一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统及方法技术方案

本公开涉及电磁检测技术领域，尤其涉及一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，以及基于阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统的检测方法。所述的检测系统包括：井下探测模块，用于探测并采集待测套管的探测数据；所述井下探测模块包括顺次连接的若干个探测短节；遥传短节，与所述井下探测模块连接，用于接收上位机的控制指令，并收集各所述探测短节的探测数据，将所述探测数据发送至所述上位机；上位机，用于接收所述遥传短节发送的探测数据。本公开的检测系统可以保证检测结果的稳定性和正确性。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及电磁检测
，尤其涉及一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，以及基于阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统的检测方法。
技术介绍
当前，我国大多数油田进入中后期，在长期的生产过程中，生产井套管由于地层应力、化学腐蚀等原因出现不同程度的损伤，如缩径、穿孔、腐蚀和破裂等，从而导致井壁坍塌，造成油田的注采失衡且限制增产，严重影响了各油田的正常生产。瞬变电磁法套损检测是一种有效地检测管柱损伤的方法。其原理是给电磁探头发射一个双极性的激励信号，在探头周围形成一次磁场，一次磁场在遇到周围介质时产生涡流环，从而形成二次磁场，在发射激励信号的间隙期间接收地层中衰减的二次磁场，接收到的二次磁场是一个衰减的电压信号，通过分析接收信号的衰减规律反演地层电导率信息。相比普通的电磁法来说几乎不会受到一次磁场的干扰，所以瞬变电磁检测法现在受到越来越多人的关注，然而，现有的瞬变电磁法套损检测技术在多层管柱损伤检测时主要依靠涡流信号的时间特性来实现不同径向距离的套损分析。专利《多功能井下电磁探伤仪》200910254664.X，以及论文FuY，YuR，PengX，etal.Investigationofcasinginspectionthroughtubingwithpulsededdycurrent[J].NondestructiveTestingandEvaluation，2012，27(4):353-374.就提出了穿过油管实现油管外套管损伤检测的方法，该方法主要仍是通过选择合适的时间切片，利用涡流的时域特性进行分析，从而完成两层管柱的损伤检测。这种方法的优势是仪器结构相对简单，但缺点是多层管柱损伤的检测性能会受到一定影响。在《石油仪器》发表的论文“黎明，邱金权，金鑫，等.新型电磁探伤MID-S测井技术套损检测研究[J].石油仪器，2012，26(4):4-6.”介绍了俄罗斯的最新一代MID-S瞬变电磁探伤仪，这种探伤仪通过设置2个纵向探头(平行于套管轴线)实现油管和套管的损伤检测。但是MID-S设计的2个纵向探头最多只具备区分2层管柱损伤情况的能力，在多于2层管柱的井况中(这类井况多见于井深超过4000米的油田，例如我国的玉门、青海、新疆等地的油田)，这类方法无法有效、准确地对损伤情况进行检测。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，以及基于阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统的检测方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。根据本专利技术的第一方面，提供一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，包括：井下探测模块，用于探测并采集待测套管的探测数据；所述井下探测模块包括顺次连接的若干个探测短节；遥传短节，与所述井下探测模块连接，用于接收上位机的控制指令，并收集各所述探测短节的探测数据，将所述探测数据发送至所述上位机；上位机，用于接收所述遥传短节发送的探测数据。在本公开的一种示例性实施例中，所述探测短节包括壳体以及设置在所述壳体内的横向探测单元和纵向探测单元；所述横向探测单元包括两个相互垂直且与所述壳体轴向相垂直的横向电磁探头；所述纵向探测单元包括与所述壳体轴向平行设置的纵向电磁探头。在本公开的一种示例性实施例中，所述探测短节壳体内设置用于固定所述横向电磁探头和纵向电磁探头的机械骨架。在本公开的一种示例性实施例中，所述探测短节壳体两端分别设置有接头定位键和与所述接头定位键相匹配的定位键槽。在本公开的一种示例性实施例中，所述接头定位键与定位键槽沿所述壳体轴向设置有一夹角。在本公开的一种示例性实施例中，所述遥传短节包括：遥传信息处理模块，用于接收所述上位机的控制指令，向所述探测短节发送控制指令并收集、存储各所述探测短节的探测数据，并将所述探测数据发送至所述上位机；温度监测模块，用于实时监测井下温度信息；实时定位模块，用于确定所述探测短节的实时方位；井下供电模块，用于为所述井下探测模块以及遥传短节提供电能。在本公开的一种示例性实施例中，所述井下供电模块包括稳压单元和与其相连接的两个DC-DC供电单元。在本公开的一种示例性实施例中，所述探伤系统还包括传输装置，用于将所述井下探测模块、遥传短节输送至井下待测套管内；所述传输装置包括：测井绞车、单芯电缆以及马笼头；所述测井绞车通过所述单芯电缆依次与所述马笼头、遥传短节以及井下探测模块相连接，用于将所述遥传短节以及所述井下探测模块送入所述井下待测套管内。在本公开的一种示例性实施例中，所述遥感短节上端与所述马笼头之间设置有上扶正器，所述井下探测模块的下端设置有下扶正器。在本公开的一种示例性实施例中，所述测井绞车通过地面采集机箱与所述上位机通信连接。根据本专利技术的第二方面，提供一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测方法，包括：接收各所述探测短节的探测数据，根据所述探测数据建立多层管柱介质模型；所述多层管柱介质模型包括各层管柱、介质的电导率、磁导率以及介电常数；记各层的半径为r，各层管柱的实际厚度为d；基于所述管柱介质模型获取各所述探测短节内电磁探头发射线圈有源区的电磁场，据以获取所述电磁探头接收线圈无缘区的电场强度和磁场强度；根据所述电磁探头的接收线圈内部磁场进行逆拉普拉斯变换获取所述接收线圈接收到的时域感应电动势：其中：NR表示接收线圈匝数，Ui表示第i个探头的接收线圈接收到的时域感应电动势；采用极小时间切片内接收线圈中感应电动势的理论模型作为管柱厚度刻度的基础，从而获取所述管柱的厚度。在本公开的一种示例性实施例中，根据各所述纵向电磁探头测得的接收线圈的感应电动势刻度出的管柱厚度值，结合各层管柱的实际厚度，联合判断出各层管柱的损伤情况。在本公开的一种示例性实施例中，所述采用极小时间切片内接收线圈中感应电动势的理论模型作为管柱厚度刻度的基础，从而获取所述管柱的厚度包括：根据第n层管柱厚度的经验值范围(0，xn)，通过逐次代入的值逼近测量得到的感应电动势Un的值使得与Un之间的误差在设定的误差阈值内，即进而得到最接近的第n层管柱的厚度在本公开的一种示例性实施例中，所述多层管柱介质模型以所述探测短节发射线圈的中心点作为坐标原点，令所述探测短节的接收线圈位于z轴正方向。在本公开的一种示例性实施例中，所述电磁探头的接收线圈内部的磁场为：其中：C1表示最内层的待定系数，z0表示发射线圈与接收线圈之间的距离，NT表示发射线圈的匝数，IT表示发射电流，r0表示发射线圈半径，I0(·)和K0(·)表示0阶第一类和第二类修正贝塞尔函数。在本公开的一种示例性实施例中，通过设置各所述纵向电磁探头的尺寸、频率以及发射电流，调整各所述纵向电磁探头的探测范围。本公开的一种实施例的技术方案中所提供的检测系统，利用遥传短节接收上位机的控制指令，并将控制指令发送至井下探测模块中的各探测短节，利用各探测短节对待检测套管进行探测，并将探测后得到的探测数据发送至所述遥传短节，由遥传短节将各探测短节生成的探测数据进行整合后发送至上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，其特征在于，包括：井下探测模块，用于探测并采集待测套管的探测数据；所述井下探测模块包括顺次连接的若干个探测短节；遥传短节，与所述井下探测模块连接，用于接收上位机的控制指令，并收集各所述探测短节的探测数据，将所述探测数据发送至所述上位机；上位机，用于接收所述遥传短节发送的探测数据。

【技术特征摘要】
1.一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，其特征在于，包括：井下探测模块，用于探测并采集待测套管的探测数据；所述井下探测模块包括顺次连接的若干个探测短节；遥传短节，与所述井下探测模块连接，用于接收上位机的控制指令，并收集各所述探测短节的探测数据，将所述探测数据发送至所述上位机；上位机，用于接收所述遥传短节发送的探测数据。2.根据权利要求1所述的阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，其特征在于，所述探测短节包括壳体以及设置在所述壳体内的横向探测单元和纵向探测单元；所述横向探测单元包括两个相互垂直且与所述壳体轴向相垂直的横向电磁探头；所述纵向探测单元包括与所述壳体轴向平行设置的纵向电磁探头。3.根据权利要求2所述的阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，其特征在于，所述探测短节壳体内设置用于固定所述横向电磁探头和纵向电磁探头的机械骨架。4.根据权利要求2所述的阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，其特征在于，所述探测短节壳体两端分别设置有接头定位键和与所述接头定位键相匹配的定位键槽。5.根据权利要求4所述的阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，其特征在于，所述接头定位键与定位键槽沿所述壳体轴向设置有一夹角。6.根据权利要求1所述的阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，其特征在于，所述遥传短节包括：遥传信息处理模块，用于接收所述上位机的控制指令，向所述探测短节发送控制指令并收集、存储各所述探测短节的探测数据，并将所述探测数据发送至所述上位机；温度监测模块，用于实时监测井下温度信息；实时定位模块，用于确定所述探测短节的实时方位；井下供电模块，用于为所述井下探测模块以及遥传短节提供电能。7.根据权利要求6所述的阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，其特征在于，所述井下供电模块包括稳压单元和与其相连接的两个DC-DC供电单元。8.根据权利要求1所述的阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统，其特征在于，所述探伤系统还包括传输装置，用于将所述井下探测模块、遥传短节输送至井下待测套管内；所述传输装置包括：测井绞车、单芯电缆以及马笼头；所述测井绞车通过所述单芯电缆依次与所述马笼头、遥传短节以及井下探测模块相连接，用于将所述遥传短节以及所述井下探测模块送入所述井下待测套管内。9.根据权利要求8所述的阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：党博，杨玲，王斌，党瑞荣，谢雁，冯旭东，张生林，陈龙，杨柳，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61