本发明属于防腐涂层检测技术领域，具体涉及一种井下套管内涂层质量检测装置及检测方法。
背景技术：
国内外油田普遍采用有机内涂层防护技术延长油套管寿命。套管有机内涂层原料主要为环氧树脂或环氧酚醛等有机涂料，通过常温、高温固化在内壁形成致密涂层，且厚度较薄，约100～600μm。油井套管下井完井前，在地面可以通过目视、内窥镜和漏点、绝缘检测仪等方式确定内涂层的质量，成熟有效的方法有低压检漏法、在线电火花检漏法等。套管在井下数百米到数千米深，井筒内还存在着完井液、油气水等复杂介质，具有一定的温度和压力，要判断和检测井下状态的套管内涂层质量存在很大难度。
针对套管本体内腐蚀、损伤和破漏等问题的工程测井技术众多，已形成系列相对成熟的测井方法并在行业内广泛应用，主要有井下多臂井径、磁测厚为主，以及井温、光学电视成像和超声波成像等类型，但这些基于电磁、机械井径、温度场、光学和超声波原理的测井方法难以检测厚度仅为上百微米数量级的有机涂层厚度或损伤状况。
针对井下套管内涂层质量的在线检测，申请专利201510621431.4提供了一种井下油套管内涂层的单电极电流式检测方法，该专利采用一支正电极在井下套管内注入电流，正电极距油套管内壁距离必须<0.04m，申请专利201510621495.4提供了一种井下油套管内涂层的三电极电位差式检测方法，该专利是一支电极在井下套管内注入电流，同时采用另2支电极检测电位差，从中拾取涂层质量信号，此两件专利的特点均是要提前采集油套管内不同电导率介质、不同破损率下电流值(或电位差)，形成数据组，根据数据组绘制油套管内涂层在同一电解液电导率下油套管内涂层破损率-电流(或电位差)曲线图模板，然后实测，根据模板得到涂层的破损率，程序上复杂，操作相对专业。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中需要考虑套管内电解液矿化度因素导致检测程序复杂、正电极必须紧靠套管内壁的问题。
为此，本发明提供了一种井下套管内涂层质量检测装置，包括套管，套管位于井下，套管内壁涂设内涂层，所述井下套管内涂层质量检测装置还包括测井车、笔记本电脑、吊车、回路接地电极、电缆、马笼头、检测仪、磁定位器、加重杆和扶正器，测井车内设测井系统，扶正器、加重杆、磁定位器、检测仪和马笼头从下向上依次通过电缆连接于套管内，马笼头、吊车和测井车依次通过电缆连接且吊车和测井车均位于地面之上，笔记本电脑连接测井系统，检测仪的电源负极连接回路接地电极。
所述检测仪包括上接头、上辅助绝缘环、上辅助电极、上主绝缘环、主电极、下主绝缘环、下辅助电极、下辅助绝缘环、机械壳体、管内骨架电路板和下接头，上接头、上辅助绝缘环、上辅助电极、上主绝缘环、主电极、下主绝缘环、下辅助电极、下辅助绝缘环、机械壳体和下接头从上向下依次连接，机械壳体内部连接管内骨架电路板，上辅助电极、主电极和下辅助电极均通过电缆连接管内骨架电路板，上接头连接马笼头，下接头连接磁定位器。
所述扶正器采用滚轮扶正器。
所述电缆采用石油测井的标准七芯电缆。
所述上辅助电极、主电极和下辅助电极采用不锈钢钢环，上辅助绝缘环、上主绝缘环、下主绝缘环和下辅助绝缘环采用聚乙烯塑料材质，管内骨架电路板至少包括放大电路、采集电路和电源，放大电路采用仪表放大器ad620，采集电路采用ads1274模数转换器，电源采用开关稳压电源。
一种井下套管内涂层质量检测装置的监测方法，包括如下步骤：
1)对目标井依次进行套管通井和洗井，确保套管通畅，然后用电解液替换原目标井内液体，直至目标井检测的出入口液体水质一致停止替换，将套管内注满电解液至井口；
2)连接仪器串：扶正器、加重杆、磁定位器、检测仪和马笼头从下向上依次通过电缆连接于步骤1)中注满电解液的套管内，马笼头、吊车和测井车依次通过电缆连接且吊车和测井车均位于地面之上，笔记本电脑连接测井系统，检测仪的电源负极连接回路接地电极；
3)完成两类情况检测：
一类是在完好涂层的套管井内检测：首先如步骤1)所述在完好涂层的套管井的套管内充满电解液，然后如步骤2)所述连接仪器串，将连好的仪器串下至完好涂层的套管井底，之后上提仪器串，在上提仪器串的过程中开始检测，磁定位器采集井深数据，检测仪采集主电极的电位和电流数据，依据欧姆定律和电位平衡原理计算得到完好涂层的套管井内套管的内涂层的电阻数据，将获得的井深数据和电阻数据绘制为井深-电阻数据曲线，取电阻数据的最大值作为完好涂层的标准数据；
二类是在无涂层套管井内检测：首先如步骤1)所述在无涂层的套管井的套管内充满电解液，然后如步骤2)所述连接仪器串，将连好的仪器串下至无涂层的套管井底，之后上提仪器串，在上提仪器串的过程中开始检测，磁定位器采集井深数据，检测仪采集主电极的电位和电流数据，依据欧姆定律和电位平衡原理计算得到无涂层的套管井内的电阻数据，将获得的井深数据和电阻数据绘制为井深-电阻数据曲线，获得的电阻数据作为套管无涂层裸露即涂层100％损坏情况下的标准数据；
4)检测目标井的套管内涂层：首先如步骤1)所述在目标井的套管内充满电解液，然后如步骤2)所述连接仪器串，将连好的仪器串下至目标井的井底，之后上提仪器串，在上提仪器串的过程中开始检测，磁定位器采集井深数据，检测仪采集主电极的电位和电流数据，依据欧姆定律和电位平衡原理计算得到目标井的套管内涂层的电阻数据，将获得的井深数据和电阻数据绘制为井深-电阻数据曲线；
5)采用两种方式将步骤3)和步骤4)的数据进行处理并绘制套管涂层质量评价图：
方式一：将无涂层的套管井内的电阻数据和完好涂层的套管井内的电阻数据依次作为横坐标零线基准和满刻度线基准，以井深作为纵坐标，将待测目标井涂层电阻数据作为横坐标，绘制套管井深-内涂层质量评价图；
方式二：将完好涂层的套管井内的电阻数据作为基准，将待测目标井涂层电阻数据与完好涂层的标准数据的比值作为涂层完好度指标，用1-比值作为涂层损伤程度，以井深为纵坐标，以待测目标井涂层电阻数据与完好涂层的标准数据的比值、涂层损伤程度作为横坐标，绘制套管井深-内涂层质量评价图。
所述目标井的套管内涂层类型更改后，重复步骤3)对更改后的涂层做井深-电阻数据曲线，并获取更改后的完好涂层的标准电阻数据。
所述步骤1)、步骤3)和步骤4)所述的电解液相同且电解液的电导率保持恒定，电解液的电导率值大于地面淡水的矿化度并小于地层水矿化度。
本发明的有益效果：本发明提供的这种井下套管内涂层质量检测装置及检测方法，在油水井内有电解液导电介质情况下，根据电位平衡原理，实现上辅助电极、下辅助电极对主电极电流的控制流向，然后采集反映套管涂层质量信息的主电极的电位和供电电流参数，实现对井下套管内涂层质量的在线检测，解决在役油水井的套管内涂层质量评价一般需处理电解液电导率因素导致程序相对复杂、测量电极需紧靠套管内壁的问题，测井操作简单方便、技术可靠，为跟踪掌握内涂层防腐效果、优化套管内涂层设计和开展套管服役寿命预测评估等提供依据和技术手段。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是井下套管内涂层质量检测装置的检测方法原理示意图；
图2是电位平衡等效电路图；
图3是井下套管内涂层质量检测装置的结构连接示意图；
图4是检测仪的结构示意图；
图5是电位平衡闭环控制示意图。
附图标记说明：1.1、套管；1.2、上辅助电极作用区；1.3、主电极作用区；1.4、主电极电流；1.5、下辅助电极作用区；1.6、内涂层；1.7、套管内电解液；1.8、下辅助电极电流；1.9、下辅助电极；1.10、下主绝缘环；1.11、主电极；1.12、上主绝缘环；1.13、上辅助电极；1.14、电缆；1.15、上辅助电极电流；1.16、套管电流；1-1.1、井液及套管电阻；1-1.2、回路接地电极；1-1.3、涂层电阻；1-1.4、主电极端井液径向电阻；1-1.5、主电极端；1-1.6、辅助电极端；1-1.7、辅助电极端井液径向电阻；1-1.8、检流计；2.1测井车；2.2、笔记本电脑；2.3、加重杆；2.4、扶正器；2.5、磁定位器；2.6、检测仪；2.7、马笼头；2.8、吊车；2-1.1、上接头；2-1.2、连接导线；2-1.3、管内骨架电路板；2-1.4、下接头；2-1.5、机械外壳；2-1.6、下辅助绝缘环；2-1.7、上辅助绝缘环；3.1、主电极电位；3.2、差值信号；3.3、比较放大器；3.4、给定电位；3.5、调节信号；3.6、上、下辅助电极电位；3.7、比较器。
具体实施方式
实施例1：
一种井下套管内涂层质量检测装置，包括套管1.1，套管1.1位于井下，套管1.1内壁涂设内涂层1.6，所述井下套管内涂层质量检测装置还包括测井车2.1、笔记本电脑2.2、吊车2.8、回路接地电极1-1.2、电缆1.14、马笼头2.7、检测仪2.6、磁定位器2.5、加重杆2.3和扶正器2.4，测井车2.1内设测井系统，扶正器2.4、加重杆2.3、磁定位器2.5、检测仪2.6和马笼头2.7从下向上依次通过电缆1.14连接于套管1.1内，马笼头2.7、吊车2.8和测井车2.1依次通过电缆1.14连接且吊车2.8和测井车2.1均位于地面之上，笔记本电脑2.2连接测井系统，检测仪2.6的电源负极连接回路接地电极1-1.2。
实施例2：
如图3所示，一种井下套管内涂层质量检测装置，包括套管1.1，套管1.1位于井下，套管1.1内壁涂设内涂层1.6，所述井下套管内涂层质量检测装置还包括测井车2.1、笔记本电脑2.2、吊车2.8、回路接地电极1-1.2、电缆1.14、马笼头2.7、检测仪2.6、磁定位器2.5、加重杆2.3和扶正器2.4，测井车2.1内设测井系统，扶正器2.4、加重杆2.3、磁定位器2.5、检测仪2.6和马笼头2.7从下向上依次通过电缆1.14连接于套管1.1内，马笼头2.7、吊车2.8和测井车2.1依次通过电缆1.14连接且吊车2.8和测井车2.1均位于地面之上，笔记本电脑2.2连接测井系统，检测仪2.6的电源负极连接回路接地电极1-1.2。
其中扶正器2.4对仪器串起居中作用，加重杆2.3确保顺利起下井，磁定位器2.5检测套管接箍，用于位置涂层测深，马笼头2.7起接头转换与测试安全作用。在油水井内有电解液导电介质情况下，根据电位平衡原理，实现上辅助电极1.13、下辅助电极1.9对主电极电流1.4的控制流向，然后采集反映套管涂层质量信息的主电极1.11的电位和供电电流参数，实现对井下套管内涂层质量的在线检测，解决在役油水井的套管内涂层质量评价一般需处理电解液电导率因素导致程序相对复杂、测量电极需紧靠套管内壁的问题，测井操作简单方便、技术可靠，为跟踪掌握内涂层防腐效果、优化套管内涂层设计和开展套管服役寿命预测评估等提供依据和技术手段。
实施例3
如图4所示，在实施例2的基础上，所述检测仪2.6包括上接头2-1.1、上辅助绝缘环2-1.7、上辅助电极1.13、上主绝缘环1.12、主电极1.11、下主绝缘环1.10、下辅助电极1.9、下辅助绝缘环2-1.6、机械壳体2-1.5、管内骨架电路板2-1.3和下接头2-1.4，上接头2-1.1、上辅助绝缘环2-1.7、上辅助电极1.13、上主绝缘环1.12、主电极1.11、下主绝缘环1.10、下辅助电极1.9、下辅助绝缘环2-1.6、机械壳体2-1.5和下接头2-1.4从上向下依次连接，机械壳体2-1.5内部连接管内骨架电路板2-1.3，上辅助电极1.13、主电极1.11和下辅助电极1.9均通过电缆1.14连接管内骨架电路板2-1.3，上接头2-1.1连接马笼头2.7，下接头2-1.4连接磁定位器2.5。
所述扶正器2.4采用滚轮扶正器。滚轮扶正器套在套管下滑时，滚轮可以旋转，更方便扶正器的下放和上提，减小摩擦力。
所述电缆1.14采用石油测井的标准七芯电缆。测井车2.1内的测井系统采用skd3000数控测井地面系统；笔记本电脑2.2、回路接地极1-1.2、加重杆2.3、扶正器2.4、磁定位器2.5、马笼头2.7、吊车2.8和测井车2.1采用市售产品；确保检测装置达到标准及使用安全。
所述上辅助电极1.13、主电极1.11和下辅助电极1.9采用不锈钢钢环，上辅助绝缘环2-1.7、上主绝缘环1.12、下主绝缘环1.10和下辅助绝缘环2-1.6采用聚乙烯塑料材质，管内骨架电路板2-1.3至少包括放大电路、采集电路和电源，放大电路采用仪表放大器ad620，采集电路采用ads1274模数转换器，电源采用开关稳压电源。管内骨架电路板2-1.3其余部分采用常规电路设计完成。
完成井下套管内涂层1.6检测的软件部分主要包括井深、电流、电压三参数的采集存贮处理和通讯控制，井深数据由skd3000数控测井地面系统完成，以skd3000数控测井地面系统为平台，在此基础上进行适当简单的系统扩展，增加skd3000数控测井地面系统与笔记本电脑2.2的通讯、电流电压运算、作图和打印等功能，属公知技术。
本发明的工作原理为：
参照图1井下套管内涂层质量检测装置的检测方法原理示意图，地面电源给主电极1.11供正向的主电极电流1.4，按照电流“走”最低阻抗路径规律，正常情况下主电极电流1.4将向四周发散聚回地面回路接地电极1-1.2，主要沿套管内井液回流，而流经待测套管内涂层1.6面的电流量相应较小。为了使主电极电流1.4主要通过待测涂层面，设计了给上辅助电极1.13和下辅助电极1.9供同极性电流，调节上辅助电极电流1.15和下辅助电极电流1.8，使上辅助电极1.13和下辅助电极1.9的电极电位3.6等于主电极电位3.1，上辅助电极电流1.15、下辅助电极电流1.8和主电极电流1.4最终汇流于套管形成套管电流1.16回到电源负极即回路接地极1-1.2。根据电位平衡原理，上辅助电极电流1.15将在上辅助电极径向覆盖区流动形成上辅助电流作用区1.2，下辅助电极电流1.8将在图示的下辅助电极作用区1.5流动，主电极与上、下辅助电极作用区间的电位差为零或负值，导致主电极电流1.10将主要在径向覆盖区流动形成主电极作用区1.3，结果是上辅助电极1.13和下辅助电极1.9产生的电场区域约束主电极电流1.4在主电极径向覆盖区流动形成主电极作用区1.3，主电极作用区1.3的涂层质量将由主电极电流1.4和主电极电位3.1比值
参照图2电位平衡等效电路图，进一步说明主电极1.11与上辅助电极1.13和下辅助电极1.9通过电位平衡约束主电流流向的作用原理；图2中，直流电源给主电极1.11、上辅助电极1.13和下辅助电极1.9供电产生的电回路等效为两个电阻电路，两个电路共用回路电极1-1.2，地电极也是零电位基准点，其中井液和套管电阻是衡定量，涂层电阻1-1.3随涂层质量变化而变化，ub、ua可分别视为主电极1.11在主电极作用区1.3和上辅助电极1.13和下辅助电极1.9的辅助电极作用区中任意点的电位，为了使主电极电流1.4(其值为i主)仅流入主电极作用区1.3，调节i辅，使ub≈ua，检流计1-1.8无电流流过，通常涂层质量较好时，因涂层电阻1-1.3比井液及套管电阻大得多，要求降低主电极电流1.4，即降低主电极电位3.1，以控制辅助电极电流i辅不超过电缆1.14缆芯最大电流容量(<10a)。
参照图5电位平衡闭环控制示意图，主电极电位3.1与上、下辅助电极电位3.6比较产生差值信号3.2，差值信号3.2与给定信号3.4送入比较器3.7，若主电极电位3.1高于上、下辅助电极电位3.6，输出正电位差信号，正电位差信号大于给定信号3.4时，则比较放大器3.3输出调节信号3.5增大上辅助电极电流1.15、下辅助电极电流1.8，从而增加上、下辅助电极电位3.6；若主电极电位3.1低于上、下辅助电极电位3.6，输出负电位差信号，负电位差信号绝对值大于给定信号3.4时，则比较放大器3.3输出调节信号3.5减少上辅助电极电流1.15、下辅助电极电流1.8，从而减小上、下辅助电极电位3.6；若差值信号3.2绝对值小于给定信号，则不改变上辅助电极电流1.15、下辅助电极电流1.8，相应不改变上、下辅助电极电位3.6。通过闭环控制电路，自动调节使主电极电位3.1略等于上、下辅助电极电位3.6。
实施例4
一种井下套管内涂层质量检测装置的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)对目标井依次进行套管通井和洗井，确保套管1.1通畅，然后用电解液替换原目标井内液体，直至目标井检测的出入口液体水质一致停止替换，将套管1.1内注满电解液至井口；
2)连接仪器串：扶正器2.4、加重杆2.3、磁定位器2.5、检测仪2.6和马笼头2.7从下向上依次通过电缆1.14连接于步骤1)中注满电解液的套管1.1内，马笼头2.7、吊车2.8和测井车2.1依次通过电缆1.14连接且吊车2.8和测井车2.1均位于地面之上，笔记本电脑2.2连接测井系统，检测仪2.6的电源负极连接回路接地电极1-1.2；
3)完成两类情况检测：
一类是在完好涂层的套管井内检测：首先如步骤1)所述在完好涂层的套管井的套管1.1内充满电解液，然后如步骤2)所述连接仪器串，将连好的仪器串下至完好涂层的套管井底，之后上提仪器串，在上提仪器串的过程中开始检测，磁定位器2.5采集井深数据，检测仪2.6采集主电极1.11的电位和电流数据，依据欧姆定律和电位平衡原理计算得到完好涂层的套管井内套管1.1的内涂层1.6的电阻数据，将获得的井深数据和电阻数据绘制为井深-电阻数据曲线，取电阻数据的最大值作为完好涂层的标准数据；
二类是在无涂层套管井内检测：首先如步骤1)所述在无涂层的套管井的套管1.1内充满电解液，然后如步骤2)所述连接仪器串，将连好的仪器串下至无涂层的套管井底，之后上提仪器串，在上提仪器串的过程中开始检测，磁定位器2.5采集井深数据，检测仪2.6采集主电极1.11的电位和电流数据，依据欧姆定律和电位平衡原理计算得到无涂层的套管井内的电阻数据，将获得的井深数据和电阻数据绘制为井深-电阻数据曲线，获得的电阻数据作为套管无涂层裸露即涂层100％损坏情况下的标准数据；
4)检测目标井的套管内涂层：首先如步骤1)所述在目标井的套管内充满电解液，然后如步骤2)所述连接仪器串，将连好的仪器串下至目标井的井底，之后上提仪器串，在上提仪器串的过程中开始检测，磁定位器2.5采集井深数据，检测仪2.6采集主电极1.11的电位和电流数据，依据欧姆定律和电位平衡原理计算得到目标井的套管内涂层1.6的电阻数据，将获得的井深数据和电阻数据绘制为井深-电阻数据曲线；
5)采用两种方式将步骤3)和步骤4)的数据进行处理并绘制套管涂层质量评价图：
方式一：将无涂层的套管井内的电阻数据和完好涂层的套管井内的电阻数据依次作为横坐标零线基准和满刻度线基准，以井深作为纵坐标，将待测目标井涂层电阻数据作为横坐标，绘制套管井深-内涂层质量评价图；
方式二：将完好涂层的套管井内的电阻数据作为基准，将待测目标井涂层电阻数据与完好涂层的标准数据的比值作为涂层完好度指标，用1-比值作为涂层损伤程度，以井深为纵坐标，以待测目标井涂层电阻数据与完好涂层的标准数据的比值、涂层损伤程度作为横坐标，绘制套管井深-内涂层质量评价图。
所述目标井的套管内涂层类型更改后，重复步骤3)对更改后的涂层做井深-电阻数据曲线，并获取更改后的完好涂层的标准电阻数据。某种类型更改后的涂层的标准电阻数据一旦检测，在测该类型涂层质量评价时无需再测该类型新涂层。
所述步骤1)、步骤3)和步骤4)所述的电解液相同且电解液的电导率保持恒定，电解液的电导率值大于地面淡水的矿化度并小于地层水矿化度；这样更易于操作；电解液的电导率具体值以易于现场调配、低于地层原始电导率和满足油井生产作业为原则来确定。
本方法达到技术指标：
套管内涂层：有机绝缘涂料涂层。
适用套管规格(ф外径×壁厚)：ф139.7mm×7.72mm。
检测仪：耐温：-10℃～+90℃，耐水压：40mpa，探头外径：108mm，检测仪本体外径：73mm。
电缆单芯最大电流：﹤10a，电源电压：﹤30v。
检测套管涂层损坏面积：<10cm2，涂层信息纵向分辨率：<0.5m，形成定量反映涂层质量信息的测井曲线。
检测速度：﹤1200m/hr。
本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。