CN115126477A - 一种磁旋式套损套漏井检测测试装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁旋式套损套漏井检测测试装置及施工方法，包括中空的筒体；所述筒体内从上至下依次设有连接装置、电源整流装置、变频装置、磁旋装置与磁信号接收分析装置、信号整理过滤与放大装置及声波定位装置；所述地面控制设备包括漏磁控制柜；其中，连接装置的输入端与漏磁控制柜连接，输出端分别与电源整流装置、变频装置、磁旋装置与磁信号接收分析装置、信号整理过滤与放大装置及声波定位装置连接；所述磁旋装置与磁信号接收分析装置包括霍尔元件及磁化线圈；还包括一漏磁信号检测对比样管。本发明周向磁场磁化套管内壁，利用有缺陷的金属套管内壁可产生漏磁场的原理，可精确定位套损段具体位置，测试方法简单，精准度高。
Description
技术领域
本发明属于油气开发领域，涉及一种磁旋式套损套漏井检测测试装置及施工方法。
背景技术
在油气井长期开发过程中，由于地层的塑性变形、固井和完井质量差、丝扣漏失、射孔误射、腐蚀、套管磨损等因素，导致套管损坏或者漏失，使得油气井产量大大降低，并会导致产层污染，甚至使油气井报废。这些问题严重影响了油气田的正常生产，为了维持油气田正常生产和挖潜增产，必须对损坏或者漏失的套管进行修复，但是在修复前首先必须确定具体的套损段或者套漏点。
中国专利CN200820211682.0公开了一种提高套管周向缺损检测率的涡流套损检测仪。主要解决现有过油管低频涡流套损检测仪对小通径、严重变形套管的周向缺损检测率较低的问题。该专利利用电磁感应原理检测套损问题，缺陷检测深度小，几乎为表面缺陷，与本专利的漏磁检测原理有本质区别。
中国专利CN200420004721.1公开了一种过油管低频涡流套损检测仪，是一种用于对油水井套管损伤进行检测的过油管低频涡流套损检测仪，主要解决现有的套损检测仪只能对套管内壁的表面情况进行检测却无法对套管的内部缺陷和外壁损伤作出检测的问题，具有可利用涡流检测原理检测出套管的内部缺陷和外壁损伤的特点，并且可以进行过油管检测，节约了测量成本。该专利利用电磁感应原理检测套损问题，缺陷检测深度小，几乎为表面缺陷，与本专利的漏磁检测原理有本质区别。
中国专利CN02273729.4公开了一种多臂微磁井温套损检测仪，该专利涉及一种用于油田油水井套管破损检测的多臂微磁井温套损检测仪，该检测仪主要通过测试油水井套损部位井温变化和微磁变化，对套损情况作出准确判断。该专利利用套损部位井温变化和微磁变化来检测套管破损，与本专利的漏磁检测原理有本质区别。
中国专利CN201020564322.6公开了一种井下电磁检测仪，该专利利用电磁感应定律和瞬变电磁法，发射线圈发射脉冲电流后，接收线圈会产生因套损变化产生的感应电动势，通过分析和计算可以进行套损判定。可以探测套管内壁的变形、裂缝、孔洞、断裂位置，还可以准确判断套管外部的损坏变化情况、结构简单、操作方便、成本低廉、准确率高、自动化程度高等特点。但该专利不是采用漏磁检测原理对套损进行检测，与本专利方法有本质区别。
中国专利CN102661995 B公开了一种电磁超声与漏磁复合检测的方法，该专利利用EMAT激发线圈产生脉冲超声波，用EMAT接收线圈接收反射回波信号，用永磁体产生纵向漏磁场，最后利用漏磁检测元件对缺陷进行检测。该专利检测的对象为钢板等材料，利用永磁体产生磁场，并用漏磁检测元件进行漏磁信号检测。本专利是利用磁化线圈产生周向磁场，利用霍尔元件对漏磁信号进行检测。本专利在检测对象、磁场产生方式，漏磁信号检测方法与该专利存在本质区别。
中国专利CN109900783 A公开了一种油气管道漏磁内检测内外缺陷的识别方法。该专利利用弱磁检测系统和漏磁检测系统对缺陷进行检测，并根据信号区分管道内外缺陷。漏磁内检测系统通过漏磁检测探头将采集的漏磁信号传递给数据分析系统。该检测方法主要针对地面油气输送管道，首先从环境适应性上来看，该专利是针对地面油气管道，其位置为水平位置或近似水平位置，其运动方式是通过油气管道内的油气压力差来实现其在管道内运行，其检测方法只针对该种条件位置的管道进行检测。该检测方法不能用于基于垂直水平面的井下套管（套管内不具备这个油气压力差环境条件），因而针对油气地面管道缺陷的检测方法不具备通用性，只是针对地面油气管道特定位置条件。
其次从漏磁检测原理上来看，该专利的漏磁检测方法为线圈产生多个局部纵向磁场，拼接成一个环形，进而对管道整个周向进行检测。本专利为直接产生一个连续不断的周向磁场，它是一个没有间断的整体环形磁场。因而和地面油气管道漏磁检测原理上存在根本的区别。
最后，从检测手段上来看，该专利并无管道缺陷灵敏度校验方法和校验试样，本专利明确了缺陷的灵敏度检验方法和校验对比试样，这对缺陷的精确检测和评估具有重要的影响。如果无缺陷灵敏度校验方法和校验试样，就不能对缺陷进行精确的检测和评价。
发明内容
本发明旨在针对上述问题，提出一种磁旋式套损套漏井检测测试装置及施工方法。主要采用磁旋式套损套漏井检测测试装置上的磁化线圈通电，产生周向磁场，周向磁场磁化金属套管内壁。如果金属套管内壁出现缺陷，则会产生漏磁场，磁旋式套损套漏井检测测试装置上的霍尔元件就能探测到漏磁信号，并利用对比样管上的刻槽和通孔等人工缺陷对设备进行校准，保证检测灵敏度和准确度。
本发明的技术方案在于：
（一）本发明提出一种磁旋式套损套漏井检测测试装置，方案如下：
一种磁旋式套损套漏井检测测试装置，包括中空的筒体；所述筒体内从上至下依次设有连接装置、电源整流装置、变频装置、磁旋装置与磁信号接收分析装置、信号整理过滤与放大装置及声波定位装置；所述地面控制设备包括漏磁控制柜；
其中，连接装置的输入端与漏磁控制柜连接，输出端分别与电源整流装置、变频装置、磁旋装置与磁信号接收分析装置、信号整理过滤与放大装置及声波定位装置连接；
所述磁旋装置与磁信号接收分析装置包括霍尔元件及磁化线圈；
还包括一漏磁信号检测对比样管，所述漏磁信号检测对比样管包括一中空的管道，该管道竖直设置于井口；管道的外侧壁上设有外刻槽，内侧壁上设有内刻槽，外刻槽与内刻槽均竖直设置，且内刻槽与外刻槽在周向上的距离＞100mm；管道的横截面每隔90°设有一竖通孔，所述竖通孔距离内刻槽或外刻槽的距离＞100mm；竖通孔的孔径为φ1.6mm或φ3.2mm。
所述筒体外侧壁还设有扶正装置，所述扶正装置在纵向上设有2组，每组3个，沿筒体外侧壁的圆周上呈120°角分布有滑轮扶正器。
所述筒体底端外侧还设有防撞击装置。
（二）本发明提出一种磁旋式套损套漏井检测施工方法，方案如下：
（1）将磁旋式套损套漏井检测测试装置以＜100m/min的速度下放到人工井底，下放的过程中磁旋式套损套漏井检测测试装置穿过漏磁信号检测对比样管时，在地面上利用漏磁控制柜进行校准得到样本信号；在漏磁控制柜上显示该样本信号，并到达预定的检测灵敏度；
（2）校准完毕后，以小于80m/min的速度上提磁旋式套损套漏井检测测试装置，对套损段进行初步检测，确定套损段粗略位置；
（3）确定了套损段粗略位置后，以小于50m/min的下放和上提磁旋式套损套漏井检测测试装置对套损段粗略位置进行反复探测，将之前定位的有缺陷的粗略位置进行分段定位，确定整个套损段中每一小段的上限深度和下限深度；
（4）将磁旋式套损套漏井检测测试装置的下放和上提速度降低到20m/min以下，再次对对套损段进行反复探测，将之前分段定位的每一小段的上限深度和下限深度进行精准定位，并对每一段的上、下限深度进行校正，可得到全井段套管的每一小段套损位置的上、下限深度，为后期进行套管修复提供精准的井下深度数据。
更优选地，一种磁旋式套损套漏井检测施工方法，方案如下：
（1）将磁旋式套损套漏井检测测试装置以＜100m/min的速度下放到人工井底，下放的过程中磁旋式套损套漏井检测测试装置穿过漏磁信号检测对比样管时，在地面上利用漏磁控制柜进行校准得到样本信号；在漏磁控制柜上显示该样本信号，并到达预定的检测灵敏度；
（2）校准完毕后，以小于80m/min的速度上提磁旋式套损套漏井检测测试装置，对套损段进行初步检测；磁旋装置与磁信号接收分析装置上始终发送周向磁场信号，霍尔元件检测到该周向磁场信号，然后通过信号整理过滤与放大装置将该周向磁场信号进行处理放大，并将处理后的信号发送给漏磁控制柜，与样本信号进行比对；若不一致则认为出现该段异样信号的管段为套损段，确定套损段粗略位置；通过声波定位装置对套损段粗略的上限深度和下限深度进行定位并记录；
（3）确定了套损段粗略位置后，通过多次改变变频装置的探测频率，以小于50m/min的下放和上提磁旋式套损套漏井检测测试装置对套损段粗略位置进行反复检测，将之前定位套损段粗略位置进行分段定位，确定套损段粗略位置中每一小段的上限深度和下限深度；
（4）将磁旋式套损套漏井检测测试装置的下放和上提速度降低到20m/min以下，并多次改变变频装置的探测频率，将之前分段定位的每一小段的上限深度和下限深度进行精准定位，并对每一段的上下限深度进行校正，得到全井段套管的每一小段套损位置的上下限深度。
更优选地，所述检测的原理为：将漏磁信号检测对比样管竖直设置于井口，把磁旋式套损套漏井检测测试装置沿井口放入，磁旋式套损套漏井检测测试装置穿过漏磁信号检测对比样管；磁化线圈产生周向磁场，周向磁场通过套管，套管成为有磁体；此时，套管壁上的套损段就会产生漏磁场，形成漏磁信号，霍尔元件把漏磁信号转换成电压信号，通过信号整理过滤与放大装置进行处理放大，把电压信号转换为回波高度，在漏磁控制柜显示；若不能清晰显示缺陷回波图像，则重新调节探测电流和电压、检测速度，直至能清晰显示人工缺陷回波图像。
本发明的技术效果在于：
（1）本发明利用磁旋原理，首先采用磁化线圈对金属套管通电，产生周向磁场，周向磁场磁化套管内壁，利用有缺陷的金属套管内壁可产生漏磁场的原理，可精确定位套损段具体位置，测试方法简单，精准度高；
（2）本发明采集正常对比套管样上的刻槽和通孔等人工缺陷数据作为背景值，在测试前对磁旋式套损套漏井检测测试装置进行校准，可大大提高设备检测的灵敏度和准确度；
（3）本发明在使用过程中可改变磁旋式套损套漏井检测测试装置工作频率，采集不同频率下的缺陷位置漏磁信号，可对套损位置的深度进行校准，提高了探测数据的精确度；
（4）本发明采用电信号传输，动用设备少，消耗少，操作简便，可大大降低确定套损位置的施工费用。
附图说明
图1为本发明磁旋式套损套漏井检测测试装置的结构示意图。
图2为本发明磁旋式套损套漏井检测测试装置的立体示意图。
图3为本发明磁旋装置作用原理图。
图4为本发明漏磁信号检测对比样管的结构示意图。
图5为本发明漏磁信号检测对比样管A-A面的剖视图。
图6为本发明磁旋式套损套漏井检测测试装置与漏磁信号检测对比样管位置关系示意图。
附图标记：1、连接装置；2、滑轮扶正器；3、电源整流装置；4、变频装置；5、磁旋装置与磁信号接收分析装置；6、信号整理过滤与放大装置；7、声波定位装置；8、防撞击装置；10、漏磁信号检测对比样管；11、内刻槽；12、外刻槽；13、竖通孔；14、磁旋式套损套漏井检测测试装置。
具体实施方式
实施例1
一种磁旋式套损套漏井检测测试装置，包括中空的筒体；其特征在于：所述筒体内从上至下依次设有连接装置1、电源整流装置3、变频装置4、磁旋装置与磁信号接收分析装置5、信号整理过滤与放大装置6及声波定位装置7；所述地面控制设备包括漏磁控制柜；
其中，连接装置1的输入端与漏磁控制柜连接，输出端分别与电源整流装置3、变频装置4、磁旋装置与磁信号接收分析装置5、信号整理过滤与放大装置6及声波定位装置7连接； 所述磁旋装置与磁信号接收分析装置5包括霍尔元件及磁化线圈；
还包括一漏磁信号检测对比样管10，所述漏磁信号检测对比样管10包括一中空的管道，该管道竖直设置于井口；管道的外侧壁上设有外刻槽12，内侧壁上设有内刻槽11，外刻槽12与内刻槽11均竖直设置，且内刻槽11与外刻槽12在周向上的距离＞100mm；管道的横截面每隔90°设有一竖通孔13，所述竖通孔13距离内刻槽11或外刻槽12的距离＞100mm；竖通孔13的孔径为φ1.6mm或φ3.2mm。
本实施例的具体实施过程为：
（1）将磁旋式套损套漏井检测测试装置14以＜100m/min的速度下放到人工井底，下放的过程中磁旋式套损套漏井检测测试装置14穿过漏磁信号检测对比样管10时，在地面上利用漏磁控制柜进行校准得到样本信号；在漏磁控制柜上显示该样本信号，并到达预定的检测灵敏度；
（2）校准完毕后，以小于80m/min的速度上提磁旋式套损套漏井检测测试装置14，对套损段进行初步检测，确定套损段粗略位置；
（3）确定了套损段粗略位置后，以小于50m/min的下放和上提磁旋式套损套漏井检测测试装置14对套损段粗略位置进行反复探测，将之前定位的有缺陷的粗略位置进行分段定位，确定整个套损段中每一小段的上限深度和下限深度；
（4）将磁旋式套损套漏井检测测试装置14的下放和上提速度降低到20m/min以下，再次对对套损段进行反复探测，将之前分段定位的每一小段的上限深度和下限深度进行精准定位，并对每一段的上、下限深度进行校正，可得到全井段套管的每一小段套损位置的上、下限深度，为后期进行套管修复提供精准的井下深度数据。
实施例2
在实施例1的基础上，还包括：
所述筒体外侧壁还设有扶正装置，所述扶正装置在纵向上设有2组，每组3个，沿筒体外侧壁的圆周上呈120°角分布有滑轮扶正器2。所述筒体底端外侧还设有防撞击装置8。
本实施例的具体实施过程为：
（1）将磁旋式套损套漏井检测测试装置14以＜100m/min的速度下放到人工井底，下放的过程中磁旋式套损套漏井检测测试装置14穿过漏磁信号检测对比样管10时，在地面上利用漏磁控制柜进行校准得到样本信号；在漏磁控制柜上显示该样本信号，并到达预定的检测灵敏度；
（2）校准完毕后，以小于80m/min的速度上提磁旋式套损套漏井检测测试装置14，对套损段进行初步检测；磁旋装置与磁信号接收分析装置5上始终发送周向磁场信号，霍尔元件检测到该周向磁场信号，然后通过信号整理过滤与放大装置6将该周向磁场信号进行处理放大，并将处理后的信号发送给漏磁控制柜，与样本信号进行比对；若不一致则认为出现该段异样信号的管段为套损段，确定套损段粗略位置；通过声波定位装置7对套损段粗略的上限深度和下限深度进行定位并记录；
（3）确定了套损段粗略位置后，通过多次改变变频装置4的探测频率，以小于50m/min的下放和上提磁旋式套损套漏井检测测试装置14对套损段粗略位置进行反复检测，将之前定位套损段粗略位置进行分段定位，确定套损段粗略位置中每一小段的上限深度和下限深度；
（4）将磁旋式套损套漏井检测测试装置14的下放和上提速度降低到20m/min以下，并多次改变变频装置4的探测频率，将之前分段定位的每一小段的上限深度和下限深度进行精准定位，并对每一段的上下限深度进行校正，得到全井段套管的每一小段套损位置的上下限深度。
其中，所述检测的原理为：将漏磁信号检测对比样管10竖直设置于井口，把磁旋式套损套漏井检测测试装置14沿井口放入，磁旋式套损套漏井检测测试装置14穿过漏磁信号检测对比样管10；磁化线圈产生周向磁场，周向磁场通过套管，套管成为有磁体；此时，套管壁上的套损段就会产生漏磁场，形成漏磁信号，霍尔元件把漏磁信号转换成电压信号，通过信号整理过滤与放大装置6进行处理放大，把电压信号转换为回波高度，在漏磁控制柜显示；若不能清晰显示缺陷回波图像，则重新调节探测电流和电压、检测速度，直至能清晰显示人工缺陷回波图像。
Claims (6)
1.一种磁旋式套损套漏井检测测试装置，包括中空的筒体；其特征在于：所述筒体内从上至下依次设有连接装置(1)、电源整流装置(3)、变频装置(4)、磁旋装置与磁信号接收分析装置(5)、信号整理过滤与放大装置(6)及声波定位装置(7)；所述地面控制设备包括漏磁控制柜；
其中，连接装置(1)的输入端与漏磁控制柜连接，输出端分别与电源整流装置(3)、变频装置(4)、磁旋装置与磁信号接收分析装置(5)、信号整理过滤与放大装置(6)及声波定位装置(7)连接；
所述磁旋装置与磁信号接收分析装置(5)包括霍尔元件及磁化线圈；
还包括一漏磁信号检测对比样管(10)，所述漏磁信号检测对比样管(10)包括一中空的管道，该管道竖直设置于井口；管道的外侧壁上设有外刻槽(12)，内侧壁上设有内刻槽(11)，外刻槽(12)与内刻槽(11)均竖直设置，且内刻槽(11)与外刻槽(12)在周向上的距离＞100mm；管道的横截面每隔90°设有一竖通孔(13)，所述竖通孔(13)距离内刻槽(11)或外刻槽(12)的距离＞100mm；竖通孔(13)的孔径为φ1.6mm或φ3.2mm。
2.根据权利要求1所述磁旋式套损套漏井检测测试装置，其特征在于：所述筒体外侧壁还设有扶正装置，所述扶正装置在纵向上设有2组，每组3个，沿筒体外侧壁的圆周上呈120°角分布有滑轮扶正器(2)。
3.根据权利要求2所述磁旋式套损套漏井检测测试装置，其特征在于：所述筒体底端外侧还设有防撞击装置(8)。
4.一种磁旋式套损套漏井检测施工方法，其特征在于：采用如上权利要求1或3所述磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)，具体方法如下：
（1）将磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)以＜100m/min的速度下放到人工井底，下放的过程中磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)穿过漏磁信号检测对比样管(10)时，在地面上利用漏磁控制柜进行校准得到样本信号；在漏磁控制柜上显示该样本信号，并到达预定的检测灵敏度；
（2）校准完毕后，以小于80m/min的速度上提磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)，对套损段进行初步检测，确定套损段粗略位置；
（3）确定了套损段粗略位置后，以小于50m/min的下放和上提磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)对套损段粗略位置进行反复探测，将之前定位的有缺陷的粗略位置进行分段定位，确定整个套损段中每一小段的上限深度和下限深度；
（4）将磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)的下放和上提速度降低到20m/min以下，再次对对套损段进行反复探测，将之前分段定位的每一小段的上限深度和下限深度进行精准定位，并对每一段的上、下限深度进行校正，可得到全井段套管的每一小段套损位置的上、下限深度，为后期进行套管修复提供精准的井下深度数据。
5.一种磁旋式套损套漏井检测施工方法，其特征在于：采用如上权利要求3所述磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)，具体方法如下：
（1）将磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)以＜100m/min的速度下放到人工井底，下放的过程中磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)穿过漏磁信号检测对比样管(10)时，在地面上利用漏磁控制柜进行校准得到样本信号；在漏磁控制柜上显示该样本信号，并到达预定的检测灵敏度；
（2）校准完毕后，以小于80m/min的速度上提磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)，对套损段进行初步检测；磁旋装置与磁信号接收分析装置(5)上始终发送周向磁场信号，霍尔元件检测到该周向磁场信号，然后通过信号整理过滤与放大装置(6)将该周向磁场信号进行处理放大，并将处理后的信号发送给漏磁控制柜，与样本信号进行比对；若不一致则认为出现该段异样信号的管段为套损段，确定套损段粗略位置；通过声波定位装置(7)对套损段粗略的上限深度和下限深度进行定位并记录；
（3）确定了套损段粗略位置后，通过多次改变变频装置(4)的探测频率，以小于50m/min的下放和上提磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)对套损段粗略位置进行反复检测，将之前定位套损段粗略位置进行分段定位，确定套损段粗略位置中每一小段的上限深度和下限深度；
（4）将磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)的下放和上提速度降低到20m/min以下，并多次改变变频装置(4)的探测频率，将之前分段定位的每一小段的上限深度和下限深度进行精准定位，并对每一段的上下限深度进行校正，得到全井段套管的每一小段套损位置的上下限深度。
6.根据权利要求4或5所述磁旋式套损套漏井检测施工方法，其特征在于：所述检测的原理为：将漏磁信号检测对比样管(10)竖直设置于井口，把磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)沿井口放入，磁旋式套损套漏井检测测试装置(14)穿过漏磁信号检测对比样管(10)；磁化线圈产生周向磁场，周向磁场通过套管，套管成为有磁体；此时，套管壁上的套损段就会产生漏磁场，形成漏磁信号，霍尔元件把漏磁信号转换成电压信号，通过信号整理过滤与放大装置(6)进行处理放大，把电压信号转换为回波高度，在漏磁控制柜显示；若不能清晰显示缺陷回波图像，则重新调节探测电流和电压、检测速度，直至能清晰显示人工缺陷回波图像。
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