RU2328731C2

RU2328731C2 - Magnetic locator of defects and damages in pipes

Info

Publication number: RU2328731C2
Application number: RU2005139236/28A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Баканов (RU); Юрий Иванович Баканов; Владимир Петрович Колесниченко (RU); Владимир Петрович Колесниченко; Вадим Георгиевич Гераськин (RU); Вадим Георгиевич Гераськин; Игорь Николаевич Кравцов (RU); Игорь Николаевич Кравцов; В чеслав Васильевич Климов (RU); Вячеслав Васильевич Климов; Андрей Александрович Захаров (RU); Андрей Александрович Захаров; Александр Геннадьевич Радыгин (RU); Александр Геннадьевич Радыгин; Алексей Александрович Глухов (RU); Алексей Александрович Глухов; н Аркадий Арменович Енгибар (RU); Аркадий Арменович Енгибарян; Любовь Ивановна Мищенко (RU); Любовь Ивановна Мищенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром"
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2008-07-10
Also published as: RU2005139236A

Abstract

FIELD: flaw detection.

SUBSTANCE: magnetic locator of defects and damages in pipes consists of a non-ferromagnetic case, inside of which there is a magnetic conductor with a cylindrical shape, with two ring grooves on the outer surface, in which are put two measuring coils. Two permanent magnets join like poles to the magnetic conductor and pole terminals. On the outer surface of the pole terminals, there are extra saddle-shaped measuring coils. The result is achieved due to increased noise immunity.

EFFECT: increased efficiency of detecting small damages to pipes and perforation intervals of casing pipes.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть применено при проведении геофизических исследований по определению местоположения муфтовых соединений обсадных колонн и насосно-компрессорных труб, интервалов перфорации и повреждений труб.The invention relates to the field of flaw detection and can be used in geophysical surveys to determine the location of sleeve joints of casing strings and tubing, perforation intervals and pipe damage.

Известен магнитный локатор, содержащий герметичный неферромагнитный корпус, два постоянных магнита цилиндрической формы с ферромагнитными полюсными наконечниками на краях и катушкой индуктивности, расположенной между двух одноименных полюсов (1) (Патент США № 2897440, кл. 324-37, 1955 г.).Known magnetic locator containing a sealed non-ferromagnetic housing, two permanent cylindrical magnets with ferromagnetic pole pieces at the edges and an inductor located between two poles of the same name (1) (US Patent No. 2897440, CL 324-37, 1955).

Постоянные магниты создают в катушке индуктивности и вокруг нее магнитное поле, при любом изменении которого возникает э.д.с. индукции - е, величина которой (в первом приближении) пропорциональна:Permanent magnets create a magnetic field in the inductor and around it, with any change in which an emf occurs induction - e, the value of which (in a first approximation) is proportional to:

- магнитному потоку - Ф,- magnetic flux - Ф,

- скорости изменения его во времени - dФ/dt (или скорости движения локаторов вдоль оси труб);- its rate of change over time - dF / dt (or the speed of locators along the axis of the pipes);

- числу витков катушки индуктивности - w.- the number of turns of the inductor - w.

Величина магнитного потока, в свою очередь, зависит от магнитного сопротивления труб - R_м, которое уменьшается при увеличении:The magnitude of the magnetic flux, in turn, depends on the magnetic resistance of the pipes - R _m , which decreases with increasing:

- магнитной проницаемости металла μ;- magnetic permeability of metal μ;

- толщины труб (например, в зоне замковых и муфтовых соединений)- pipe thicknesses (for example, in the area of locking and coupling joints)

и увеличивается при:and increases with:

- потере металла (например, за счет коррозии);- loss of metal (for example, due to corrosion);

- появлении дефектов и повреждений, препятствующих протеканию магнитного потока (например, при перфорации обсадных колонн).- the appearance of defects and damage that impede the flow of magnetic flux (for example, during perforation of casing strings).

Кроме того, ферромагнитные трубы всегда имеют пятнистость структуры металла и собственную намагниченность, которая произвольным образом изменяется в осевом направлении как по величине, так и по направлению.In addition, ferromagnetic pipes always have a spotted metal structure and intrinsic magnetization, which varies arbitrarily in the axial direction both in magnitude and direction.

Приведенные соображения позволяют сделать обоснованный вывод о том, что э.д.с. индукции - е, зависит от многих факторов, что приводит к появлению электромагнитных помех, затрудняющих выделение на их фоне полезных сигналов от небольших дефектов труб.The above considerations allow us to make a reasonable conclusion that the emf induction - e, depends on many factors, which leads to the appearance of electromagnetic interference, making it difficult to distinguish useful signals from small pipe defects against their background.

Поэтому с помощью подобных магнитных локаторов уверенно выделяются только обрывы труб (1) - (Earth well casing discontinuity detector), муфтовые (2)(Пустовойтенко И.П. Аварии в бурении. - М.: Недра, 1965, с.220-222) и замковые соединения, а также крупные повреждения обсадных труб и насосно-компрессорных труб, приводящие к существенному изменению магнитного сопротивления и магнитного потока.Therefore, with the help of such magnetic locators, only pipe breaks (1) - (Earth well casing discontinuity detector), coupled ones (2) (Pustovoitenko I.P. Disasters in drilling. - M .: Nedra, 1965, p. 220-222 ) and lock joints, as well as major damage to the casing and tubing, leading to a significant change in magnetic resistance and magnetic flux.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому скважинному локатору дефектов и повреждений труб является скважинный магнитный локатор дефектов и повреждений труб, содержащий герметичный неферромагнитный корпус, внутри которого установлен магнитопровод, выполненный в виде цилиндра с двумя кольцевыми пазами на наружной поверхности, в которых размещены две измерительные катушки, и два постоянных магнита кольцевой формы, внутренняя поверхность которых одноименными полюсами контактирует с внешней цилиндрической поверхностью магнитопровода, а внешняя поверхность - с внутренней поверхностью кольцевых полюсных наконечников, причем постоянные магниты полюсами расположены перпендикулярно продольной оси магнитопровода (локатора) (3) (А.с. SU № 1263824, кл. Е21В 47/00, опубл. 1986 г.).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed downhole locator of pipe defects and damages is a downhole magnetic locator of pipe defects and damages, containing a sealed non-ferromagnetic body, inside which a magnetic circuit is installed, made in the form of a cylinder with two annular grooves on the outer surface, in which two measuring coils, and two permanent magnets of a ring shape, the inner surface of which with the same poles is in contact with an external cylinder the main surface of the magnetic circuit, and the external surface - with the inner surface of the annular pole pieces, and the permanent magnets with the poles are located perpendicular to the longitudinal axis of the magnetic circuit (locator) (3) (А.с. SU No. 1263824, class Е21В 47/00, published in 1986 .).

Основным недостатком данного локатора дефектов является значительный фон помех, т.к. при его движении внутри бездефектных труб в измерительных катушках наводятся э.д.с., обусловленные пятнистостью структуры металла и их аномальной намагниченностью, причем и пятнистость структуры металла, и аномальная намагниченность труб приводят к локальным изменениям конфигурации суммарного магнитного поля, создаваемого в зоне контроля как постоянными магнитами, так и указанными факторами. Таким образом, продольная неоднородность суммарного магнитного поля внутри бездефектных труб направлена перпендикулярно плоскости витков катушек и вызывает в них появление ложных сигналов, на фоне которых трудно выделить сигналы от дефектов. Поэтому указанный локатор может быть эффективно использован только для выделения крупных дефектов труб, когда сигналы от дефектов значительно превышают фон помех.The main disadvantage of this defect locator is a significant interference background, since when it moves inside defect-free pipes, EMF is induced in the measuring coils due to spotting of the metal structure and their anomalous magnetization, and spotting of the metal structure and anomalous magnetization of the pipes lead to local changes in the configuration of the total magnetic field created in the control zone as permanent magnets, and these factors. Thus, the longitudinal heterogeneity of the total magnetic field inside the defect-free pipes is directed perpendicular to the plane of the turns of the coils and causes false signals in them, against which it is difficult to distinguish signals from defects. Therefore, this locator can be effectively used only to highlight large pipe defects when the signals from defects significantly exceed the background noise.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности выделения малых повреждений труб и интервалов перфорации обсадных колонн за счет повышения его помехозащищенности (снижения фона помех).The objective of the present invention is to increase the efficiency of the allocation of small damage to the pipes and the intervals of perforation of the casing strings by increasing its noise immunity (reducing background noise).

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в магнитном локаторе дефектов и повреждений труб, содержащем неферромагнитный корпус, внутри которого установлен магнитопровод цилиндрической формы с двумя кольцевыми пазами на наружной поверхности, в которых размещены две измерительные катушки, два постоянных магнита, примыкающих одноименными полюсами к магнитопроводу и полюсным наконечникам, согласно изобретению на внешней поверхности полюсных наконечников дополнительно установлены измерительные катушки седлообразной формы.The essence of the present invention lies in the fact that in the magnetic locator of defects and damage to pipes, containing a non-ferromagnetic casing, inside which is installed a cylindrical magnetic core with two annular grooves on the outer surface, in which there are two measuring coils, two permanent magnets adjacent the same poles to the magnetic circuit and pole pieces, according to the invention, saddle-shaped measuring coils are additionally mounted on the outer surface of the pole pieces s.

На Фиг.1 схематически показан заявляемый магнитный локатор.Figure 1 schematically shows the inventive magnetic locator.

На Фиг.2 схематически показана развертка катушек седлообразной формы.Figure 2 schematically shows a scan of the saddle-shaped coils.

Магнитный локатор дефектов и повреждений труб содержит герметичный неферромагнитный корпус 1, внутри которого установлен цилиндрический магнитопровод 2 с кольцевыми пазами 3 и измерительными катушками 4, постоянные магниты 5, примыкающие одноименными полюсами к магнитопроводу 2 и полюсным наконечникам 6, на наружных поверхностях которых установлены катушки седлообразной формы 7 таким образом, что их витки огибают цилиндрическую поверхность полюсных наконечников 6.The magnetic locator of pipe defects and damages contains a sealed non-ferromagnetic casing 1, inside which a cylindrical magnetic circuit 2 with ring grooves 3 and measuring coils 4 is installed, permanent magnets 5 adjacent to the magnetic circuit 2 and pole pieces 6 with the same poles, on the outer surfaces of which are mounted saddle-shaped coils 7 so that their turns round the cylindrical surface of the pole pieces 6.

Магнитный локатор работает следующим образом.Magnetic locator works as follows.

При перемещении локатора внутри исследуемых труб на каротажном кабеле 8 в седлообразных измерительных катушках 7, установленных на наружных поверхностях цилиндрических полюсных наконечников 6, индуцируются э.д.с., пропорциональные магнитным потокам, направленным перпендикулярно к поверхности их витков, т.е. радиально.When the locator is moved inside the pipes being studied on the logging cable 8 in saddle-shaped measuring coils 7 mounted on the outer surfaces of the cylindrical pole pieces 6, an emf proportional to magnetic fluxes directed perpendicular to the surface of their turns is induced, i.e. radially.

Поэтому с помощью измерительных катушек 7 преимущественно регистрируется локальное «выпучивание» магнитных силовых линий на границах дефектов исследуемых труб.Therefore, with the help of measuring coils 7, local “buckling” of magnetic field lines at the boundaries of the defects of the tubes under study is mainly recorded.

В то же время в измерительных катушках 4 преимущественно индуцируются э.д.с., пропорциональные суммарному магнитному потоку, распространяющемуся в направлении, перпендикулярном плоскости их витков.At the same time, the emfs are mainly induced in the measuring coils 4, which are proportional to the total magnetic flux propagating in a direction perpendicular to the plane of their turns.

Допустим, что постоянные магниты 5 отсутствуют (их магнитные потоки равны нулю). Тогда э.д.с., индуцируемая в катушках 4 при движении локатора, будет обусловлена только аномальной намагниченностью ферромагнитных труб и пятнистостью структуры металла (влиянием магнитного поля земли пренебрегаем). При тех же условиях э.д.с., индуцируемая в катушках 7, будет равна нулю.Assume that there are no permanent magnets 5 (their magnetic fluxes are zero). Then the emf induced in coils 4 when the locator moves will be due only to the anomalous magnetization of the ferromagnetic pipes and the spotting of the metal structure (we neglect the influence of the earth’s magnetic field). Under the same conditions, the emf induced in the coils 7 will be zero.

Таким образом, одновременная регистрация магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости витков катушек 4 и его радиальных составляющих (с помощью катушек 7), позволяет получить разные сигналы как от помех, так и от дефектов труб, т.е. решить поставленную задачу (на основе определения суммарно-разностных параметров).Thus, the simultaneous registration of a magnetic field directed perpendicular to the plane of the turns of the coils 4 and its radial components (using coils 7) allows us to obtain different signals both from interference and from pipe defects, i.e. solve the problem (based on the determination of total-difference parameters).

Claims

A magnetic locator of pipe defects and damages, comprising a non-ferromagnetic casing, inside which a cylindrical magnetic core with two annular grooves on the outer surface is installed, in which two measuring coils, two permanent magnets adjacent to the magnetic core and the pole pieces adjacent by the same name, characterized in that The outer surface of the pole pieces is additionally equipped with saddle-shaped measuring coils.