储气井井径缺陷检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种储气井井径缺陷检测方法：利用储气井井壁的自身磁性，通过测量储气井的内部磁场强度、磁场衰减量以及井径变化量对储气井井径质量特性进行检测及评估。该方法在天然地磁场环境下，以磁矢量传感器和涡流位移传感器为测量装置，以计算机为上位机控制检测系统的数据传输和处理。本发明的优点是：储气井井径质量检测及评估的新技术，该技术无需耦合剂、无需人工磁化、设备轻便、检测工艺简单、检测过程由机器控制、重复性好、不依赖于检测人员的技术水平和工作态度。
【专利说明】储气井井径缺陷检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无损检测【技术领域】，尤其涉及一种储气井井径缺陷的检测方法。
【背景技术】
[0002]无损检测及评估是在不损坏试件完好条件下对其中的缺陷试件的组织性能和尺寸进行检查和测量的方法。其中检测缺陷应用最广，故常称为“无损探伤”。“不损坏被检物体的完整性”首先表现在它不需要从物体中截取试样，因而也就不会破坏物体的完整性；其次它不会给被检测物体带来任何物理及化学变化，因而它对试件进行全部的而不是抽样的检测，乃至对生产过程中的产品进行“在线检测”。目前，无损检测的常用方法有超声检测法、涡流检测法、射线检测法、磁粉检测法和渗透检测法。
[0003]超声检测是利用超声波与物体的相互作用所提供的信息来实现的。声波能在金属中传播。这种方法的不足之处是超声波仔空气中衰减很快，检测时一般要有声波的传播介质，如油或水等耦合剂。由于我们检测的是在役工作的储气井，超声检测是无法实施的。
[0004]射线检测法是利用电离辐射与物质间相互作用所产生的物理效应(如辐射强度的变化、散射等)以探测工件内部不连续、结构或厚度等的无损检测方法。射线检测法主要对于体积性缺陷探伤具有较高的灵敏度。其对于裂纹时不敏感的，故射线检测法适宜于体积性缺陷检测，而不适宜面积型缺陷检测。由于实际条件的限制，储气井在役工作时，胶片是无法放置的。故射线检测方法是很难实施的。
[0005]涡流检测法是靠电磁感应原理工作的，所以涡流检测法可以检测工件的表面缺陷与近表面缺陷。涡流检测法的显著特点是对导电材料起作用，而不一定是铁磁材料，但对铁磁材料的效果较差。其次，待探工件表面的光洁度、平整度、边介等对涡流都有较大影响，因此常将涡流检测法用于形状较规则、表面较光洁的铜管等非铁磁性工件探伤。
[0006]漏磁检测法是检测缺陷处形成的漏磁通来探伤的，其只适用于铁磁材料，只有铁磁材料被磁化后，表面和近表面缺陷才能在工件表面形成漏磁通。同时漏磁检测中,磁化是实现检测的先决条件，它决定着被测对象能否产生出被测量和被分辨的磁场信号，同时也影响着检测信号的性能特征和测量装置的结构特征。
[0007]如作者为刘栋在华中科技大学的硕士学位论文发表了一篇篇名为地下储气井漏磁检测实验研究的论文，论文发表日期为:2009年5月9日。该论文研究了基于永磁励磁方式的储气井漏磁检测方法与仪器。
[0008]但综上所述，现有的检测方法要么需要耦合剂、或者需要人工磁化、并且检测深度受材料厚度的限制、检测工艺较为复杂。
【发明内容】
[0009]本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种储气井井径缺陷检测方法，本检测方法不需耦合剂、不需人工磁化、检测深度不受材料厚度限制，能满足在役检测储气井井径，内外缺陷检测兼顾，检测工艺简单。
[0010]本发明是通过采用下述技术方案实现的:
一种储气井井径缺陷检测方法，其特征在于:经地磁场磁化后储气井井壁所具有的磁性为励磁源，井壁为检测对象，以磁矢量传感器和涡流位移传感器为测量装置，将传感器放入储气井井筒中，用电机控制磁矢量传感器和涡流位移传感器的升降，使电机和磁矢量传感器和涡流传感器所连接的电脑同时工作，随着磁矢量传感器和涡流位移传感器的下降，井筒内磁场强度变化值和表征井径大小的涡流信号通过传输线传到计算机中，计算机通过得到磁场强度和井径大小的变化曲线，从而探测储气井井径的缺陷及形变。
[0011]所述磁矢量传感器是指三轴磁通门传感器。
[0012]所述磁通门传感器以非晶合金为磁芯。
[0013]所述的涡流传感器为涡流位移传感器。
[0014]所述的储气井的材料是钢。
[0015]所述励磁源的强度大约10000nT。
[0016]所述三轴磁通门传感器，是宽温125°C军用级芯片，霍尼韦尔三轴磁传感器HMC1053。以非晶合金为磁芯的，非晶合金的磁导率是铍镆合金的数万倍，大大提高了磁力线的聚焦度，因而提高了传感器的分辨率，最高分辨率可达0.2nT。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果表现在:
一、本发明所采用方法属于电磁性检测，但是它的励磁源是储气井自身带有的磁性，无需人工励磁装置。它是目前唯一能满足在役检测储气井井径，内外缺陷检测兼顾，无需人工磁化的检测方法。采用这样的方法，为储气井井径质量检测及评估提供了一种新的思路，而且本方法无需耦合剂、无需人工磁化、检测深度不受材料厚度限制、检测工艺简单、检测过程由机器控制、重复性好、不依赖于检测人员的技术水平和工作态度。
[0018]二、所述磁通门传感器以非晶合金为磁芯，大大挺高了磁力线的聚焦度，因而提高了传感器的分辨率。
【具体实施方式】
[0019]作为本发明的最佳实施方式，其公开了一种储气井井径缺陷检测方法，经地磁场磁化后储气井井壁所具有的磁性为励磁源，井壁为检测对象，以磁矢量传感器和涡流位移传感器为测量装置，将传感器放入储气井井筒中，用电机控制磁矢量传感器和涡流位移传感器的升降，使电机和磁矢量传感器和涡流传感器所连接的电脑同时工作，随着磁矢量传感器和涡流位移传感器的下降，井筒内磁场强度变化值和表征井径大小的涡流信号通过传输线传到计算机中，计算机通过得到磁场强度和井径大小的变化曲线，从而探测储气井井径的缺陷及形变。检测对象进一步是储气井井径。检测过程中采用的磁化激励源是经地磁场磁化后储气井自身所具有的磁性。磁矢量传感器是三分量磁通门传感器(量程±100uT)。磁通门传感器，是宽温125°C军用级芯片，霍尼韦尔三轴磁传感器HMC1053。以非晶合金为磁芯的，非晶合金的磁导率是铍镆合金的数万倍，大大提高了磁力线的聚焦度，因而提高了传感器的分辨率，最高分辨率可达0.2nT。磁通门传感器MCU选用内部集成CAN总线控制器的MCU AT90CAN128。所述励磁源的强度大约ΙΟΟΟΟΟηΤ。当被测物到探头的距离改变时，涡流位移传感器线圈中的阻抗便随之改变。检测方式是在储气井内部进行磁场强度和感应涡流电压的测量。检测深度不受材料的厚度限制。检测储气井井径的宏观缺陷(腐蚀、裂纹、变形)。
【权利要求】
1.一种储气井井径缺陷检测方法，其特征在于:经地磁场磁化后储气井井壁所具有的磁性为励磁源，井壁为检测对象，以磁矢量传感器和涡流位移传感器为测量装置，将传感器放入储气井井筒中，用电机控制磁矢量传感器和涡流位移传感器的升降，使电机和磁矢量传感器和涡流传感器所连接的电脑同时工作，随着磁矢量传感器和涡流位移传感器的下降，井筒内磁场强度变化值和表征井径大小的涡流信号通过传输线传到计算机中，计算机通过得到磁场强度和井径大小的变化曲线，从而探测储气井井径的缺陷及形变。
2.根据权利要求1所述的储气井井径缺陷检测方法，其特征在于:所述磁矢量传感器是指三轴磁通门传感器。
3.根据权利要求1所述的储气井井径缺陷检测方法，其特征在于:所述磁通门传感器以非晶合金为磁芯。
4.根据权利要求1所述的储气井井径缺陷检测方法，其特征在于:所述的涡流传感器为涡流位移传感器。
5.根据权利要求1所述的储气井井径缺陷检测方法，其特征在于:所述的储气井的材料是钢。
【文档编号】G01B7/16GK104391036SQ201410744664
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】张祥来, 何莎, 喻建胜, 宋日生, 王文韬, 徐伟津, 朱祥军, 于润桥, 程东方, 胡博 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司