专利名称：一种判断油井钢套管应力分布状况的磁敏检测方法
技术领域：
本发明涉及一种在油田生产过程中判断油井钢套管应力分布状况的磁敏检测方法。具体的说就是将带有多个磁敏传感器的仪器用电缆放入井中，用机械臂将其推靠到油井的套管壁上，用以测量在外力的作用下钢套管的应力变化，从而判断油井钢套管发生损坏的可能性。
目前判断油井套管发生损坏方法有几种它们是多臂井径仪器、管子分析仪和井下超声波电视等，此外还有利用声波进行地层的应力预测等方法。但是前几种方法都是在油井的钢套管已经发生损坏或者形变的情况下才能测量出有关信息，这样势必给用户造成无法弥补的损失。利用声波方法虽然也有地层应力预测预报的功能，但是它是一种间接测量方法，还需要其它方法和手段的帮助，且成本高、周期较长。
本发明的目的是提供一种新的判断油井套管发生损坏的方法，通过测量在外力的作用下钢套管磁导率的变化来直接检测钢套管内部应力变化的方法，使其在发生塑性型变之前就能给出有关信息显示，真正达到预测预报的程度，以便地质工程师及时调整注采方案，从而避免套损尤其是成片套损事故的发生，降低了油田生产成本。
本发明的主要技术方案是，利用油井钢套管的铁磁特性，把一只带有多个磁敏传感器7的井下仪器3放入油井8中，直接测量在外力的作用下钢套管9被检测点处磁导率的变化，依此来判断和预测油井钢套管发生损坏的可能性。该方法所用的装置由地面数控测井仪器车1、电缆2和井下仪器3等组成。井下仪器3由控制器4、方位传感器5、推靠器6、支撑臂10和磁敏传感器7等组成。其中磁敏传感器7的敏感面(与检测点相接触的表面)被设计成与油管内壁相吻合的柱面形状。施工时先把井下仪器3放入油井8中，由地面数控测井仪器车1控制将多个磁敏传感器7推靠到钢套管9的内壁上，使其很好的接触，首先测量一组钢套管应力分布的原始曲线，然后间隔一段时间之后用井下仪器3再测量一组钢套管应力分布曲线，两者经过数据对比即可判断出同一层段的应力变化情况，据此可以得出油井套管可能发生损坏的监测预报。也可以把井下仪器3固定在某些特定的位置上进行时间连续测量该点的应力变化信息，用其来判断该段的套损情况。
其原理是铁磁质磁畴中磁化方向的改变会引起介质中晶格间距的改变，从而伴随着磁化过程，铁磁体会发生长度和体积的改变，同时造成材料内部应力的变化这种现象叫磁致伸缩。同样的道理，当铁磁物体中具有内应力时，其磁畴的运移会受到一定的影响，从而表现为其磁导率随着内应力的大小和方向的改变而改变，因此用一个能够检测出铁磁材料磁导率变化的磁敏传感器既可很容易的测量出油井钢套管应力分布状况。通过对多次测量数据(或等间隔连续时间采集的数据)对比，便可判断出油井中钢套管各点应力变化情况，从而给出油井可能发生套损的监测预报。
本发明与目前油田使用的多臂井径仪器、管子分析仪和井下超声波电视等方法和仪器相比具有超前监测预报的优点，前者只有发生损坏才能测量出结果，然后再采取修补措施，本发明由于具有超前监测预报的功能，指导用户调整生产方案，因此可以大大地降低用户的经济损失，单井减少维修和停产造成的损失达数十万元。与声波方法的地层应力预测相比，它是变间接测量为直接测量，测量精度明显提高，且施工成本低。
图1为本发明的测试原理图。1为地面数控测井仪器车、2是电缆、3是井下仪器、8是油井、9是井壁(钢套管)；井下仪器3由控制器4、方位传感器5、推靠器6、支撑臂10和磁敏传感器7组成，其中磁敏传感器7的敏感面(与检测点相接触的表面)被设计成与油管内壁相吻合的柱面形状。
实现本发明的实施例如图1所示，施工时先用电缆把井下仪器3放入油井8中，由地面数控测井仪器车1控制将多个磁敏传感器7推靠到钢套管9的内壁上，使其很好的接触，然后用绞车提升井下仪器3，首先测量一组钢套管应力分布的原始曲线，间隔一段时间之后再用井下仪器3再测量一组钢套管应力分布曲线，两者经过数据对比即可判断出同一层段钢套管的应力变化情况，应力增大的部位预示着可能发生套损，其中的方位传感器5给出了每一个磁敏传感器7的具体方位。据此可以得出油井套管可能发生损坏的有关数据和信息，进而给出钢套管发生套损的预测预报。也可以把井下仪器3固定在某些特定的位置上进行长时间连续测量该段钢套管的应力变化信息，用其来判断该段的套损情况。
权利要求
1.一种判断油井钢套管应力分布状况的磁敏检测方法，其特征在于该方法是利用油井钢套管的铁磁特性，把一只带有磁敏传感器(7)的井下仪器(3)放入油井(8)中，直接测量在外力的作用下钢套管(9)被检测点处磁导率的变化，依此来判断和预测油井钢套管(9)发生损坏的可能性；该方法所用的装置由地面数控测井仪器车(1)、电缆(2)和井下仪器(3)等组成；井下仪器(3)由控制器(4)、方位传感器(5)、推靠器(6)和磁敏传感器(7)等组成；测量时先把井下仪器(3)放入油井(8)中，由地面数控测井仪器车(1)控制将磁敏传感器(7)推靠到井壁(9)上，使其很好的接触，首先测量一条钢套管应力分布的原始曲线，然后间隔一段时间之后用井下仪器(3)再测量一条钢套管应力分布曲线，两者经过数据对比即可判断出同一层段的应力变化情况，据此可以得出油井套管可能发生损坏的监测预报；也可以把井下仪器(3)的传感器(7)固定在某些特定的位置上进行长时间连续测量该部位的应力变化信息，用其来判断该段的套损情况。
2.根据权利要求1所述的一种判断油井钢套管应力分布状况的磁敏检测方法，其特征在于磁敏传感器(7)被设计成对铁磁材料的磁导率变化敏感，它的敏感面(与检测点相接触的表面)是与油管内壁相吻合的柱面或球面形状，从而保证传感器与钢套管能均匀等间距接触。
全文摘要
本发明涉及一种判断油井钢套管应力分布状况的磁敏检测方法,该方法通过测量在外力的作用下钢套管的磁导率变化来直接检测套管内部应力变化,可以在钢套管发生塑性型变之前就能给出有关信息,从而避免套损尤其是片损事故的发生。由于具有超前预测预报的功能,因此可以大大地降低用户的经济损失,单井减少维修和停产造成的损失达数十万元,有效地降低了油田生产成本。
文档编号G01L1/12GK1358990SQ01138879
公开日2002年7月17日 申请日期2001年12月18日 优先权日2001年12月18日
发明者王忠义, 陈国华, 马文中, 马庆城 申请人:大庆石油管理局测井公司