一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的阵列传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的阵列传感器，属于固井无损检测领域。该传感器由线圈、永磁铁、被测套管及传感器夹具组成。线圈为4层跑道型串联线圈，永磁铁为六行两列两层共24块放置在跑道线圈上，其中永磁铁的磁极为周期交错式排列。将五组线圈和永磁铁构成的传感器沿套管周向平均布置，其中一组作为激励传感器，另外四组作为接收传感器。当给传感器施加激励信号时，永磁铁提供静态偏置磁场，线圈在套管中产生感应涡流，由于洛伦兹力的存在，会在套管中产生沿轴向的振动，从而激励出沿周向的SH模态超声导波。通过周向SH导波的一激四收实现固井套管水泥环缺陷的准确定位。

An array sensor for nondestructive testing of cement sheath defects in cementing casing

【技术实现步骤摘要】
一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的阵列传感器
本专利技术设计一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的周向阵列的周期永磁铁阵列传感器，属于无损检测
，可用于油气井固井完成后或者服役多年后的套管井水泥环缺陷的无损检测。
技术介绍
油气井的开发需要固井，固井就是将水泥浇注到钢制套管与地层之间的缝隙之中，起到固定套管、防止套管腐蚀以及防止不同层的流体相互窜通的作用。一旦水泥层出现缺陷，可能会导致钢制套管被腐蚀从而引起非常严重的生产事故。因此，对固井套管水泥层进行无损检测至关重要。声波测井是固井质量评价的重要手段。自上个世纪五十年代以来，声波测井技术开始逐渐发展，主要有套管波声幅测井(CBL)、声波变密度测井(CBL-VDL)、扇区水泥胶结测井(SBT)等方法。这些方法都是以声阻抗法作为检测原理，即当水泥无缺陷或者脱粘状况时，水泥层声阻抗与套管声阻抗差异不大，超声体波入射到钢管与水泥界面时，界面反射能量较小而透射能量较大。当水泥存在缺陷或脱粘状况时，两层直接声阻抗差异很大，反射能量较大，因此通过反射回波可以判断水泥环是否存在缺陷。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的阵列传感器，其特征在于：包含钢制套管(1)、水泥覆层(2)、水泥缺陷(3)、套管卡盖(4)、手柄(5)、M12螺纹孔(6)、M12螺纹杆(7)、磁铁外壳(8)、轴承滚轮(9)、连接键(10)、M4螺纹孔(11)、跑道型线圈(12)和钕铁硼永磁铁(13)；钕铁硼永磁铁(13)阵列放入磁铁外壳(8)内；跑道型线圈(12)弯曲贴在磁铁外壳(8)外壁；连接键(10)通过M4螺纹孔(11)与五组磁铁外壳(8)固定；轴承滚轮(9)通过钕铁硼永磁铁(13)与钢制套管(1)内壁紧密贴合；M12螺纹杆(7)与连接键(10)相接触，通过旋转手柄(5)M12螺纹杆(7)通过...

【技术特征摘要】
1.一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的阵列传感器，其特征在于：包含钢制套管(1)、水泥覆层(2)、水泥缺陷(3)、套管卡盖(4)、手柄(5)、M12螺纹孔(6)、M12螺纹杆(7)、磁铁外壳(8)、轴承滚轮(9)、连接键(10)、M4螺纹孔(11)、跑道型线圈(12)和钕铁硼永磁铁(13)；钕铁硼永磁铁(13)阵列放入磁铁外壳(8)内；跑道型线圈(12)弯曲贴在磁铁外壳(8)外壁；连接键(10)通过M4螺纹孔(11)与五组磁铁外壳(8)固定；轴承滚轮(9)通过钕铁硼永磁铁(13)与钢制套管(1)内壁紧密贴合；M12螺纹杆(7)与连接键(10)相接触，通过旋转手柄(5)M12螺纹杆(7)通过M12螺纹孔(6)上下移动，控制轴承滚轮(9)沿钢制套管(1)内壁上下移动；套管卡盖(4)卡在钢制套管(1)与水泥覆层(2)外壁起到固定的作用；水泥覆层(2)的外部设有水泥缺陷(3)。


2.根据权利要求1所述的一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的阵列传感器，其特征在于：所述跑道型线圈(12)为每层20匝，4层串联组成，采用印刷柔性电路板FPC方式制作。


3.根据权利要求1所述的一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的阵列传感器，其特征在于：所述钕铁硼永磁铁(12)为长方体永磁铁，充磁方向为沿厚度方向充磁；相邻永磁铁磁极相反，每块永磁铁的磁极成周期交错排列，每块永磁铁的长度等于线圈总宽度。


4.根据权利要求1所述的一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的阵列传感器，其特征在于：所述钢制套管(1)为某油井中服役过的一段套管，为铁磁性材料。


5.根据权利要求1所述的一种用于固井套管水泥环缺陷无损检测用的阵列传感器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋国荣，项靖凯，吕炎，吕仲天，谢龙扬，任志超，何存富，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11