CN112824649A - 检测系统及具有其的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测系统及具有其的检测方法，检测系统用于对油井中的套管进行检测，检测系统包括：第一检测机构，第一检测机构用于测量套管的内径；第二检测机构，第二检测机构与第一检测机构连接，第二检测机构用于测量套管的管壁厚度；控制器，控制器与第一检测机构和第二检测机构均连接，以分别接收第一检测机构的检测信息和第二检测机构的检测信息，并根据接收的第一检测机构的检测信息和第二检测机构的检测信息计算套管上各个位置处的套管的内径尺寸和套管的管壁厚度尺寸，本申请的检测系统解决了现有技术中的油田的油井中的套管不方便检测的问题。

Description

检测系统及具有其的检测方法

技术领域

本发明涉及能源技术领域，具体而言，涉及一种检测系统及具有其的检测方法。

背景技术

目前，国内油田开发常用的井身结构为二开结构，油层套管外的水泥返高一般未返至上一级套管内，因此，水泥返高上部的套管就裸露在完井液内。完井液和未被水泥封固的地层内的流体就会和套管发生电化学反应，造成套管外壁发生不同程度的电化学腐蚀和垢下腐蚀，最终造成套管穿孔影响油田开发效果甚至造成环境污染等事故。

近几年随着环保法的实行，井筒安全性越来越得到重视。目前，对套管腐蚀壁厚减薄的现象主要是采用电磁法检测套管测厚，用多臂井径仪测试套管内径变化。

电磁法检测是利用套管在电磁作用下呈现出来的电学和磁学性质，根据电磁感应原理来检测井下套管的技术状况。电磁法检测可确定套管的厚度、裂缝、变形、错断、内外壁腐蚀及射孔质量，是目前最广泛应用的套管损坏检测技术之一。

多臂井径成像测井仪通过测量油管或套管的内径，可以很直观地反应出油管或套管的损伤状况。它有多个井径探测臂，分别测量圆周多个方位的井径值，横向分辨率高，可以详细了解井下套管的损伤状况。

现场进行套管损伤检测时，由于现场井况的复杂，电磁测厚仪器和多臂井径仪现场测试结果不理想，再加上两套仪器各自有独立的解释软件，造成测试结果无法叠加只能相互参照，电磁测厚测试失去意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种检测系统及具有其的检测方法，以解决现有技术中的油田的油井中的套管不方便检测的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种检测系统，用于对油井中的套管进行检测，检测系统包括：第一检测机构，第一检测机构用于测量套管的内径；第二检测机构，第二检测机构与第一检测机构连接，第二检测机构用于测量套管的管壁厚度；控制器，控制器与第一检测机构和第二检测机构均连接，以分别接收第一检测机构的检测信息和第二检测机构的检测信息，并根据接收的第一检测机构的检测信息和第二检测机构的检测信息计算套管上各个位置处的套管的内径尺寸和套管的管壁厚度尺寸。

进一步地，检测系统还包括：驱动机构，驱动机构与第一检测机构和/或第二检测机构连接，以用于驱动第一检测机构和第二检测机构沿套管的延伸方向移动，以对套管上的各个位置进行检测。

进一步地，检测系统还包括：定位机构，定位机构与驱动机构、第一检测机构和第二检测机构中的至少一个连接，以使第一检测机构和第二检测机构沿套管的中心轴位置进行移动。

进一步地，驱动机构包括电缆，第一检测机构和第二检测机构均设置在电缆上，定位机构包括：第一定位组件，第一定位组件设置在第一检测机构远离第二检测机构一侧的电缆的绳段上；第二定位组件，第二定位组件设置在第二检测机构远离第一检测机构一侧的电缆的绳段上。

进一步地，第一定位组件和第二定位组件均为环形结构，第一定位组件和第二定位组件均通过环形结构的内侧与电缆连接，并通过环形结构的外侧与套管的内壁抵接，以使电缆位于套管的中心轴处。

进一步地，检测系统还包括：陀螺测斜仪，陀螺测斜仪设置在第一检测机构和/或第二检测机构上，陀螺测斜仪与控制器连接，陀螺测斜仪用于测量第一检测机构和/或第二检测机构的位置坐标信息，并将测量的位置坐标信息传递给控制器。

进一步地，第一检测机构包括多个第一检测部，多个第一检测部沿套管的周向方向间隔地设置，第一检测部包括第一检测组件和第一伸缩组件，第一伸缩组件穿过套管的中心轴，第一伸缩组件的两端分别与套管的内壁相抵接，第一检测组件通过检测第一伸缩组件的两端的位移变化以检测套管的内径尺寸。

进一步地，第二检测机构包括多个第二检测部，多个第二检测部沿周向方向上间隔地设置，以分别检测套管上的不同位置处的管壁厚度尺寸。

根据本发明的另一方面，提供了一种检测方法，采用上述的检测系统进行检测，检测方法包括：

步骤S10：标定套管的内径尺寸和套管的管壁厚度尺寸，并将标定的内径尺寸和管壁厚度尺寸输入控制器；

步骤S20：将第一检测机构和第二检测机构放入套管的底部，使第一检测机构和第二检测机构从套管的底部向上移动以对套管进行检测；

步骤S30：第一检测机构将检测到的内径尺寸传递给控制器，第二检测机构将检测到的管壁厚度尺寸传递给控制器；

步骤S40：控制器接收内径尺寸和管壁厚度尺寸，并根据内径尺寸和管壁厚度尺寸确定套管内各个位置的内径尺寸和管壁厚度尺寸；

步骤S50：控制器将各个位置处的内径尺寸与标定的内径尺寸进行比较，和/或控制器将各个位置处的管壁厚度尺寸与标定内径尺寸管壁厚度尺寸进行比较，以根据比较结果判断套管是否有缺陷。

进一步地，在步骤S20之前，检测方法还包括：

步骤S11：将驱动机构、第一检测机构和第二检测机构中的至少一个与定位机构进行连接，以使第一检测机构和第二检测机构始终沿套管的中心轴位置进行移动。

应用本发明的技术方案的检测系统主要应用于对油田上埋设的竖直套管进行检测，该检测系统包括控制器、第一检测机构和第二检测机构，第一检测机构用于测量套管各个位置处的内径，第二检测机构用于测量套管各个位置处的壁厚，控制器接收第一检测机构和第二检测机构的数据，并对应各个位置处的内径和壁厚数据，通过与预先设定的套管的内径和壁厚作比较，以使人们直观的看到套管的各个位置处是否有异常，以及时进行处理，解决了现有技术中的油田的油井中的套管不方便检测的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的检测系统的实施例的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、套管；20、第一检测机构；30、第二检测机构；40、电缆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种检测系统，用于对油井中的套管10进行检测，请参考图1所示，检测系统包括：第一检测机构20，第一检测机构20用于测量套管10的内径；第二检测机构30，第二检测机构30与第一检测机构20连接，第二检测机构30用于测量套管10的管壁厚度；控制器，控制器与第一检测机构20和第二检测机构30均连接，以分别接收第一检测机构20的检测信息和第二检测机构30的检测信息，并根据接收的第一检测机构20的检测信息和第二检测机构30的检测信息计算套管10上各个位置处的套管10的内径尺寸和套管10的管壁厚度尺寸。

本发明中的检测系统主要应用于对油田上埋设的竖直套管进行检测，该检测系统包括控制器、第一检测机构和第二检测机构，第一检测机构用于测量套管各个位置处的内径，第二检测机构用于测量套管各个位置处的壁厚，控制器接收第一检测机构和第二检测机构的数据，并对应各个位置处的内径和壁厚数据，通过与预先设定的套管的内径和壁厚作比较，以使人们直观的看到套管的各个位置处是否有异常，以及时进行处理，解决了现有技术中的油田的油井中的套管不方便检测的问题。

优选地，第一检测机构为井径测量仪，第二检测机构为电磁测厚仪。

检测系统还包括：驱动机构，驱动机构与第一检测机构20和/或第二检测机构30连接，以用于驱动第一检测机构20和第二检测机构30沿套管10的延伸方向移动，以对套管10上的各个位置进行检测。

检测系统还包括：定位机构，定位机构与驱动机构、第一检测机构20和第二检测机构30中的至少一个连接，以使第一检测机构20和第二检测机构30沿套管10的中心轴位置进行移动。

驱动机构包括电缆40，第一检测机构20和第二检测机构30均设置在电缆40上，定位机构包括：第一定位组件，第一定位组件设置在第一检测机构20远离第二检测机构30一侧的电缆40的绳段上；第二定位组件，第二定位组件设置在第二检测机构30远离第一检测机构20一侧的电缆40的绳段上。

第一定位组件和第二定位组件均为环形结构，第一定位组件和第二定位组件均通过环形结构的内侧与电缆40连接，并通过环形结构的外侧与套管10的内壁抵接，以使电缆40位于套管10的中心轴处。

检测系统还包括：陀螺测斜仪，陀螺测斜仪设置在第一检测机构20和/或第二检测机构30上，陀螺测斜仪与控制器连接，陀螺测斜仪用于测量第一检测机构20和/或第二检测机构30的位置坐标信息，并将测量的位置坐标信息传递给控制器。

第一检测机构20包括多个第一检测部，多个第一检测部沿套管10的周向方向间隔地设置，第一检测部包括第一检测组件和第一伸缩组件，第一伸缩组件穿过套管10的中心轴，第一伸缩组件的两端分别与套管10的内壁相抵接，第一检测组件通过检测第一伸缩组件的两端的位移变化以检测套管10的内径尺寸。

优选地，第一检测组件为位移传感器，第一伸缩组件为机械臂，机械臂的两端设有伸缩弹簧，位移传感器检测伸缩弹簧的伸缩位移来判断此处套管的内径。

第二检测机构30包括多个第二检测部，多个第二检测部沿周向方向上间隔地设置，以分别检测套管10上的不同位置处的管壁厚度尺寸。

优选的，第二检测部为测厚传感器。

优选地，电缆还分别与第一检测机构和第二检机构连接，以用于向第一检测机构和第二检测机构供电。

此外，本申请的第一检测机构还包括第一驱动组件，第一驱动组件分别与多个第一伸缩组件连接，以同时驱动多个第一伸缩组件做伸缩运动。

本发明还提供了一种检测方法，采用上述的检测系统进行检测，检测方法包括：

步骤S10：标定套管10的内径尺寸和套管10的管壁厚度尺寸，并将标定的内径尺寸和管壁厚度尺寸输入控制器；

步骤S20：将第一检测机构20和第二检测机构30放入套管10的底部，使第一检测机构20和第二检测机构30从套管10的底部向上移动以对套管10进行检测；

步骤S30：第一检测机构20将检测到的内径尺寸传递给控制器，第二检测机构30将检测到的管壁厚度尺寸传递给控制器；

步骤S40：控制器接收内径尺寸和管壁厚度尺寸，并根据内径尺寸和管壁厚度尺寸确定套管10内各个位置的内径尺寸和管壁厚度尺寸；

步骤S50：控制器将各个位置处的内径尺寸与标定的内径尺寸进行比较，和/或控制器将各个位置处的管壁厚度尺寸与标定内径尺寸管壁厚度尺寸进行比较，以根据比较结果判断套管10是否有缺陷。

在步骤S20之前，检测方法还包括：

步骤S11：将驱动机构、第一检测机构20和第二检测机构30中的至少一个与定位机构进行连接，以使第一检测机构20和第二检测机构30始终沿套管10的中心轴位置进行移动。

本申请中的陀螺测斜仪检测的坐标信息为绝对坐标信息。

驱动机构驱动第一检测机构和第二检测机构移动，陀螺测斜仪设置在第一检测机构和/或第二检测机构上，

多个第一检测部与多个第二检测部一一对应地设置。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

为了解决现有的电磁法测试工艺测试精度不高，无法定量评价套管外壁的问题，本发明提供一种用于油水井在役套管内外壁服役情况检测方法，具有可实现定量评价套管内外壁，相对现有技术提高了测试精度。

本发明技术方案主要通过以下措施实现：

①本发明提供一种用于油水井在役套管内外壁服役情况检测方法，主要由井下测试仪器和地面数据采集解释系统组成。

②井下测试仪器主要由电缆、电缆头、第一定位组件、第一检测机构、第二检测机构和第二定位组件组成，电缆头与电缆相连为第一检测机构和第二检测机构提供电力，第一定位组件和第二定位组件保证井下测试仪器居中，沿套管的中心轴上下移动；控制器为地面数据采集解释系统，主要负责测试数据接收及测试结果解释。

③本申请的检测系统自上而下主要包括控制器、井径测试仪、电磁测厚仪、驱动机构四部分组成。控制器主要包括但不限于信号处理、供电电源、信号采集传输、机械部件的驱动等部分，接收井径测试仪和电磁测厚仪测试信号并通过电缆传输到控制器。井径测试仪包括第一检测部，第一检测部包括第一检测组件和第一伸缩组件，第一伸缩组件主要是采用周向多机械臂与套管的内壁接触，通过导杆将测试机械臂的位移变化传递到第一检测组件上，第一检测组件优选为位移传感器，位移传感器检测到套管内径的变化，再将测试结果传输到控制器。电磁测厚仪主要通过周向上多个安装在板簧上的第二检测部接收驱动机构发射的电磁信号得到套管壁厚的变化情况并传输到控制器。第二检测部优选为测厚传感器，电磁测厚仪发射测量壁厚的电磁信号以对套管的壁厚进行测量。

④控制器主要负责仪器入井前的标定、控制机械部件运动、控制仪器进行测试，并采集测试的数据。

⑤本发明的检测方法与常规测试方法流程一致。连接好测试工具串后，地面进行标定，将仪器从井口下入到测试深度，地面控制开始测试，上提测试仪器，控制器录取资料。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或改进：

检测系统通过地面标定井径测试仪机械臂做为仪器的基准点，电磁测厚仪则以井径测试仪的实测内径数据为基点，增加电磁测厚数据则可以在不动管柱工况下得出油、套管外壁的数据，较之前电测测厚工艺可提高测试的精度。

检测系统的井径测试仪和电磁测厚仪采用多扇区测试单元结构，两个测试单元各测试臂间在圆周方向相对方位固定，两个测试仪在轴向间距固定，可以精细描述套管内外壁的服役情况，确定套管存在缺陷的相对方位和深度，判断套管剩余壁厚等参数。

在测试管串中增加陀螺测斜仪可以确定套管存在缺陷的绝对方位。

控制器在解释数据时，通过回放井径数据得到套管内径的数据，再以在解释成果上叠加测厚数据得出套管外径测试数据，修正井径测试仪和电磁测厚仪相对方位角，即可获取油、套管内外表面的缺陷和数值。

⑤本申请的检测系统和检测方法也可用于油管评价。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，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。

Claims (10)

1.一种检测系统，用于对油井中的套管(10)进行检测，其特征在于，所述检测系统包括：

第一检测机构(20)，所述第一检测机构(20)用于测量所述套管(10)的内径；

第二检测机构(30)，所述第二检测机构(30)与所述第一检测机构(20)连接，所述第二检测机构(30)用于测量所述套管(10)的管壁厚度；

控制器，所述控制器与所述第一检测机构(20)和所述第二检测机构(30)均连接，以分别接收所述第一检测机构(20)的检测信息和所述第二检测机构(30)的检测信息，并根据接收的所述第一检测机构(20)的检测信息和所述第二检测机构(30)的检测信息计算所述套管(10)上各个位置处的所述套管(10)的内径尺寸和所述套管(10)的管壁厚度尺寸。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

驱动机构，所述驱动机构与所述第一检测机构(20)和/或所述第二检测机构(30)连接，以用于驱动所述第一检测机构(20)和所述第二检测机构(30)沿所述套管(10)的延伸方向移动，以对所述套管(10)上的各个位置进行检测。

3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

定位机构，所述定位机构与所述驱动机构、所述第一检测机构(20)和所述第二检测机构(30)中的至少一个连接，以使所述第一检测机构(20)和所述第二检测机构(30)沿所述套管(10)的中心轴位置进行移动。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述驱动机构包括电缆(40)，所述第一检测机构(20)和所述第二检测机构(30)均设置在所述电缆(40)上，所述定位机构包括：

第一定位组件，所述第一定位组件设置在所述第一检测机构(20)远离所述第二检测机构(30)一侧的所述电缆(40)的绳段上；

第二定位组件，所述第二定位组件设置在所述第二检测机构(30)远离所述第一检测机构(20)一侧的所述电缆(40)的绳段上。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述第一定位组件和所述第二定位组件均为环形结构，所述第一定位组件和所述第二定位组件均通过所述环形结构的内侧与所述电缆(40)连接，并通过所述环形结构的外侧与所述套管(10)的内壁抵接，以使所述电缆(40)位于所述套管(10)的中心轴处。

6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

陀螺测斜仪，所述陀螺测斜仪设置在所述第一检测机构(20)和/或所述第二检测机构(30)上，所述陀螺测斜仪与所述控制器连接，所述陀螺测斜仪用于测量所述第一检测机构(20)和/或所述第二检测机构(30)的位置坐标信息，并将测量的所述位置坐标信息传递给所述控制器。

7.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第一检测机构(20)包括多个第一检测部，多个所述第一检测部沿所述套管(10)的周向方向间隔地设置，所述第一检测部包括第一检测组件和第一伸缩组件，所述第一伸缩组件穿过所述套管(10)的中心轴，所述第一伸缩组件的两端分别与所述套管(10)的内壁相抵接，所述第一检测组件通过检测所述第一伸缩组件的两端的位移变化以检测所述套管(10)的内径尺寸。

8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，所述第二检测机构(30)包括多个第二检测部，多个所述第二检测部沿周向方向上间隔地设置，以分别检测所述套管(10)上的不同位置处的管壁厚度尺寸。

9.一种检测方法，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的检测系统进行检测，所述检测方法包括：

步骤S10：标定所述套管(10)的内径尺寸和所述套管(10)的管壁厚度尺寸，并将标定的所述内径尺寸和所述管壁厚度尺寸输入控制器；

步骤S20：将第一检测机构(20)和第二检测机构(30)放入所述套管(10)的底部，使所述第一检测机构(20)和所述第二检测机构(30)从所述套管(10)的底部向上移动以对所述套管(10)进行检测；

步骤S30：所述第一检测机构(20)将检测到的所述内径尺寸传递给所述控制器，所述第二检测机构(30)将检测到的所述管壁厚度尺寸传递给所述控制器；

步骤S40：所述控制器接收所述内径尺寸和所述管壁厚度尺寸，并根据所述内径尺寸和所述管壁厚度尺寸确定所述套管(10)内各个位置的所述内径尺寸和所述管壁厚度尺寸；

步骤S50：所述控制器将各个位置处的所述内径尺寸与标定的所述内径尺寸进行比较，和/或所述控制器将各个位置处的所述管壁厚度尺寸与标定内径尺寸所述管壁厚度尺寸进行比较，以根据比较结果判断所述套管(10)是否有缺陷。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，在所述步骤S20之前，所述检测方法还包括：

步骤S11：将驱动机构、所述第一检测机构(20)和所述第二检测机构(30)中的至少一个与定位机构进行连接，以使所述第一检测机构(20)和所述第二检测机构(30)始终沿所述套管(10)的中心轴位置进行移动。

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