專利名稱：電磁探傷儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油套管檢測(cè)儀器，具體涉及一種電磁探傷儀。
背景技術(shù)：
油氣田套管損壞(以下簡(jiǎn)稱套損)問題是石油開發(fā)到一定時(shí)期遇到的普遍技術(shù)難題，國(guó)內(nèi)外各油田均受到該問題的困擾。隨著高壓注采、超高壓壓裂等各種增產(chǎn)措施的應(yīng)用和油田開發(fā)時(shí)間的增長(zhǎng)、泥巖吸水蠕變、巖層滑動(dòng)、油層出砂、油田開發(fā)過程中斷層復(fù)活、射孔、天然地震、油層壓實(shí)等原因，各油田油水井套管損壞問題將會(huì)越來越嚴(yán)重。電磁法檢測(cè)是利用套管在電磁作用下呈現(xiàn)出來的電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理來檢測(cè)井下套管的狀況。電磁法檢測(cè)可確定套管的厚度、裂縫、變形、錯(cuò)斷、內(nèi)外壁腐蝕及射孔質(zhì)量。目前測(cè)試套管損傷的方法主要有漏磁法和感應(yīng)法。漏磁法是對(duì)發(fā)射線圈加以交變激勵(lì)信號(hào)時(shí)，在其周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)通過套管和空氣傳播，當(dāng)套管的壁厚發(fā)生變化時(shí)，套管中的磁力線分布發(fā)生變化，故在接收探頭中產(chǎn)生變化。感應(yīng)法是根據(jù)電磁感應(yīng)理論向發(fā)射線圈中通以直流脈沖信號(hào)，當(dāng)發(fā)射線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，必將在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)稱為一次磁場(chǎng)根據(jù)導(dǎo)體中的電磁滲透理論，其磁力線穿過套管，在套管中產(chǎn)生感應(yīng)電流i。。由于i。渦流的出現(xiàn)，在套管周圍產(chǎn)生二次場(chǎng)，二次場(chǎng)又被接收線圈接收產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)ε。國(guó)外電磁測(cè)井方法的研究已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)在各大油田服役的電磁方面的儀器種類繁多，有英國(guó)Sondex的ΜΤΤ，測(cè)量井內(nèi)管子的金屬壁厚，套管內(nèi)外壁損壞及套管壁局部及整體損壞；俄羅斯的EMDS，可發(fā)現(xiàn)套管的缺陷，確定套管壁厚，可穿過油管確定多層套管中每層套管的壁厚、腐蝕、變形、錯(cuò)斷等信息；哈里伯頓的METG(Multi-Frequency Electronic Thickness Gauge)利用電磁遙控渦流技術(shù)測(cè)量套管的電磁特性、管徑及相移，精確計(jì)算套管壁厚；阿特拉斯的PAL(Pipe Analysis Log)監(jiān)測(cè)套管質(zhì)量，描述套管內(nèi)、外缺陷，發(fā)射高頻渦流電磁測(cè)量套管內(nèi)壁的瑕疵，測(cè)量漏磁通確定套管壁厚；阿特拉斯的Magnelog是多頻、多間距的電磁測(cè)量?jī)x，主要用于多套管或單套管的壁厚測(cè)量、確定套管串外底部的位置、確定套管內(nèi)、外缺陷；阿特拉斯的Vertilog是利用漏磁測(cè)量識(shí)別套管外壁及內(nèi)外壁腐蝕穿透深度，交替重迭陣列漏磁傳感器與兩個(gè)鑒別傳感器陣列提供套管或油管周圍的檢測(cè)，可識(shí)別腐蝕或結(jié)垢并且區(qū)分是整體腐蝕還是局部腐蝕、確定射孔質(zhì)量；美國(guó)威德福 (Weathford)的CEST(Casing EvaluationSurvey tool)可發(fā)現(xiàn)很小的套管缺陷(比如套管壁厚的漸變，套管內(nèi)、外壁腐蝕及金屬缺陷)；哈里伯頓的PIT(Pipe Inspection Tool)檢測(cè)套管裂縫或孔洞，反應(yīng)套管內(nèi)外表面的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種在不提出油管的情況下通過一次下井便可以檢測(cè)油管和套管的損傷情況以及壁厚的變化情況的電磁探傷儀。[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型提供了一種電磁探傷儀，其特殊之處在于 所述電磁探傷儀包括井上部分以及與井上部分連接在一起的井下儀；所述井上部分包括信號(hào)解碼單元以及與信號(hào)解碼單元相連的pc機(jī)；所述井下儀與信號(hào)解碼單元相連。上述井下儀包括短軸探測(cè)單元、DSP信號(hào)處理單元以及長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器；所述短軸探測(cè)單元、DSP信號(hào)處理單元以及長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器自上而下依次連接在一起。上述短軸探測(cè)單元包括短軸縱向探測(cè)器、第一橫向探測(cè)器以及第二橫向探測(cè)器； 所述短軸縱向探測(cè)器與井下儀同軸設(shè)置；所述第一橫向探測(cè)器以及第二橫向探測(cè)器分別與井下儀的軸向垂直。上述第一橫向探測(cè)器和第二橫向探測(cè)器相互垂直。上述DSP信號(hào)處理單元包括信號(hào)接收器、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器以及DSP信號(hào)控制器；所述信號(hào)接收器通過信號(hào)放大器和A/D轉(zhuǎn)換器相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器接入DSP信號(hào)控制器。上述井下儀還包括自然伽馬探測(cè)單元；所述自然伽馬探測(cè)單元、短軸探測(cè)單元、 DSP信號(hào)處理單元以及長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器自上而下依次連接在一起；所述自然伽馬探測(cè)單元包括NAI晶體管、光電倍增管以及高壓電源；所述NAI晶體管、光電倍增管以及高壓電源依次連接。上述井下儀還包括與長(zhǎng)軸探測(cè)器相連的溫度傳感器；所述溫度傳感器是溫度探頭。上述井下儀還包括設(shè)置在自然伽馬探測(cè)單元上端部的上扶正器以及設(shè)置于溫度傳感器下端部的下扶正器。上述信號(hào)解碼單元是通過串口傳輸線與PC機(jī)相連；所述井下儀是通過單芯供電電纜與信號(hào)解碼單元相連。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型提供了一種電磁探傷儀，分別采用自然伽馬探測(cè)單元、短軸探測(cè)單元、 長(zhǎng)軸探測(cè)器以及溫度傳感器等技術(shù)方案，可用于井下探傷和確定管柱壁厚，對(duì)兩層管柱的每一層管子單獨(dú)確定其厚度，發(fā)現(xiàn)裂縫型缺陷、破裂缺陷、管壁腐蝕和機(jī)械磨損井段、爆炸射孔段和篩管以及接箍處脫接，本實(shí)用新型還獨(dú)特的研究井身結(jié)構(gòu)，在兩層管柱中確定所有接箍的位置，獲得所有管子沿井身位置的完整圖像，套管鞋、封隔器、閥的分布位置的深度等，本實(shí)用新型可以在不停止開采通程的情況下進(jìn)行油氣生產(chǎn)井測(cè)井，測(cè)量過程中任何一種類型的泥漿或者套管壁上的石蠟、水泥塊的沉積物都不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，使用安全可靠，非常方便。

圖1是本實(shí)用新型所提供的電磁探傷儀框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型所采用井下儀的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3是本實(shí)用新型工作原理框圖；其中附圖標(biāo)號(hào)說明1-井下儀、11-上扶正器、12-自然伽馬探測(cè)單元、13-短軸縱向探測(cè)器、14-第一橫向探測(cè)器、15-第二橫向探測(cè)器、16-DSP處理單元、17-長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器、18-溫度探頭、19-下扶正器、2-信號(hào)解碼單元、3-PC機(jī)、4-單芯供電電纜、5-串口傳輸線。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2，本實(shí)用新型提供了一種電磁探傷儀，該電磁探傷儀包括井上部分以及與井上部分連接在一起的井下儀1 ；井上部分包括信號(hào)解碼單元2以及與信號(hào)解碼單元2相連的PC機(jī)3 ；井下儀1與信號(hào)解碼單元2通過單芯供電電纜4相連，信號(hào)解碼單元2 是通過串口傳輸線5與PC機(jī)3相連的。井下儀1包括短軸探測(cè)單元、DSP信號(hào)處理單元16以及長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器17 ；短軸探測(cè)單元、DSP信號(hào)處理單元16以及長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器17自上而下依次連接在一起，短軸探測(cè)單元包括短軸縱向探測(cè)器13、第一橫向探測(cè)器14以及第二橫向探測(cè)器15 ；短軸縱向探測(cè)器13與井下儀1同軸設(shè)置；短軸縱向探測(cè)器13探測(cè)第一層管子的縱向裂縫；第一橫向探測(cè)器14以及第二橫向探測(cè)器15分別與井下儀1的軸向垂直，第一橫向探測(cè)器14和第二橫向探測(cè)器15也是相互垂直，將整個(gè)圓周分成90度，提高探測(cè)范圍。長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器17能夠探測(cè)兩層管柱，區(qū)分第一層還是第二層的損傷；DSP信號(hào)處理單元16包括信號(hào)接收器、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器以及DSP信號(hào)控制器；信號(hào)接收器通過信號(hào)放大器和A/D轉(zhuǎn)換器相連；A/D轉(zhuǎn)換器接入DSP信號(hào)控制器；DSP處理單元16產(chǎn)生控制激勵(lì)信號(hào)、切換采樣通道、改變程控放大系數(shù)、信號(hào)采集、信號(hào)處理和信號(hào)編碼等功能。為了便于對(duì)地層的深度較深的伽瑪射線進(jìn)行探測(cè)，本實(shí)用新型所提供的井下儀1 還包括自然伽馬探測(cè)單元12，短軸探測(cè)單元、DSP信號(hào)處理單元16以及長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器17 自上而下依次連接在一起；自然伽馬探測(cè)單元12包括NAI晶體管、光電倍增管以及高壓電源；NAI晶體管、光電倍增管以及高壓電源依次連接。為了便于對(duì)井內(nèi)溫度進(jìn)行測(cè)量，本實(shí)用新型所采用的井下儀1還包括與長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器17相連的溫度傳感器；溫度傳感器是溫度探頭18，該溫度探頭18用于儀器的溫補(bǔ)和孔洞的檢測(cè)。井下儀1還包括設(shè)置在自然伽馬探測(cè)單元12上端部的上扶正器11以及設(shè)置于溫度傳感器下端部的下扶正器19。參見圖3，本實(shí)用新型在工作時(shí)，DSP控制器控制短軸縱向探測(cè)器13，第一橫向探測(cè)器14，第二橫向探測(cè)器15，長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器17發(fā)射線圈的時(shí)序，在4個(gè)探頭發(fā)射完成后， 分別再由四個(gè)探頭的接收線圈對(duì)感應(yīng)到的信號(hào)進(jìn)行接收，經(jīng)過前置放大電路加強(qiáng)信號(hào)的耦合能力，再經(jīng)過多路轉(zhuǎn)化開關(guān)對(duì)短軸縱向探測(cè)器13，第一橫向探測(cè)器14，第二橫向探測(cè)器 15，長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器17的信號(hào)進(jìn)行切換，再根據(jù)不同要求對(duì)信號(hào)進(jìn)行變?cè)鲆娴姆糯?，?jīng)過積分電路消除噪聲后便進(jìn)入AD進(jìn)行采集。DSP控制器將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以后經(jīng)過電纜驅(qū)動(dòng)電路發(fā)射到單芯電纜4上，到地面后經(jīng)過信號(hào)處理電路將數(shù)據(jù)解碼，加以深度通過串口傳輸線5送到計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型的操作步驟為(I)PC機(jī)3供電-信號(hào)解碼單元2供電-井下儀1供電-卸壓-儀器校準(zhǔn)；(2)連續(xù)采集伽馬、井溫?cái)?shù)據(jù)。(3)對(duì)短軸縱向探測(cè)器13，第一橫向探測(cè)器14，第二橫向探測(cè)器15，長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器17加以雙極性方波，激發(fā)出瞬變電磁場(chǎng)，接收探頭接收。(4)在一個(gè)周期的兩個(gè)半周期里分別采樣，計(jì)算后經(jīng)DSP編碼通過單芯供電電纜4 傳輸。(5)測(cè)量完成之后，斷開信號(hào)解碼單元2的電源，卸掉井下儀1，將井下儀1沖洗干凈，放入箱體中。
權(quán)利要求1.一種電磁探傷儀，其特征在于所述電磁探傷儀包括井上部分以及與井上部分連接在一起的井下儀；所述井上部分包括信號(hào)解碼單元以及與信號(hào)解碼單元相連的PC機(jī)；所述井下儀與信號(hào)解碼單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁探傷儀，其特征在于所述井下儀包括短軸探測(cè)單元、 DSP信號(hào)處理單元以及長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器；所述短軸探測(cè)單元、DSP信號(hào)處理單元以及長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器自上而下依次連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁探傷儀，其特征在于所述短軸探測(cè)單元包括短軸縱向探測(cè)器、第一橫向探測(cè)器以及第二橫向探測(cè)器；所述短軸縱向探測(cè)器與井下儀同軸設(shè)置； 所述第一橫向探測(cè)器以及第二橫向探測(cè)器分別與井下儀的軸向垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁探傷儀，其特征在于所述第一橫向探測(cè)器和第二橫向探測(cè)器相互垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁探傷儀，其特征在于所述DSP信號(hào)處理單元包括信號(hào)接收器、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器以及DSP信號(hào)控制器；所述信號(hào)接收器通過信號(hào)放大器和 A/D轉(zhuǎn)換器相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器接入DSP信號(hào)控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的電磁探傷儀，其特征在于所述井下儀還包括自然伽馬探測(cè)單元；所述自然伽馬探測(cè)單元、短軸探測(cè)單元、DSP信號(hào)處理單元以及長(zhǎng)軸縱向探測(cè)器自上而下依次連接在一起；所述自然伽馬探測(cè)單元包括NAI晶體管、光電倍增管以及高壓電源；所述NAI晶體管、光電倍增管以及高壓電源依次連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁探傷儀，其特征在于所述井下儀還包括與長(zhǎng)軸探測(cè)器相連的溫度傳感器；所述溫度傳感器是溫度探頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁探傷儀，其特征在于所述井下儀還包括設(shè)置在自然伽馬探測(cè)單元上端部的上扶正器以及設(shè)置于溫度傳感器下端部的下扶正器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁探傷儀，其特征在于所述信號(hào)解碼單元是通過串口傳輸線與PC機(jī)相連；所述井下儀是通過單芯供電電纜與信號(hào)解碼單元相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電磁探傷儀，包括井上部分以及與井上部分連接在一起的井下儀；井上部分包括信號(hào)解碼單元以及與信號(hào)解碼單元相連的PC機(jī)；井下儀與信號(hào)解碼單元相連。本實(shí)用新型提供了一種在不提出油管的情況下通過一次下井便可以檢測(cè)油管和套管的損傷情況以及壁厚的變化情況的電磁探傷儀。
文檔編號(hào)G01N27/82GK202101971SQ20112020332
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者于英強(qiáng), 姚曉睿 申請(qǐng)人:西安思坦儀器股份有限公司