多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法技术

本发明专利技术公开了一种多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法，首先确定被检测管柱的阻抗Rc,Lc；确定多层管柱全谱电磁损伤探测接收线圈的等效阻抗R,L；设置斜阶跃波激励下的被检测管柱响应V(t)；确定多层管柱全谱电磁损伤探测最终的磁线圈计算公式，为后续的多层套管的测量提供理论基础。提供理论基础。提供理论基础。

【技术实现步骤摘要】
多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法

：
[0001]本专利技术涉及地球物理及测井
，特别涉及多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法。

技术介绍
：
[0002]套管损坏将直接影响油气井的使用寿命及油气产量，国内现有的电磁探伤套管由于在理论上和方法上没有更深的研究，目前只能测试单层套管，远远不能满足油田的需求，且存在测试曲线少，不成像的不足。在这种背景下，专利技术了一种多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法，从正演算法上实现了理论建模，通过正演计算，可以测试到同心轴的四层套管，且测试信息量大，可实现全谱成像显示。

技术实现思路
：
[0003]本专利技术目的在于提供一种多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法，通过该方法在构建电磁场在套管中的相应过程，从而为后续的测井仪器设计提供依据。
[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种技术方案：
[0005]一种多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法，包括以下步骤：
[0006]S1、确定被检测管柱的阻抗Rc,Lc；
[0007]S2、确定多层管柱全谱电磁损伤探测接收线圈的等效阻抗R,L；
[0008]S3、设置斜阶跃波激励下的被检测管柱响应V(t)；
[0009]S4、确定多层管柱全谱电磁损伤探测最终的磁线圈计算公式
[0010][0011]作为优选，步骤S1采用等效模型计算出套管的等效电阻Rc和套管的等效电感Lc。
[0012]作为优选，步骤S2采用等效模型计算出多层管柱全谱电磁损伤探测接收线圈的等效阻抗R和等效电感L。
[0013]作为优选，步骤S3设置斜阶跃波激励下的被检测管柱等效回路的瞬态方程
[0014][0015]作为优选，步骤S3设置斜阶跃波激励下的被检测管柱等效回路的瞬态电流方程表达式为
[0016][0017]其中为等效电路的时间常数。
[0018]作为优选，步骤S3设置斜阶跃波激励下的被检测管柱等效回路的瞬态电流方程组为
[0019][0020]作为优选，步骤S3设置斜阶跃波激励下的被检测管柱等效回路的瞬态电流方程组为
[0021][0022]作为优选，步骤S4确定多层管柱全谱电磁损伤探测最终的磁线圈最终的计算公式
[0023][0024]作为优选，步骤S4确定多层管柱全谱电磁损伤探测最终的磁线圈最终的计算公式运用卷积定理。
[0025]作为优选，步骤S4确定多层管柱全谱电磁损伤探测最终的磁线圈最终的计算公式运用卷积定理后计算出的结果
[0026]附图说明：
[0027]为了易于说明，本专利技术由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0028]图1为本实施例提供的涡流在套管中的分布图；
[0029]图2为本实施例提供的有限导体的等效回路示意图；
[0030]图3为本实施例提供的感应式磁探头等效电路。
具体实施方式：
[0031]如图1
‑
3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：本专利技术提供的多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法理论及推导如下：
[0032]a.套管的等效电阻如图1，根据电流的流动方向，可以视图1b是一根长为l，截面积为b
×
c的导线故而可以算出套管的等效电阻为
[0033][0034]b.套管的等效电感由图1b中电流的流向，可利用矩形截面直导线电感公式对其求解
[0035][0036]式中l为导线长度，μ0为真空磁导率
[0037]接收线圈的等效阻抗
[0038]a.接收线圈的电阻接收线圈的电阻可以用式(3)求得
[0039][0040]本系统的接收线圈为铜导线密绕而成，铜的电阻率ρ＝1.72
×
10
‑8m/s。
[0041]b.接收线圈的等效电感接收线圈的长度为10cm，真空磁导率μ0＝4π
×
10
‑
7H/m，由公式(4)可计算出接收线圈的等效电感
[0042][0043]其中
[0044]w为线圈的匝数；
[0045]d为线圈的直径；
[0046]a为线圈的长度；
[0047]随比值α＝a/d变化的数值
[0048]图2有限导体的等效回路示意图
[0049]等效回路的瞬态方程为：
[0050][0051]或:
[0052]其中为等效电路的时间常数；
[0053][0054]解微分方程(6)或(7)，得到瞬态电流方程为：
[0055][0056]其中H1为斜阶跃变化的场，对于可以表示为：
[0057][0058]在供电时间内(t＜0)，回路中没有感应电流产生；在H1切断的时间t
of
内，感应电流由一次场磁通量变化率确定。切断一次场后(t＞t
of
)，(5)式可以简化为：
[0059][0060]它的解为：
[0061]为了求得a，来研究t
of
时间内i
C
(t)的变化特征，根据(8)式得：
[0062][0063]式中i
C0
表示t＝0时的感应电流幅值，由于t
of
时间的存在，使i
C0
＝0，故：
[0064][0065]由此可得到当t＝t
of
时为：
[0066][0067]因此，
[0068]得到等效回路中的感应电流表达式为：
[0069][0070]可见，在t
of
时间内，感应电流逐渐增加，在t＝t
of
时达到极大值，然后按指数规律衰减，由图2可知，其上升、衰减速度决定于比值。由公式(1)和(2)有
[0071][0072]而t
of
通常有很小，所以的比值也就很小，可得到式(18)
[0073][0074]此外，根据电磁感应定律有：
[0075][0076]该式说明了等效回路中的感应电动势emf(t)的积分值不决定于管柱的特性，只决定于受一次场的激励程度。因此，在早期具有较强的emf(t)相应的管柱体上，在晚期的emf(t)必然是比较小；反之亦然。
[0077]设发射线圈与等效回路之间的互感系数为M
TC
，等效回路与接收线圈之间的互感系数为M
CR
。由毕奥－萨伐尔定律
[0078]Φ1＝M
TC
I1ꢀꢀꢀ
(20)
[0079]Φ2＝M
CR
i
C
(t)
ꢀꢀꢀ
(21)
[0080]由式(18)、(20)和(21)得
[0081][0082]式中，M
TC
、M
CR
分别为发射线圈与等效回路、等效回路与接收线圈之间的互感系数，
它们与发射线圈、接收线圈与管柱之间相对位置、管柱的几何形状有关，当线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法，包括以下步骤：S1、确定被检测管柱的阻抗Rc，Lc；S2、确定多层管柱全谱电磁损伤探测接收线圈的等效阻抗R，L；S3、设置斜阶跃波激励下的被检测管柱响应V(t)；S4、确定多层管柱全谱电磁损伤探测最终的磁线圈计算公式2.根据权利要求1所述的多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法，其特征在于：步骤S1采用等效模型计算出套管的等效电阻Rc和套管的等效电感Lc。3.根据权利要求1所述的多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法，其特征在于：步骤S2采用等效模型计算出多层管柱全谱电磁损伤探测接收线圈的等效阻抗R和等效电感L。4.根据权利要求2所述的多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法，其特征在于：步骤S3设置斜阶跃波激励下的被检测管柱等效回路的瞬态方程5.根据权利要求4所述的多层管柱全谱电磁损伤探测正演方法，其特征在于：步骤S3设置斜阶跃波激励下的被检测管柱等效回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零六F三零二零，
申请(专利权)人：西安中英华创石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：