一种过油管低频涡流套损检测仪制造技术

一种用于对油水井套管损伤进行检测的过油管低频涡流套损检测仪。主要解决现有的套损检测仪只能对套管内壁的表面情况进行检测却无法对套管的内部缺陷和外壁损伤作出检测的问题。其特征在于：测量探头（３０）中的测量部分由激励脉冲形成单元（１１）、涡流及电测量信号生成单元（２２）以及测量信号处理及编码发送单元（４４）构成，涡流及电测量信号生成单元（２２）包括激励线圈、中心抽头的接收线圈以及一个差动放大器，激励线圈与接收线圈绕同一铁芯缠绕，激励线圈的两端作为涡流及电测量信号生成单元（２２）的激励脉冲信号输入端（２）。具有可利用涡流检测原理检测出套管的内部缺陷和外壁损伤的特点，并且可以进行过油管检测，节约了测量成本。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于对油水井套管损伤进行检测的仪器，尤其是一种利用低频涡流原理可以对套管损伤进行过油管检测的过油管低频涡流套损检测仪。
技术介绍
目前，用于油水井套损检测的方法、仪器很多，如机械井径系列检测仪器是通过与套管壁接触的机械测量臂测量套管内径变化获得套损信息的。超声成像测井仪则是利用超声波的传播特性和套管内壁对超声波的反射特性来获取套损资料的。但是利用这两种测量仪器所获取的测量结果反映的均是套管内壁的表面情况，无法对套管内部缺陷和外壁损伤作出判断，而且，该测量结果受井壁附着物及井内介质的影响较大，因此精度较低。磁测井仪是一种利用磁场原理进行检测仪器，它虽然可对整个套管壁作出准确的测量，且其测量结果不受井壁非金属附着物及井内介质的影响，但是目前这种仪器外径均较大，只能在套管中进行检测而无法利用其进行过油管套损检测。
技术实现思路
为了克服现有的油管套损检测领域中存在的测量仪器所获取的测量结果反映的均是套管内壁的表面情况而无法对套管内部缺陷和外壁损伤作出判断不足，本技术提供了一种利用低频涡流原理对套管损伤进行检测的过油管低频涡流套损检测仪，该种过油管低频涡流套损检测仪具有可利用涡流检测原理检测出套管的内部缺陷和外壁损伤的特点，且该检测仪可以在不取出油管的条件下对套管的缺陷进行检测，大大节约了检测成本。本技术的技术方案是该种过油管低频涡流套损检测仪，包括仪器头、测量探头、扶正器，其中测量探头中的测量部分由具有激励脉冲信号输出端的激励脉冲形成单元、具有激励脉冲信号输入端和磁感应电信号输出端的涡流及电测量信号生成单元以及具有磁感应电信号输入端和测量信号输出端的测量信号处理及编码发送单元构成，所述涡流及电测量信号生成单元包括一个激励线圈、一个中心抽头的接收线圈以及一个差动放大器，激励线圈与接收线圈绕同一铁芯缠绕，激励线圈的两端作为涡流及电测量信号生成单元的激励脉冲信号输入端，接收线圈的两端连接至差动放大器的两输入端，差动放大器的输出端作为涡流及电测量信号生成单元的磁感应电信号输出端，激励脉冲信号输出端与激励脉冲信号输入端相电连接，磁感应电信号输出端与磁感应电信号输入端相电连接。在测量探头中如果分别放置沿其轴向和径向的两组线圈，则可以获得管壁上的纵向裂缝和周向裂缝的反映，因此也可以使得所述涡流及电测量信号生成单元由两组线圈构成，每组线圈均包括一个激励线圈、一个中心抽头的接收线圈以及一个差动放大器，其中一组线圈沿测量探头的轴向放置，另一组线圈沿测量探头的径向放置。此外为更准确测得管壁上的纵向裂缝及壁厚的变化，可以沿测量探头的轴向平行放置两组线圈，使其中一组线圈具有较大的体积和较长的长度，可以发出较强的能量，因此能够具有较大的探测深度可以穿透油管探测套管结构，该线圈作为过油管检测的主要传感器。另一组线圈是前一线圈的辅助线圈，结构及放置方式与该线圈相同，只是长度和体积小些，因而穿透能力不强，主要用于对油管壁或单套管壁上纵向裂缝、壁厚变化的辅助测量。在这个进一步完善的技术方案中，所述涡流及电测量信号生成单元由三组线圈构成，每组线圈均包括一个激励线圈、一个中心抽头的接收线圈以及一个差动放大器，其中二组线圈沿测量探头的轴向放置，另一组线圈沿测量探头的径向放置，沿测量探头轴向放置的二组线圈具有不同的长度和体积。本技术具有如下有益效果由于采取上述方案的仪器通过一组检测线圈产生低频电磁激励，该种电磁波可以穿透油管在周围的金属套管中激发出涡流信号，该涡流信号受金属管的电磁性能及形态等因素影响，因此该涡流信号即包含了金属管的状况信息，同时金属管中流动的涡流激发出一个二次磁场，该二次磁场使得检测线圈中感应出包含有金属管状况的电压信号，对该电压信号进行信号相位、幅度变化等的综合分析后即可得到有关金属管材的位置、结构等的相关状态信息，因此利用本技术也就可以在油管中直接进行测量，在大大节约了测量成本的情况下获得有关测量对象内部缺陷和外壁损伤的真实信息。附图说明附图1是本技术的外观示意图；附图2是本技术的组成示意图；附图3是本技术中激励脉冲形成单元的电路原理图；附图4是本技术中涡流及电测量信号生成单元的电路原理图；附图5是本技术中测量信号处理及编码发送单元的电路原理图；附图6是本技术中涡流及电测量信号生成单元的测量原理图；附图7是本技术在油管中对试件的响应曲线图；附图8是本技术在套管中对试件的响应曲线图；附图9是本技术在油、套双层管中对试件的响应曲线图；图中1-激励脉冲信号输出端，2-激励脉冲信号输入端，3-磁感应电信号输出端，4-磁感应电信号输入端，5-检测结果信号输出端，11-激励脉冲形成单元，22-涡流及电测量信号生成单元，44-测量信号处理及编码发送单元，10-仪器头，20-扶正器，30-测量探头。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明如图1所示，该种过油管低频涡流套损检测仪，包括仪器头10、测量探头30、扶正器20以及一些能够作为数据传输使用的电缆，仪器头10中间为空心，其要作用是作为信号传输线及控制线的安置空间，扶正器20通常是安装在测量探头30的两端，其作用是保证测量探头在油管内处于垂直状态而不发生偏斜，电缆的作用是将测量后的信号传输至井上的处理用计算机以便得到最终的结果表现形式。上述这些部分非本技术方案的关键部分，本技术方案的关键之处在于如图2所示，测量探头30中的测量部分由具有激励脉冲信号输出端1的激励脉冲形成单元11、具有激励脉冲信号输入端2和磁感应电信号输出端3的涡流及电测量信号生成单元22以及具有磁感应电信号输入端4和测量信号输出端5的测量信号处理及编码发送单元44构成，激励脉冲信号输出端1与激励脉冲信号输入端2相电连接，磁感应电信号输出端3与磁感应电信号输入端4相电连接，测量信号输出端5是将测量信号通过电缆向处理用计算机传输的端口。如图3所示，本技术中的激励脉冲形成单元11是由单片机和能够在单片机控制下交替进行导通、截止操作的功率开关所构成。单片机所提供的控制信号为周期固定的矩形方波，功率开关则在其控制下产生了带有尖峰的低频脉冲激励电流。利用本单元所形成的脉冲电流作为激励电流的原因在于由涡流检测原理可知，要想实现过油管检测，必须提供强大的低频激励能量，对小直径仪器更是如此，若采用常规激励方法，受仪器尺寸限制，难以提供所需功率，所以考虑选用脉冲激励方法，因为它能在导通和截止的瞬间提供强大的激励功率。本图中的三个激励脉冲信号输出端A1、B1、C1是分别为三组激励线圈提供激励信号的输出端。如图4所示，所述涡流及电测量信号生成单元22包括一个激励线圈、一个中心抽头的接收线圈以及一个差动放大器，激励线圈与接收线圈绕同一铁芯缠绕，激励线圈的两端作为涡流及电测量信号生成单元22的激励脉冲信号输入端2，本图中的三个激励脉冲信号输入端A2、B2、C2是三组激励线圈接受激励信号的激励脉冲信号输入端，接收线圈的两端连接至差动放大器的两输入端，差动放大器的输出端作为涡流及电测量信号生成单元22的磁感应电信号输出端3，本图中的三个磁感应电信号输出端A3、B3、C3分别是三组接收线圈对包含有测量对象信息的电场信号进行接收后经差动放大器处理后所输出的磁感应电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过油管低频涡流套损检测仪，包括仪器头（１０）、测量探头（３０）、扶正器（２０），其特征在于：测量探头（３０）中的测量部分由具有激励脉冲信号输出端（１）的激励脉冲形成单元（１１）、具有激励脉冲信号输入端（２）和磁感应电信号输出端（３）的涡流及电测量信号生成单元（２２）以及具有磁感应电信号输入端（４）和测量信号输出端（５）的测量信号处理及编码发送单元（４４）构成，所述涡流及电测量信号生成单元（２２）包括一个激励线圈、一个中心抽头的接收线圈以及一个差动放大器，激励线圈与接收线圈绕同一铁芯缠绕，激励线圈的两端作为涡流及电测量信号生成单元（２２）的激励脉冲信号输入端（２），接收线圈的两端连接至差动放大器的两输入端，差动放大器的输出端作为涡流及电测量信号生成单元（２２）的磁感应电信号输出端（３），激励脉冲信号输出端（１）与激励脉冲信号输入端（２）相电连接，磁感应电信号输出端（３）与磁感应电信号输入端（４）相电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张友明，刘兴彬，李少泉，刘青昕，陈茂龙，汪刚，王小荣，张淑艳，刘广锁，
申请(专利权)人：大庆油田有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：23[中国|黑龙江]