承载电缆2采用七芯承荷测井电缆(在本发明中，承载电缆2也可采用其它现有公知的技术)，该七芯承荷测井电缆内有七根导线、外包钢丝即缆铠20，该七根导线包括第一缆芯13、第二缆芯14、第三缆芯15、第四缆芯16、第五缆芯17、第六缆芯18、第七缆芯19，第一缆芯13、第二缆芯14、第三缆芯15、第四缆芯16、第五缆芯17、第六缆芯18构成消磁/测井电缆，第七缆芯和缆铠20构成控制电缆，继电器39有三个；继电器39的三个控制线圈相互电并联在一起即三个控制线圈正极输入端电连接在一起、三个控制线圈负极输出端电连接在一起，整流桥堆11的正极输出端、控制开关12、第七缆芯19和继电器控制线圈正极输入端依序电串接在一起，整流桥堆11的负极输入端、缆铠20和继电器控制线圈负极输出端依序电串接在一起；升压器9的电输出端通过三组缆芯分别与三个继电器触头的电输入端电连接在一起，三个继电器常闭触头的电输出端与消磁线圈5的电输入端电连接在一起，三个继电器常开触头的电输出端与节箍仪器6的电输入端电连接在一起，具体的电连接关系如下：第一缆芯13的电输出端与第一继电器的第一电输入端电连接，第三缆芯15的电输出端与第二继电器的第一电输入端电连接，第五缆芯17的电输出端与第三继电器的第一电输入端电连接，第一继电器的第一常闭触头24、第二继电器的第一常闭触头26和第三继电器的第一常闭触头28的电输出端与消磁线圈5的第一电输入端电连接在一起，第一继电器的第一常开触头25、第二继电器的第一常开触头27和第三继电器的第一常开触头29的电输出端与节箍仪器6的第一电输入端电连接在一起，第二缆芯14的电输出端与第一继电器的第二电输入端电连接，第四缆芯16的电输入端与第二继电器的第二电输入端电连接，第六缆芯18的电输出端与第三继电器的第二电入出端电连接，第一继电器的第二常闭触头41、第二继电器的第二常闭触头42和第三继电器的第二常闭触头43的电输出端与消磁线圈5的第二电输入端电连接在一起，第一继电器的第二常开触头44、第二继电器的第二常开触头45和第三继电器的第二常开触头46的电输出端与节箍仪器6的第二电输入端电连接在一起；或者，三个继电器39常开触头的电输出端与消磁线圈5的电输入端电连接在一起，三个继电器39常闭触头的电输出端与节箍仪器6的电输入端电连接在一起。这样，当本发明在套管23内上行、测井电缆要用于节箍仪器信号测量时，通过转换电路的转换，控制开关12将测井电缆切换到节箍仪器6上，节箍仪器信号通过承载电缆进入测井地面系统进行采集。

如附图6所示，七芯承荷测井电缆采用三根缆芯一组，共六根缆芯两组传送，三个继电器39安装在上接头内，这样有利于减小电缆损耗。

如附图1所示，升降装置可包括吊车35、天滑轮36、地滑轮37和消磁/测井的地面设备38，吊车35吊住天滑轮36，地滑轮37安装在地面或固定架上，承载电缆2一端与消磁/测井的地面设备38相连，承载电缆2另一端经过地滑轮37和天滑轮36后与上接头3相连，该消磁/测井的地面设备38包括交流电源7、调压器8、升压器9、变压器10、整流桥堆11和控制开关12。升降装置还可采用现有公知的测井用升降装置。

如附图4、7和8所示，消磁线圈5包括长条形铁芯34和漆包线21，在长条形铁芯34的两端分别有引导磁靴22，在长条形铁芯34和引导磁靴22上有漆层，在长条形铁芯34的漆层上绕制有漆包线21。

如附图7和8所示，为了减小涡流，长条形铁芯34包括硅钢片，不少于一百二十片的硅钢片依序固定叠加在一起形成长条形铁芯，每片硅钢片的长度为八百四十毫米，每片硅钢片的厚度为零点五毫米。

如附图2至3所示，为了减少壳体1对磁场的屏蔽，壳体1上有不少于一个的长孔33，长孔33的轴线与壳体1轴线相平行，壳体1采用无磁钢，消磁线圈5被密封在壳体1内，消磁线圈5可通过橡胶袋密封在壳体内。

上述本发明井下套管消磁器的使用方法按下述步骤进行：首先通过升降装置将承载电缆2和壳体1下至地面以下的套管23内，在下行过程中，通过控制开关12和继电器使消磁线圈5进入消磁工作状态，从而完成对井下套管23的消磁；在上行过程中，通过控制开关12和继电器使节箍仪器6进入检测工作状态，从而进行检测工作。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本发明最佳实施例的使用过程如下：如附图1至9所示，首先通过地面的升降装置将承载电缆2和有消磁线圈5的壳体1下至套管23内，在下行过程中，需要进行消磁工作，这时交流电源7给调压器8提供220伏特的电压，调压器8的输出送到升压器9，升压器9将电压提升到600±20伏特。为了减小电缆损耗，采用三根电缆一组，共六根电缆两组传送600±20伏特的消磁电压，当第七缆芯19置低电位时，三个继电器不动作，第一缆芯13至第六缆芯18接至三个继电器的常闭端，第一缆芯13、第三缆芯15、第三缆芯17短接和消磁线圈5的输入端电相连，第二缆芯14、第四缆芯16、第六缆芯18短接和消磁线圈5的输出端电相连完成消磁功能；节箍仪器6信号的采集是在壳体1上行过程中进行，这时，交流电源7给变压器10提供220伏特的电压，变压器10输出给整流桥堆11，整流桥堆11输出直流电压，这个直流电压作为控制信号通过控制开关12控制转换电路，完成消磁和整流桥堆信号采集功能的转换，这时第七缆芯19置高电位，三个继电器动作，第一缆芯13至第六缆芯18接至三个继电器的常开端，这样，就将六根缆芯与消磁线圈5之间的连接断开，第一缆芯13至第六缆芯18直接连接到壳体1下的节箍仪器6上。即可进行节箍仪器6信号的采集。

通过对7寸套管进行消磁实验，结果如下：

励磁电压(V即伏)	630	630
			励磁电流(A即安培)	1.2	1.2
消磁前强度(Gs即高斯)	107	105
			消磁后强度(Gs即高斯)	15	13

从上述表可知：在消磁后，套管剩磁值小于20高斯，这样就使节箍仪器6能进行正常的检测工作。

Claims (9)

1.一种井下套管消磁器，其特征在于包括壳体、承载电缆、上接头和下接头；在壳体内固定安装有消磁线圈，壳体的上端与上接头的下端连接在一起，壳体的下端与下接头的上端连接在一起；承载电缆的电输出端与消磁线圈的输入端电连接在一起，承载电缆的电输入端与消磁电源的输出端电连接在一起，承载电缆的下端与上接头固定连接在一起，壳体随承载电缆能通过地面上的升降装置下入地面下的套管内或从地面下的套管内吊出；其中，下接头的下端与节箍仪器固定连接在一起，还包括转换电路；承载电缆包括消磁/测井电缆和控制电缆；该转换电路包括交流电源、消磁/测井电路和控制电路，消磁/测井电路包括调压器、升压器、消磁/测井电缆、继电器、消磁线圈和节箍仪器，调压器和升压器构成消磁电源，该继电器有二对相对应的常闭触头和常开触头；调压器、升压器、消磁/测井电缆、继电器的二对常闭触头和消磁线圈的电输入端依序电串接在一起构成消磁电路，消磁/测井电缆、继电器的二对常开触头和节箍仪器的电输入端依序电串接在一起构成节箍信号检测电路，或者，调压器、升压器、消磁/测井电缆、继电器的二对常开触头和消磁线圈的电输入端依序电串接在一起构成消磁电路，消磁/测井电缆、继电器的二对常闭触头和节箍仪器的电输入端依序电串接在一起构成节箍信号检测电路；控制电路包括变压器、整流桥堆、控制开关、控制电缆和继电器的控制线圈，整流桥堆的正极输出端、控制开关、控制电缆和继电器控制线圈正极输入端依序电串接在一起，整流桥堆的负极输入端、控制电缆和继电器控制线圈负极输出端依序电串接在一起。

2.根据权利要求1所述的井下套管消磁器，其特征在于承载电缆采用七芯承荷测井电缆，该七芯承荷测井电缆内有七根导线、外包钢丝即缆铠，该七根导线包括第一缆芯、第二缆芯、第三缆芯、第四缆芯、第五缆芯、第六缆芯、第七缆芯，第一缆芯、第二缆芯、第三缆芯、第四缆芯、第五缆芯、第六缆芯构成消磁/测井电缆，第七缆芯和缆铠构成控制电缆，继电器有三个；继电器的三个控制线圈相互电并联在一起即三个控制线圈正极输入端电连接在一起、三个控制线圈负极输出端电连接在一起，整流桥堆的正极输出端、控制开关、第七缆芯和继电器控制线圈正极输入端依序电串接在一起，整流桥堆的负极输入端、缆铠和继电器控制线圈负极输出端依序电串接在一起；升压器的电输出端通过三组缆芯分别与三个继电器触头的电输入端电连接在一起，三个继电器常闭触头的电输出端与消磁线圈的电输入端电连接在一起，三个继电器常开触头的电输出端与节箍仪器的电输入端电连接在一起，或者，三个继电器常开触头的电输出端与消磁线圈的电输入端电连接在一起，三个继电器常闭触头的电输出端与节箍仪器的电输入端电连接在一起。

3.根据权利要求2所述的井下套管消磁器，其特征在于七芯承荷测井电缆采用三根缆芯一组，共六根缆芯两组传送，三个继电器安装在上接头内。

4.根据权利要求1或2或3所述的井下套管消磁器，其特征在于升降装置包括吊车、天滑轮、地滑轮和消磁/测井的地面设备，吊车吊住天滑轮，地滑轮安装在地面或固定架上，

该消磁/测井的地面设备包括交流电源、调压器、升压器、变压器、整流桥堆和开关。

5.根据权利要求4所述的井下套管消磁器，其特征在于消磁线圈包括长条形铁芯和漆包线，在长条形铁芯的两端分别有引导磁靴，在长条形铁芯和引导磁靴上有漆层，在长条形铁芯的漆层上绕制有漆包线。

6.根据权利要求5所述的井下套管消磁器，其特征在于长条形铁芯包括硅钢片，由一百二十片的硅钢片依序固定叠加在一起形成长条形铁芯，每片硅钢片的长度为八百四十毫米，每片硅钢片的厚度为零点五毫米，硅钢片的宽度为三十毫米至六十毫米。

7.根据权利要求6所述的井下套管消磁器，其特征在于壳体上有不少于一个的长孔，长孔的轴线与壳体轴线相平行，壳体采用无磁钢，消磁线圈被密封在壳体内。

8.根据权利要求7所述的井下套管消磁器，其特征在于消磁线圈通过橡胶袋密封在壳体内。

9.一种根据权利要求1或2或3所述的井下套管消磁器的使用方法，其特征在于首先通过升降装置将承载电缆和壳体下至地面以下的套管内，在下行过程中，通过控制开关和继电器使消磁线圈进入消磁工作状态，从而完成对井下套管的消磁；在上行过程中，通过控制开关和继电器使节箍仪器进入检测工作状态，从而进行检测工作。

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