井下筛管瞬变电磁检测计算模型及检测方法技术

本发明专利技术提供一种井下筛管瞬变电磁检测计算模型及检测方法，模型包括七层介质，分别为铁芯、空气、基管、过滤层、保护层、水泥环和地层，对应的电导率、磁导率和介电常数分别为(μ

Calculation model and detection method of transient electromagnetic detection for downhole screen pipe

【技术实现步骤摘要】
井下筛管瞬变电磁检测计算模型及检测方法
本专利技术涉及瞬变电磁检测
，特别是涉及到一种井下筛管瞬变电磁检测计算模型及检测方法。
技术介绍
我国疏松砂岩油藏分布范围较大、储量大、产量占有重要的地位。出砂在油气藏开采中危害极大，防砂筛管是目前应用最多的防砂方式，对防砂的效果、成本和油井的产量有很大的影响。因井下冲蚀、环境腐蚀或注气不均匀等因素导致筛管破损防砂失效的事故时有发生，瞬变电磁防砂筛管检测方法可以准确定位防砂筛管破损位置，及时采取有效补救措施，提高油气藏开采质量。瞬变电磁法也称时间域电磁法(Timedomainelectromagneticmethods)，简称TEM，其原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流，向被测介质发射瞬变的一次脉冲电磁场，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。在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场，通过分析接收信号的衰减规律反演地层电导率信息。现有的瞬变电磁法损伤检测技术主要用来检测油管、套管等均匀管柱的损伤状况。在申请号为200910254664.X的中国专利申请“多功能井下电磁探伤仪”，以及论文FuY,YuR,PengX,etal.Investigationofcasinginspectionthroughtubingwithpulsededdycurrent[J].NondestructiveTestingandEvaluation,2012,27(4):353-374.就提出了油管和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，利用该时间切片获得感应电动势的值来反演管柱厚度，估计管柱的损伤状况。这种方法的优势是算法相对简单，但缺点是防砂筛管存在通孔、网眼、侧向缝隙等孔洞，分布并不均匀，无法通过公式直接反演出真实的厚度，误差很大。专利《一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统及方法》201710042334.9提出了一种瞬变电磁多层管柱检测系统，该系统是基于阵列式瞬变电磁的多层管柱损伤检测方法。该技术能够在一定程度上克服相关技术的限制，但是该技术主要用于生产套管的破损检测，对于防砂筛管，这种存在通孔、网眼、侧向缝隙等孔洞的特殊管件，该技术仍然无法对其进行有效的检测。因此，本专利技术提出一种井下筛管瞬变电磁检测计算模型及检测方法，解决了以上技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可进行井下筛管情况的精确刻度的井下筛管瞬变电磁检测计算模型及检测方法。本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：井下筛管瞬变电磁检测计算模型，该井下筛管瞬变电磁检测计算模型包括七层介质，分别为铁芯、空气、基管、过滤层、保护层、水泥环和地层，对应的电导率、磁导率和介电常数分别为(μ1,ε1,σ1)，(μ2,ε2,σ2)，(μ3,ε3,σ3)，(μ4,ε4,σ4)，(μ5,ε5,σ5)，(μ6,ε6,σ6)，(μ7,ε7,σ7)，外径分别为r1，r2，r3，r4，r5，r6，r7，其中地层半径r7为无穷大，井下仪器上的发射线圈中心位于坐标原点处；井下仪器上的接收线圈位于z轴正方向，接收线圈中心点坐标为(0,0,z)。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：在该井下筛管瞬变电磁检测计算模型中，井下仪器上的发射线圈通过发射瞬变电磁信号在地层中产生一次瞬变磁场，地层中的介质在其激励下产生感应涡流，感应涡流将产生随时间变化的感应电磁场即二次场，利用井下仪器上的接收线圈观测二次场，通过对感应二次场信息的提取和分析，检测防砂筛管的损伤状况。本专利技术的目的也可通过如下技术措施来实现：井下筛管瞬变电磁检测方法，该井下筛管瞬变电磁检测方法采用井下筛管瞬变电磁检测计算模型，包括：步骤1：建立标准筛管测试模板；步骤2，将电磁检测装置下入井内，进行井下破损筛管检测；步骤3，根据井下筛管瞬变电磁检测计算模型，进行井下筛管损伤情况刻度。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：在步骤1中，首先，将连接好的电磁检测装置置于标准筛管底部；其次，上提电磁检测装置，同时进行标准筛管的检测数据采集；第三，进行数据分析计算处理瞬变电磁响应的多个采样时刻信号，其中采样时刻从10ms开始间隔5ms至60ms结束，得到标准筛管的不同时刻测试模板；在此基础上，对同类筛管样件进行重复检测，完善和优化标准筛管测试模板。在步骤2中，将电磁检测装置下入井内，通过上提电缆，对整个井下破损筛管进行检测数据的采集，获取瞬变电磁响应的多个采样时刻信号。在步骤3中，首先，按照井下筛管瞬变电磁检测计算模型的计算流程，根据井下筛管瞬变电磁检测计算模型，对瞬变电磁响应的多个采样时刻信号的采集数据进行计算处理，将测量的感应电动势与模板中标准感应电动势之差与判决阈值进行比较，初步判断筛管的是否存在破损，再与标准筛管测试模板相比较最终刻度井下防砂筛管的损伤情况。在步骤3中，井下筛管瞬变电磁检测计算模型的计算流程包括：在接收当前深度的检测数据之前，对前一段深度内感应电动势求均值E，频率F、方差σ。根据当前深度防砂筛管的先验知识估计感应电动势的经验值范围(0，Umax)，取通过逐次代入的值使当前深度加前一段深度的感应电动势的均值频率方差逼近所述前一段深度内感应电动势的均值E，频率F、方差σ，使得两组值得误差在设定的误差阈值内，即进而得到预测的当前深度的感应电动势求当前深度的实测感应电动势和预测感应电动势的差，如果小于一定阈值则认为没有损伤，如果大于一定阈值则认为存在损伤，并通过上述井下筛管瞬变电磁检测计算模型获得的感应电动势公式具体刻度损伤情况。本专利技术中的井下筛管瞬变电磁检测计算模型及检测方法，首先通过建立标准筛管测试模板，再结合井下筛管瞬变电磁测试分析结果，实时并有效检测井下防砂筛管的损伤情况。即可进行井下筛管情况的精确刻度，该方法可为井下防砂筛管损伤的实时高精度检测提供重要依据。与现有技术相比，本专利技术建立了标准筛管测试模板，可以对标准筛管通过对标准筛管进行电磁检测进行测试，可建立标准筛管测试模板，为井下防砂筛管的检测提供了更真实、可靠的对比依据数据库。本专利技术通过电磁检测数据能够进行防砂筛管井下防砂筛管情况的精确检测及定位分析，克服了以往的检测方法难以对筛管这类特殊管件的井下检测难点，操作简单可靠。附图说明图1为本专利技术的井下筛管瞬变电磁检测计算模型的一具体实施例的结构图；图2为本专利技术的一具体实施例中井下筛管瞬变电磁检测计算模型整体框架图；图3为本专利技术的一具体实施例中井下筛管瞬变电磁检测计算模型的计算流程图；图4为本专利技术的一具体实施例破损筛管井下检测示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。如图1所示，图1为本专利技术的井下筛管瞬变电磁检测计算模型的结构图。防砂筛管一般包括基管、过滤层和保护层。所述基管上设有多个通孔，每个通孔的内部均对应设有过滤单元；所述过滤层设置在基管外部，用于过滤砂石，所述保护层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.井下筛管瞬变电磁检测计算模型，其特征在于，该井下筛管瞬变电磁检测计算模型包括七层介质，分别为铁芯、空气、基管、过滤层、保护层、水泥环和地层，对应的电导率、磁导率和介电常数分别为(μ

【技术特征摘要】
1.井下筛管瞬变电磁检测计算模型，其特征在于，该井下筛管瞬变电磁检测计算模型包括七层介质，分别为铁芯、空气、基管、过滤层、保护层、水泥环和地层，对应的电导率、磁导率和介电常数分别为(μ1,ε1,σ1)，(μ2,ε2,σ2)，(μ3,ε3,σ3)，(μ4,ε4,σ4)，(μ5,ε5,σ5)，(μ6,ε6,σ6)，(μ7,ε7,σ7)，外径分别为r1，r2，r3，r4，r5，r6，r7，其中地层半径r7为无穷大，井下仪器上的发射线圈中心位于坐标原点处；井下仪器上的接收线圈位于z轴正方向，接收线圈中心点坐标为(0,0,z)。


2.根据权利要求1所述的井下筛管瞬变电磁检测计算模型，其特征在于，在该井下筛管瞬变电磁检测计算模型中，井下仪器上的发射线圈通过发射瞬变电磁信号在地层中产生一次瞬变磁场，地层中的介质在其激励下产生感应涡流，感应涡流将产生随时间变化的感应电磁场即二次场，利用井下仪器上的接收线圈观测二次场，通过对感应二次场信息的提取和分析，检测防砂筛管的损伤状况。


3.井下筛管瞬变电磁检测方法，其特征在于，该井下筛管瞬变电磁检测方法采用权利要求1所述的井下筛管瞬变电磁检测计算模型，包括：
步骤1：建立标准筛管测试模板；
步骤2，将电磁检测装置下入井内，进行井下破损筛管检测；
步骤3，根据井下筛管瞬变电磁检测计算模型，进行井下筛管损伤情况刻度。


4.根据权利要求3所述的井下筛管瞬变电磁检测方法，其特征在于，在步骤1中，首先，将连接好的电磁检测装置置于标准筛管底部；其次，上提电磁检测装置，同时进行标准筛管的检测数据采集；第三，进行数据分析计算处理瞬变电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李常友，陈伟，魏庆彩，刘玉国，吴建平，陈刚，杨胜利，高雪峰，马丁，梁伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37