CN202000994U - 双远场电磁聚焦测厚仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双远场电磁聚焦测厚仪，包括发射单元和接收单元，所述发射单元包括两个发射线圈，所述接收单元包括40组接收线圈，所述两个发射线圈对称设置于所述40组接收线圈两侧；所述40组接收线圈分两层均匀分布，每层20组，每层相邻的接收线圈组相差18°，两层接收线圈组之间相对应的线圈组相差9°，每组线圈差分串联。本实用新型根据发射电磁场原理，改变线圈电磁场在套管内外的分布，使仪器在不用推靠系统的条件下，即能够满足仪器的测量精度又提高了仪器水平方向的分辨率；本实用新型采用远场低频双发射及阵列接收探头的结构，具有测量精度高，水平方向的分辨率高的优点，而且结构简单便于生产推广。

Description

双远场电磁聚焦测厚仪

【技术领域】

本实用新型涉及一种井下测井仪器，特别涉及一种测量井下套管壁厚的测井仪器。

【背景技术】

现在油田上常用的磁测厚仪器有两种，一种为Sondex公司生产的测量井下套管壁厚的磁测厚测井仪MTT(magnetic thickness tool)。另一种为俄罗斯生产的(ЭMДC-TM-42TC)仪器。两种磁测厚测井仪其测量原理基本一样，都是利用电磁涡原理，所不同的是俄罗斯生产的(ЭMДC-TM-42TC)仪器采用4线圈测量，而Sondex公司生产的仪器采用12线圈(推靠)测量。相比之下，由于Sondex公司生产的仪器采用推靠系统，能够使检测探头紧贴井壁，所以每只探头测量的结果较精确，受外界因素影响更小。但是也由于采用了推靠系统，使仪器的结构变得更加复杂。而且由于各种因素的影响仪器的推靠臂不能很多(目前只有12只)，这样就使仪器在水平方向的分辨率降低。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种双远场电磁聚焦测厚仪，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种双远场电磁聚焦测厚仪，包括发射单元和接收单元，所述发射单元包括两个发射线圈，所述接收单元包括40组接收线圈，所述两个发射线圈对称设置于所述40组接收线圈两侧；所述40组接收线圈分两层均匀分布，每层20组，每层相邻的接收线圈组相差18°，两层接收线圈组之间相对应的线圈组相差9°，每组线圈差分串联。

所述两个发射线圈之间的距离为被测套管内径的5-7倍。

所述发射线圈内侧装有牌号为1J85的导磁片。

所述40组接收线圈分两层均匀分布，形成第一接收探头和第二接收探头；所述测厚仪还包括接收电路，所述接收电路包括40道输 入放大器、40道40HZ的带通滤波器和40道2HZ的带通滤波器；所述第一接收探头和第二接收探头的接收线圈连接对应输入放大器，所述输入放大器连接对应40HZ的带通滤波器和2HZ的带通滤波器。

所述测厚仪还包括两个VGA放大电路、两个模拟开关电路和数字控制电路；所述两个模拟开关电路连接对应20道40HZ的带通滤波器和20道2HZ的带通滤波器；所述两个模拟开关电路连接对应VGA放大电路；所述两个VGA放大电路连接数字控制电路。

所述测厚仪还包括辅助测量电路，所述辅助测量电路连接所述数字控制电路。

所述测厚仪还包括开关电源电路，所述开关电源电路连接所述发射单元、接收单元、输入放大器、40HZ的带通滤波器、2HZ的带通滤波器、模拟开关电路、VGA放大电路、辅助测量电路和数字控制电路。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型根据发射电磁场原理，改变线圈电磁场在套管内外的分布，使仪器在不用推靠系统的条件下，即能够满足仪器的测量精度又提高了仪器水平方向的分辨率。本实用新型采用远场低频双发射及阵列接收探头的结构，具有测量精度高，水平方向的分辨率高的优点，而且结构简单便于生产推广。

【附图说明】

图1为本实用新型结构示意图；

图2为双线圈发射电磁场分布图；

图3为双远场磁能信号分布图；

图4A为接收探头分布图；

图4B为另一角度接收探头分布图；

图5为双远场电磁聚焦测厚仪框图；

图6为通孔与破损槽波形变化区别图；

图7为同宽不同深破损槽实测波形图；

图8为同深不同宽破损槽实测波形图；

图9为通孔与破损槽实测波形图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

本实用新型提供一种双远场电磁聚焦测厚仪，用于测量井下套管壁厚的测井仪器，其主要由发射单元、接收单元和电子电路三部分组成。

请参阅图1所示，本实用新型的发射单元包含两只发射线圈，两只发射线圈与发射磁场顺向排列，线圈相距约5-7倍所测套管内径。请参阅图1所示，本实用新型为了得到均匀分布的磁场，两发射线圈内侧装有高导磁(1J85)片。请参阅图2所示，通过双线圈定距离顺向发射和导磁片的均磁作用，使磁场在套管壁内外形成平行均匀分布。请参阅图3所示，本实用新型双远场聚焦测厚仪的传感器，采用双远场发射，使磁场强度分布均匀，使仪器受提离效应造成的测量误差减小。另外，由于套管内磁场强度提高5倍，使仪器的检测灵敏度也提高5倍。

请参阅图4A和图4B所示，本实用新型为了提高水平方向的测量分辨率和灵敏度，在仪器圆周上分布了40组接收线圈，所有接收线圈分两层均匀分布，每层20组，每层相邻的接收线圈组相差18°，每组线圈采用差分相连。两层之间相对应的线圈组相差9°，当通过软件延迟后，就相当于在一个平面上，按9°均布了40组接收探头，使仪器的水平测量分辨率为9°。

请参阅图5所示，本实用新型的电子线路由发射电路、接收电路(放大滤波)、数字控制电路、VGA放大电路、辅助测量电路、开关电源电路组成。

发射电路：发射电路采用穿透能力强的40HZ正弦波，发射强度为2瓦，发射线圈内侧采用1J85高导磁片导磁，使磁场分布均匀。

接收电路：为了准确测量套管破损的变化，接收电路由40道输入放大器、40道40HZ的带通滤波器和40道2HZ的带通滤波器组成。这样，就可以分辨出套管破损的通孔和破损槽的区别，也可以定量测 量出套管破损定量变化。

数字控制电路：是仪器工作的指挥部分，它通过时序控制使仪器发射、接收、刻度、测量和信号传输有序的进行。

开关电源电路：它把+18V直流电，变为80V的直流电供发射单元用；变为±15V的直流电供接收单元用；变为5V供电子电路用。为了提高转换效率，采用开关电源变换。

辅助测量电路：用于测量温度和方位倾角；测量温度是为了进行温度漂移校正用，测量方位倾角是为了计算出套管破损的具体位置。

VGA放大电路主要保证接收信号均工作在线性状态；模拟开关电路的作用是把80道测量信号按要求串行发送到地面。

本实用新型实验效果：

双远场电磁聚焦测厚仪主要用于测量铁磁套管壁厚的变化。刻度器采用在套管上，预先加工好各种破损槽和破损通孔。其中包括同样宽度不同深度的槽和同样深度不同宽度的槽，包括不同直径的通孔等。

图6是区分通孔与破损槽波形变化的方法，通过对测量波形幅度、宽度和波形相位的变化，可以区分套管破损的程度。

实验样机在预先加工破损套管中测量，结果如下：

图7为同宽不同深破损槽实测波形图；套管预先加工的破损槽宽度为10mm，深度分别为2、3、4mm。实际测量结果：波形宽度为10mm，幅度分别为：3、4.5、6mm，基本为线性变化。

图8为同深不同宽破损槽实测波形图；套管预先加工的破损槽深度为4mm，宽度分别为5、10、15mm。测量结果：波形宽度为10mm，幅度分别为：3、4.5、6mm，基本为线性变化。

图9为通孔与破损槽实测波形图，实测波形看出：当40HZ波形幅度大于2HZ波形幅度时，套管破损为槽；当2HZ波形幅度大于40HZ波形幅度时，套管破损为通孔。

仪器在测井时，所有测量波形均传输到地面仪器，再经过软件处理后，可还原为套管实际破损图形。

Claims (7)

1.一种双远场电磁聚焦测厚仪，其特征在于：包括发射单元和接收单元，所述发射单元包括两个发射线圈，所述接收单元包括40组接收线圈，所述两个发射线圈对称设置于所述40组接收线圈两侧；所述40组接收线圈分两层均匀分布，每层20组，每层相邻的接收线圈组相差18°，两层接收线圈组之间相对应的线圈组相差9°，每组线圈差分串联。

2.如权利要求1所述一种双远场电磁聚焦测厚仪，其特征在于：所述两个发射线圈之间的距离为被测套管内径的5-7倍。

3.如权利要求1所述一种双远场电磁聚焦测厚仪，其特征在于：所述发射线圈内侧装有牌号为1J85的导磁片。

4.如权利要求1所述一种双远场电磁聚焦测厚仪，其特征在于：所述40组接收线圈分两层均匀分布，形成第一接收探头和第二接收探头；所述测厚仪还包括接收电路，所述接收电路包括40道输入放大器、40道40HZ的带通滤波器和40道2HZ的带通滤波器；所述第一接收探头和第二接收探头的接收线圈连接对应输入放大器，所述输入放大器连接对应40HZ的带通滤波器和2HZ的带通滤波器。

5.如权利要求4所述一种双远场电磁聚焦测厚仪，其特征在于：所述测厚仪还包括两个VGA放大电路、两个模拟开关电路和数字控制电路；所述两个模拟开关电路各连接对应20道40HZ的带通滤波器和20道2HZ的带通滤波器 ；所述两个模拟开关电路连接对应VGA放大电路；所述两个VGA放大电路连接数字控制电路。

6.如权利要求5所述一种双远场电磁聚焦测厚仪，其特征在于：所述测厚仪还包括辅助测量电路，所述辅助测量电路连接所述数字控制电路。

7.如权利要求6所述一种双远场电磁聚焦测厚仪，其特征在于：所述测厚仪还包括开关电源电路，所述开关电源电路连接所述发射单元、接收单元、输入放大器、40HZ的带通滤波器、2HZ的带通滤波器、模拟开关电路、VGA放大电路、辅助测量电路和数字控制电路。 

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