探针式套损检测装置及方法与流程

1.本发明涉及石油测井技术领域，具体涉及探针式套损检测装置及方法。


背景技术：

2.油水井是油田生产的基本单元，油水井内设有连接储层的套管和用于采集原油的油管，在油水井的上方设有与油管相连的采油树，采油树连接外部集油站以将油水井内的原油采集并存储在集油站中。在油水井生产中，若套管发生损伤将直接影响采集的原油质量，因此，需要不定期的对油水井内套管的状态进行检测，防止套损对油水井正常生产的影响，保证所采集原油的质量。
3.由于套管运行期间受工程因素、地质因素等多种因素影响，易出现裂缝、孔洞、变形、缩径等缺陷，进而影响油水井的注水效果，导致产量降低、油井使用寿命缩短。套损检测通过一定的技术手段，对套管的直径、壁厚、变形、孔洞等进行测量，目前常用的套损检测技术有超声波检测技术、机械井径检测技术、电磁检测技术、放射性同位素检测技术等。至今国内外仍没有可以实现更为直观检测套管损伤的方式。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种探针式套损检测装置及方法，采用多层多个探测针式结构，配合可调式电控扶正器辅助，根据探测针的伸缩程度可以更为快速、直观的判断套管存在的各种问题。
5.为实现上述目的，本技术提出一种探针式套损检测装置，包括位于检测管体上下两侧的电控扶正器，在所述电控扶正器之间设有多层检测环，所述检测环均安装在检测管体上。
6.进一步的，所述检测环为三层，每层检测环均包括等分设置的4个探测机，所述探测机与检测环电机相连。
7.进一步的，检测时，三层的12个所述探测机在轴向投影的一个圆周上处于等角距位置。
8.进一步的，所述探测机包括径向设置的探测针，所述探测针后端与衔铁的簧片连接，所述衔铁的簧片一侧设置有永磁铁，该永磁铁内侧安装有通电后磁场与所述永磁铁相反的铁芯、线圈组件。
9.进一步的，位于同一层的4个探测针均安装在检测环内部的芯杆上。
10.更进一步的，在所述探测针与芯杆连接的外周均安装位移传感器，每一所述位移传感器的检测结果送至数据处理单元。
11.更进一步的，所述数据处理单元将位移传感器采集的数据依次经过差动放大、整流滤波后送入单片机。
12.更进一步的，所述检测环电机均与单片机相连，检测时，检测环电机驱动检测环旋转，单片机使三个检测环之间纵向互差30
°
，实现同一深度360
°
套损检测、不同深度快速套
损检测；检测环电机驱使探测针伸出，根据所述探测针伸出的长度判断当前套管存在的各种问题。
13.作为更进一步的，所述电控扶正器包括扶正器电机和扶正机构，所述扶正机构包括上支臂、滚轮、下支臂，所述扶正器电机位于壳体内部且与上支臂一端相连，该上支臂另一端通过滚轮与下支臂一端相连，所述滚轮位于壳体外部，下支臂另一端与丝杠相连，该丝杠与扶正器电机连接。
14.作为更进一步的，所述扶正机构为3组，均匀布置在扶正器电机与丝杠外周。
15.本技术还提供一种探针式套损检测方法，其包括：
16.将上述套损检测装置下放至井中，到达指定位置后，扶正器电机开始工作，带动丝杠旋转，该丝杠带动下支臂与上支臂向扶正器电机方向移动并支开，当丝杠到达指定位置后，上支臂与下支臂完全支开，这时滚轮与套管内壁接触；
17.进行套损检测时，检测环电机b驱动检测环b、检测环电机c驱动检测环c进行顺时针旋转，使三个检测环之间纵向互差30
°
，然后各检测环中的探测机陆续开始工作。
18.进一步的，所述各检测环中的探测机工作过程包括：
19.首先线圈c通电，由铁芯c和线圈c组成的电磁铁产生一个与永磁铁c相反的磁场，使永磁铁c的吸力减少，当吸力小到一定程度时，衔铁c的簧片上机械能释放，推动芯杆c将探测针c伸出，所述探测针c与套管内壁接触，产生位移，由压力式位移传感器c将对应探测针c伸出的位移信号转换成电信号传送到数据处理单元；该数据处理单元通过探测针深处的长度即可判断套管是否存在裂缝、孔洞、变形、缩径等问题；当脉冲电流消失后，线圈c失去电流，铁芯c失去磁性，衔铁c的簧片被永磁铁c吸回，探测针c缩回。
20.进一步的，所述各检测环中的探测机工作过程还包括：
21.检测环电机c驱动检测环c在顺时针30
°
角度内依次探测完成后，由下一层检测环b在同一深度继续探测，检测环c继续下个深度的探测检测，待检测环b在顺时针30
°
角度内依次探测完成后，由下一层检测环a在同一深度继续探测，检测环b继续下个深度的探测检测，待检测环a在顺时针30
°
角度内依次探测完成后，实现同一深度360
°
套损检测、不同深度快速套损检测。
22.本发明采用的以上技术方案，与现有技术相比，具有的优点是：利用探测针式检测环，配合电控扶正器辅助，根据探测针伸出的长度判断当前套管存在的问题，可以使套损检测更加直观。其结构新颖，检测准确率高。
附图说明
23.图1为探针式套损检测装置示意图；
24.图2为检测环俯视图；
25.图3为电控扶正器俯视图；
26.图4为检测环的结构放大图；
27.图5为数据处理单元工作流程图；
28.图中序号说明：1-电控扶正器a；2-检测环a；3-检测环b；4-检测环c；5-电控扶正器b；1.1-电缆接口；1.2-扶正器电机；1.3-上支臂；1.4-滚轮；1.5-下支臂；1.6-丝杠；1.7-仪器接口；2.1-探测机a；2.2-检测环电机a；2.3-探测机c；2.4-探测机b；2.5-探测机d；3.1-探
测机e；3.2-检测环电机b；3.3-探测机g；3.4-探测机f；3.5-探测机h；4.1-探测机i；4.2-检测环电机c；4.3-探测机k；4.4-探测机j；4.5-探测机l；4.1.1-探测针c；4.1.2-衔铁c；4.1.3-永磁铁c；4.1.4-线圈c；4.1.5-铁芯c；4.1.6-位移传感器c；4.1.7-芯杆c。
具体实施方式
29.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术，即所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.需要说明的是，术语“a”和“b”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.实施例1
35.如图1-5所示，本实施例提供一种探针式套损检测装置，包括检测管体外上下两处设置的电控扶正器a和电控扶正器b，在所述电控扶正器a和电控扶正器b之间设有3层检测环(检测环a、检测环b、检测环c)。每一层所述检测环包括等分设置的4个探测机，并设置有驱动旋转的检测环电机，用于驱动对应检测环旋转，使得检测时，三层的12个所述探测机(探测机a、探测机b、探测机c、探测机d、探测机e、探测机f、探测机g、探测机h、探测机i、探测机j、探测机k、探测机l、)在轴向投影的一个圆周上处于等角距位置。
36.每一所述探测机包括一个径向设置的探测针，所述探测针后端连接了衔铁的簧片，所述衔铁的簧片一侧安装有永磁铁，该永磁铁内侧设置一个通电后磁场与所述永磁铁相反的铁芯、线圈组件；
37.位于同一层的4个探测针均安装在检测环内部的芯杆上，在所述探测针与芯杆连接的外周均安装位移传感器，每一所述位移传感器的检测结果送至数据处理单元；所述数据处理单元将位移传感器采集的数据依次经过差动放大、整流滤波后送入单片机。
38.检测时，检测环电机驱动检测环旋转，使三个检测环之间纵向互差30
°
，实现同一深度360
°
套损检测、不同深度快速套损检测，检测环电机驱使探测针伸出，根据探测针伸出的长度判断当前套管存在的各种问题，从而使套损检测更加直观。
39.本实施例还提供一种探针式套损检测方法，其包括：
40.将电缆与电控扶正器a的电缆接口1.1相连，再通过仪器接口1.7与检测管体相连，再把电控扶正器b也连接到检测管体上。整体下放至井中，当到达指定位置后，通过电缆接口1.1对探针式套损检测装置通电，这时扶正器电机开始工作，带动丝杠开始旋转，所述丝杠带动下支臂与上支臂向扶正器电机方向移动并支开；当丝杠到达指定位置后，上支臂与下支臂完全支开，此时上下3组支臂全部支撑开，使装置居中，这时滚轮与套管的内壁接触，在上提或下放装置时，扶正器滚轮大大减小了与套管内壁的摩擦，最大程度的减小了套管内壁的磨损；
41.进行套损检测时，检测环电机3.2驱动检测环3、检测环电机4.2驱动检测环4进行顺时针旋转，单片机通过控制检测环电机使三个检测环之间纵向互差30
°
；
42.检测环中的探测机开始工作，各探测针接收探测针驱动信号，线圈c4.1.4通电，由铁芯c4.1.5和线圈c4.1.4组成的电磁铁产生一个与永磁铁c4.1.3相反的磁场，使永磁铁c4.1.3的吸力减少，当吸力小到一定程度时，衔铁c4.1.2的簧片上机械能释放，推动芯杆c4.1.7将探测针c4.1.1伸出，所述探测针c4.1.1与套管内壁接触，产生位移，由压力式位移传感器c4.1.5将探测针c4.4.1伸出的位移信号转换成电信号传送到数据处理单元，通过探测针深处的长度即可判断套管是否存在裂缝、孔洞、变形、缩径等问题。
43.当脉冲电流消失后，线圈c4.1.4失去电流，铁芯c4.1.5失去磁性，衔铁c4.1.2的簧片被永磁铁c4.1.3吸回，探测针c4.1.1缩回。检测环电机c4.2驱动检测环c4在顺时针30
°
角度内依次探测完成后，由下一层检测环b3在同一深度继续探测，检测环c4继续下个深度的探测检测，待检测环b3在顺时针30
°
角度内依次探测完成后，由下一层检测环a2在同一深度继续探测针，检测环b3继续下个深度的探测针检测，3层检测环探测完成后，实现同一深度360
°
套损检测、不同深度快速套损检测。
44.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。