CN202421128U - 一种高分辨率电磁探伤组合仪 - Google Patents

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于英强
王屹
姚晓睿
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本实用新型涉及一种高分辨率电磁探伤组合仪,该高分辨率电磁探伤组合仪包括上位计算机、地面解码仪以及井下仪;上位计算机与地面解码仪通过串口通信线连接;地面解码仪和井下仪通过单芯电缆连接。本实用新型提供了一种在正常探伤的过程中,不仅可以确定内层管的缺陷和变形的位置,而且可以确定第二层套管的缺陷和变形,此外还能够检测整个管壁的壁厚变化情况的高分辨率电磁探伤组合仪。

Description

一种高分辨率电磁探伤组合仪
技术领域 [0001] 本实用新型属石油探勘技术领域,涉及ー种油井管壁检测仪器,尤其涉及ー种高分辨率电磁探伤组合仪。
背景技术
[0002] 随着石油エ业的发展伴随着油井深度的不断増加,油套管在井下的工作条件更加恶劣,并且随着油田开发时间的逐渐增加,套管损坏对油气的有效开采有很大的影响和破坏作用,一旦发生管体破损、管柱变形,往往造成套管外串槽和漏失而引起采油效率降低和增产措施失效,将给企业造成重大经济损失。无损检测是油井管的重要检测手段,电磁检测是无损检测中最直接也是最典型的方法之一,它可以快速直接的确定套管的裂缝、厚度、内外壁腐蚀,有效的评价和探測出管柱变形情况及其套管损害程度等。
[0003] 电磁探伤仪的物理基础是法拉第电磁感应定律。给发射线圈供ー电流,接收线圈产生随时间变化的感应电动势S。感应电动势e是和钢管的磁导率、电导率、外径、壁厚和时间有关系。在正常情况下,油套管磁导率、电导率、外径和时间都已知,只有钢管壁厚未知。因此,当测得感应电动势时,就可以得到管壁厚度。当油套管厚度变化或存在缺陷吋,感应电动势e将发生变化,通过分析和计算,在单、双层管柱结构下,可判断管柱的裂缝和孔洞,得到管柱的壁厚。
[0004] 在当前国内石油测井中,大多数情况下是将实现油套管的测厚、探伤单独使用。主要采用的仪器包括电磁测厚仪、磁井径仪和电磁探伤仪,而这些仪器在使用过程中又各自存在缺点:其中电磁测厚仪不能探測第二层套管的缺陷和变形,不能确定缺陷和形变是发生在第一层套管外壁还是内壁上;磁井径仪可以确定套管的内径;电磁探伤仪虽然能够测到第一层和第二层套管的损伤,但是不可以分扇区測量。
实用新型内容
[0005]为了解决背景技术中存在的上述技术问题,本实用新型提供了ー种在正常探伤的过程中,不仅可以确定内层管的缺陷和变形的位置,而且可以确定第二层套管的缺陷和变形,此外还能够检测整个管壁的壁厚变化情况的高分辨率电磁探伤组合仪。
[0006] 本实用新型的技术解决方案是:本实用新型提供了ー种高分辨率电磁探伤组合仪,其特殊之处在于:所述高分辨率电磁探伤组合仪包括上位计算机、地面解码仪以及井下仪;所述上位计算机与地面解码仪通过串ロ通信线连接;所述地面解码仪和井下仪通过单芯电缆连接。
[0007] 上述井下仪包括第一測量骨架、上弹簧片、第二測量骨架、用于测量磁井径的磁井径探头以及用于对整个管壁的壁厚变化情况进行测量的测厚接收传感器;所述磁井径探头设置在第一測量骨架上;所述测厚接收传感器设置在第二測量骨架上;所述第二測量骨架的一端伸入第一測量骨架中并通过上弹簧片连接。
[0008] 上述井下仪还包括套接在第二測量骨架上的板簧;所述测厚接收传感器设置在板簧上。
[0009] 上述板簧是ー组或多组,所述测厚接收传感器对应也是ー组或多组。
[0010] 上述板簧是12组,所述测厚接收传感器对应也是12组。
[0011] 上述井下仪还包括第三測量骨架、下弹簧片以及设置在第三測量骨架上的用于确定内层管以及第ニ层套管的缺陷和变形情况的纵向长探头;所述第二測量骨架的另一端伸入第一測量骨架中并通过下弹簧片连接。
[0012] 上述井下仪还包括用于在工作过程中对深度校正的伽玛探测単元、用于对仪器各个模块提供所需要的不同类型的电压值的电源单元以及用于对通道的切换进行分时信号采集以及信号数据处理和信号的编码的DSP信号处理模块;所述伽玛探测单元、电源单元、 磁井径探头以及DSP信号处理模块依次设置在第一測量骨架上。
[0013] 上述井下仪还包括设置在第三測量骨架上的温度测量单元。
[0014] 上述温度测量单元包括温度传感器以及与温度传感器电性相连的温度处理模块。
[0015] 本实用新型的优点是:
[0016] I、测量效率高。依托本实用新型所提的高分辨率电磁探伤组合仪由于集电磁测厚、电磁探伤以及磁井径三种功能为一体,可以在一次测井中,校正井深、探测底层温度、采集壁厚、发现管壁裂缝、接箍是否脱接、确定接箍位置,以及管壁腐蚀情况等多种井况參数,测量效率非常高。
[0017] 2、測量定性准度高。本实用新型所提供的高分辨率电磁探伤组合仪可以在一次测井中,对管壁进行360度覆盖,可以确定套管的缺陷和变形位置。可以确定套管的缺陷和变形是发生在第一层的内壁还是外壁上,可以探测到第二层套管的损伤。
[0018] 3、測量干扰因素小。本实用新型在测量过程中,不会因为管壁上泥浆、石蜡或者是水泥的沉积而干扰测量数据的准确性。
[0019] 4、測量通用性強。本实用新型可以通过单芯电缆直接和地面系统兼容,通过曼彻斯特编码的方式进行数据传输,不需要专门的解码测井系统,还可以根据情况串接其它类型测井设备,具有很好的通用性。
附图说明
[0020] 图I是本实用新型所提供的电磁探伤组合仪的系统框图;
[0021] 图2是本实用新型采用的井下仪的结构示意框图;
[0022]其中:
[0023] I-上位计算机,2-串ロ通信线,3-地面解码仪,4-单芯电缆,5-井下仪,6_伽玛探测单元,7-电源单元,8-磁井径探头,9-DSP信号处理模块,10-上弹簧片,11-板簧,12-测厚接收传感器,13-下弹簧片,14-纵向长探头,15-温度处理模块,16-温度传感器。
具体实施方式
[0024] 參见图I和图2,本实用新型提供了一种高分辨率电磁探伤组合仪,包括上位计算机I、地面解码仪3和井下仪5,上位计算机I和地面解码仪3通过串ロ通信线2连接,地面解码仪3和井下仪5通过单芯电缆4连接,井下仪5包括伽玛探测単元6,电源单元7,磁井径探头8,DSP信号处理模块9,上弹簧片10,下弹簧片13,板簧11,测厚接收传感器12,纵向长探头14,温度处理模块15,温度传感器16。
[0025] 伽玛探测単元6是由光电倍增管、NaI晶体和高压源模块构成,用于在工作工程中对深度校正;电源单元7単元用于对仪器各个模块提供所需要的不同类型的电压值;纵向长探头14单元是由线圈绕制而成,利用測定油套管回路中特定等效參数,即线圈与套管内表面之间的距离函数的变化,就可得到套管井径的变化;DSP信号处理单元9是由DSP主控制处理器、信号发射驱动电路、信号接收驱动电路构成,用于对通道的切換、进行分时信号采集、信号数据处理和信号的编码等。纵向长探头单元14是由ー个尺寸相对比较大的线圈绕制而成,激发出的能量能够穿过第二层管子,可以实现对第二层管子的检测;温度传感器16采集井下地层温度,检测底层温度的变化情況。
[0026] 參见图2,伽玛探测単元6是由光电倍增管、NaI晶体和高压源模块构成,用于地层深度的校正;电源单元7,用于提供电路中不同器件工作的电源;磁井径探头8,由铜线圈绕 制而成,作为套管内磁信号的产生和接收;DSP信号处理模块9,通过工作方式设置产生控制激励信号、切换采样通道、实现信号采集、信号处理和信号编码等功能;上弹簧片10和下弹簧片13可根据管子内径的变化带动联动杆动作,使得磁测厚接收传感器12可以紧贴管子内壁;板簧11 ;测厚接收传感器12由12组相同的探头组成,每个探头覆盖内管壁30度,实现管壁的360度覆盖;纵向长探头14也是由铜线圈绕制而成,作为测厚的发射激励信号用,也可用于接收第二层管壁产生二次场引起的感应电动势;温度处理模块15用于将温度传感器16采集到的温度參数进行放大处理发送给DSP信号处理模块9进行进一歩处理。接收传感器単元共有12组,分为12个扇区,每个扇区接收30度的管壁信息,实现对管壁360度的探測,实现对整个管子厚度的測量。
[0027] DSP信号处理模块9通过驱动电路发送双极性周期方波到纵向长探头14作用于发射线圈产生电磁场,经过一段时间后产生接收命令来接收次生场产生的感应电动势。
[0028] DSP信号处理模块9控制测厚传感器12的12组通道切換和数据接收。对接收到的信号进行放大、滤波等处理。
[0029] DSP信号处理模块9以一定的频率给磁井径探头8发射命令产生电磁场,一定时间间隔发送接收命令接收次生场产生的电磁感应,对接收到的信号进行放大、滤波等处理。
[0030] 仪器的操作步骤为:
[0031] (I)PC上位计算机I供电-地面解码仪3供电-井下仪5供电;
[0032] (2)连续采集伽玛、井温数据。
[0033] (3)对纵向长探头14加以双极性方波,激发出瞬变电磁场,接收探头接收,12组测厚接收传感器接收探头信号。
[0034] (4)对磁井径探头8激发出固定频率瞬变电磁场,接收探头接收。
[0035] (5)DSP信号处理模块9接收探头接收到的数据,DSP计算后编码通过单芯电缆4发送给地面解码仪3。
[0036] (6)待測量完成后,断开地面解码仪3电源,卸掉下井下仪5,将井下仪5冲洗干净,放入仪器箱中。

Claims (9)

1. 一种高分辨率电磁探伤组合仪,其特征在于:所述高分辨率电磁探伤组合仪包括上位计算机、地面解码仪以及井下仪;所述上位计算机与地面解码仪通过串口通信线连接;所述地面解码仪和井下仪通过单芯电缆连接。
2.根据权利要求I所述的高分辨率电磁探伤组合仪,其特征在于:所述井下仪包括第一测量骨架、上弹簧片、第二测量骨架、用于测量磁井径的磁井径探头以及用于对整个管壁的壁厚变化情况进行测量的测厚接收传感器;所述磁井径探头设置在第一测量骨架上;所述测厚接收传感器设置在第二测量骨架上;所述第二测量骨架的一端伸入第一测量骨架中并通过上弹簧片连接。
3.根据权利要求2所述的高分辨率电磁探伤组合仪,其特征在于:所述井下仪还包括套接在第二测量骨架上的板簧;所述测厚接收传感器设置在板簧上。
4.根据权利要求3所述的高分辨率电磁探伤组合仪,其特征在于:所述板簧是一组或多组,所述测厚接收传感器对应也是一组或多组。
5.根据权利要求4所述的高分辨率电磁探伤组合仪,其特征在于:所述板簧是12组,所述测厚接收传感器对应也是12组。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的高分辨率电磁探伤组合仪,其特征在于:所述井下仪还包括第三测量骨架、下弹簧片以及设置在第三测量骨架上的用于确定内层管以及第二层套管的缺陷和变形情况的纵向长探头;所述第二测量骨架的另一端伸入第一测量骨架中并通过下弹簧片连接。
7.根据权利要求6所述的高分辨率电磁探伤组合仪,其特征在于:所述井下仪还包括用于在工作过程中对深度校正的伽玛探测单元、用于对仪器各个模块提供所需要的不同类型的电压值的电源单元以及用于对通道的切换进行分时信号采集以及信号数据处理和信号的编码的DSP信号处理模块;所述伽玛探测单元、电源单元、磁井径探头以及DSP信号处理模块依次设置在第一测量骨架上。
8.根据权利要求7所述的高分辨率电磁探伤组合仪,其特征在于:所述井下仪还包括设置在第三测量骨架上的温度测量单元。
9.根据权利要求8所述的高分辨率电磁探伤组合仪,其特征在于:所述温度测量单元包括温度传感器以及与温度传感器电性相连的温度处理模块。
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