儲氣井井徑缺陷檢測方法
2023-07-28 05:40:01
儲氣井井徑缺陷檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種儲氣井井徑缺陷檢測方法：利用儲氣井井壁的自身磁性，通過測量儲氣井的內部磁場強度、磁場衰減量以及井徑變化量對儲氣井井徑質量特性進行檢測及評估。該方法在天然地磁場環境下，以磁矢量傳感器和渦流位移傳感器為測量裝置，以計算機為上位機控制檢測系統的數據傳輸和處理。本發明的優點是：儲氣井井徑質量檢測及評估的新技術，該技術無需耦合劑、無需人工磁化、設備輕便、檢測工藝簡單、檢測過程由機器控制、重複性好、不依賴於檢測人員的技術水平和工作態度。
【專利說明】儲氣井井徑缺陷檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無損檢測【技術領域】，尤其涉及一種儲氣井井徑缺陷的檢測方法。
【背景技術】
[0002]無損檢測及評估是在不損壞試件完好條件下對其中的缺陷試件的組織性能和尺寸進行檢查和測量的方法。其中檢測缺陷應用最廣，故常稱為「無損探傷」。「不損壞被檢物體的完整性」首先表現在它不需要從物體中截取試樣，因而也就不會破壞物體的完整性；其次它不會給被檢測物體帶來任何物理及化學變化，因而它對試件進行全部的而不是抽樣的檢測，乃至對生產過程中的產品進行「在線檢測」。目前，無損檢測的常用方法有超聲檢測法、渦流檢測法、射線檢測法、磁粉檢測法和滲透檢測法。
[0003]超聲檢測是利用超聲波與物體的相互作用所提供的信息來實現的。聲波能在金屬中傳播。這種方法的不足之處是超聲波仔空氣中衰減很快，檢測時一般要有聲波的傳播介質，如油或水等耦合劑。由於我們檢測的是在役工作的儲氣井，超聲檢測是無法實施的。
[0004]射線檢測法是利用電離輻射與物質間相互作用所產生的物理效應(如輻射強度的變化、散射等)以探測工件內部不連續、結構或厚度等的無損檢測方法。射線檢測法主要對於體積性缺陷探傷具有較高的靈敏度。其對於裂紋時不敏感的，故射線檢測法適宜於體積性缺陷檢測，而不適宜面積型缺陷檢測。由於實際條件的限制，儲氣井在役工作時，膠片是無法放置的。故射線檢測方法是很難實施的。
[0005]渦流檢測法是靠電磁感應原理工作的，所以渦流檢測法可以檢測工件的表面缺陷與近表面缺陷。渦流檢測法的顯著特點是對導電材料起作用，而不一定是鐵磁材料，但對鐵磁材料的效果較差。其次，待探工件表面的光潔度、平整度、邊介等對渦流都有較大影響，因此常將渦流檢測法用於形狀較規則、表面較光潔的銅管等非鐵磁性工件探傷。
[0006]漏磁檢測法是檢測缺陷處形成的漏磁通來探傷的，其只適用於鐵磁材料，只有鐵磁材料被磁化後，表面和近表面缺陷才能在工件表面形成漏磁通。同時漏磁檢測中,磁化是實現檢測的先決條件，它決定著被測對象能否產生出被測量和被分辨的磁場信號，同時也影響著檢測信號的性能特徵和測量裝置的結構特徵。
[0007]如作者為劉棟在華中科技大學的碩士學位論文發表了一篇篇名為地下儲氣井漏磁檢測實驗研究的論文，論文發表日期為:2009年5月9日。該論文研究了基於永磁勵磁方式的儲氣井漏磁檢測方法與儀器。
[0008]但綜上所述，現有的檢測方法要麼需要耦合劑、或者需要人工磁化、並且檢測深度受材料厚度的限制、檢測工藝較為複雜。
【發明內容】
[0009]本發明旨在針對上述現有技術所存在的缺陷和不足，提供一種儲氣井井徑缺陷檢測方法，本檢測方法不需耦合劑、不需人工磁化、檢測深度不受材料厚度限制，能滿足在役檢測儲氣井井徑，內外缺陷檢測兼顧，檢測工藝簡單。
[0010]本發明是通過採用下述技術方案實現的:
一種儲氣井井徑缺陷檢測方法，其特徵在於:經地磁場磁化後儲氣井井壁所具有的磁性為勵磁源，井壁為檢測對象，以磁矢量傳感器和渦流位移傳感器為測量裝置，將傳感器放入儲氣井井筒中，用電機控制磁矢量傳感器和渦流位移傳感器的升降，使電機和磁矢量傳感器和渦流傳感器所連接的電腦同時工作，隨著磁矢量傳感器和渦流位移傳感器的下降，井筒內磁場強度變化值和表徵井徑大小的渦流信號通過傳輸線傳到計算機中，計算機通過得到磁場強度和井徑大小的變化曲線，從而探測儲氣井井徑的缺陷及形變。
[0011]所述磁矢量傳感器是指三軸磁通門傳感器。
[0012]所述磁通門傳感器以非晶合金為磁芯。
[0013]所述的渦流傳感器為渦流位移傳感器。
[0014]所述的儲氣井的材料是鋼。
[0015]所述勵磁源的強度大約10000nT。
[0016]所述三軸磁通門傳感器，是寬溫125°C軍用級晶片，霍尼韋爾三軸磁傳感器HMC1053。以非晶合金為磁芯的，非晶合金的磁導率是鈹鏌合金的數萬倍，大大提高了磁力線的聚焦度，因而提高了傳感器的解析度，最高解析度可達0.2nT。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果表現在:
一、本發明所採用方法屬於電磁性檢測，但是它的勵磁源是儲氣井自身帶有的磁性，無需人工勵磁裝置。它是目前唯一能滿足在役檢測儲氣井井徑，內外缺陷檢測兼顧，無需人工磁化的檢測方法。採用這樣的方法，為儲氣井井徑質量檢測及評估提供了一種新的思路，而且本方法無需耦合劑、無需人工磁化、檢測深度不受材料厚度限制、檢測工藝簡單、檢測過程由機器控制、重複性好、不依賴於檢測人員的技術水平和工作態度。
[0018]二、所述磁通門傳感器以非晶合金為磁芯，大大挺高了磁力線的聚焦度，因而提高了傳感器的解析度。
【具體實施方式】
[0019]作為本發明的最佳實施方式，其公開了一種儲氣井井徑缺陷檢測方法，經地磁場磁化後儲氣井井壁所具有的磁性為勵磁源，井壁為檢測對象，以磁矢量傳感器和渦流位移傳感器為測量裝置，將傳感器放入儲氣井井筒中，用電機控制磁矢量傳感器和渦流位移傳感器的升降，使電機和磁矢量傳感器和渦流傳感器所連接的電腦同時工作，隨著磁矢量傳感器和渦流位移傳感器的下降，井筒內磁場強度變化值和表徵井徑大小的渦流信號通過傳輸線傳到計算機中，計算機通過得到磁場強度和井徑大小的變化曲線，從而探測儲氣井井徑的缺陷及形變。檢測對象進一步是儲氣井井徑。檢測過程中採用的磁化激勵源是經地磁場磁化後儲氣井自身所具有的磁性。磁矢量傳感器是三分量磁通門傳感器(量程±100uT)。磁通門傳感器，是寬溫125°C軍用級晶片，霍尼韋爾三軸磁傳感器HMC1053。以非晶合金為磁芯的，非晶合金的磁導率是鈹鏌合金的數萬倍，大大提高了磁力線的聚焦度，因而提高了傳感器的解析度，最高解析度可達0.2nT。磁通門傳感器MCU選用內部集成CAN總線控制器的MCU AT90CAN128。所述勵磁源的強度大約ΙΟΟΟΟΟηΤ。當被測物到探頭的距離改變時，渦流位移傳感器線圈中的阻抗便隨之改變。檢測方式是在儲氣井內部進行磁場強度和感應渦流電壓的測量。檢測深度不受材料的厚度限制。檢測儲氣井井徑的宏觀缺陷(腐蝕、裂紋、變形)。
【權利要求】
1.一種儲氣井井徑缺陷檢測方法，其特徵在於:經地磁場磁化後儲氣井井壁所具有的磁性為勵磁源，井壁為檢測對象，以磁矢量傳感器和渦流位移傳感器為測量裝置，將傳感器放入儲氣井井筒中，用電機控制磁矢量傳感器和渦流位移傳感器的升降，使電機和磁矢量傳感器和渦流傳感器所連接的電腦同時工作，隨著磁矢量傳感器和渦流位移傳感器的下降，井筒內磁場強度變化值和表徵井徑大小的渦流信號通過傳輸線傳到計算機中，計算機通過得到磁場強度和井徑大小的變化曲線，從而探測儲氣井井徑的缺陷及形變。
2.根據權利要求1所述的儲氣井井徑缺陷檢測方法，其特徵在於:所述磁矢量傳感器是指三軸磁通門傳感器。
3.根據權利要求1所述的儲氣井井徑缺陷檢測方法，其特徵在於:所述磁通門傳感器以非晶合金為磁芯。
4.根據權利要求1所述的儲氣井井徑缺陷檢測方法，其特徵在於:所述的渦流傳感器為渦流位移傳感器。
5.根據權利要求1所述的儲氣井井徑缺陷檢測方法，其特徵在於:所述的儲氣井的材料是鋼。
【文檔編號】G01B7/16GK104391036SQ201410744664
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】張祥來, 何莎, 喻建勝, 宋日生, 王文韜, 徐偉津, 朱祥軍, 於潤橋, 程東方, 胡博 申請人:中國石油集團川慶鑽探工程有限公司