專利名稱：一種判斷油井鋼套管應(yīng)力分布狀況的磁敏檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在油田生產(chǎn)過程中判斷油井鋼套管應(yīng)力分布狀況的磁敏檢測方法。具體的說就是將帶有多個磁敏傳感器的儀器用電纜放入井中，用機(jī)械臂將其推靠到油井的套管壁上，用以測量在外力的作用下鋼套管的應(yīng)力變化，從而判斷油井鋼套管發(fā)生損壞的可能性。
目前判斷油井套管發(fā)生損壞方法有幾種它們是多臂井徑儀器、管子分析儀和井下超聲波電視等，此外還有利用聲波進(jìn)行地層的應(yīng)力預(yù)測等方法。但是前幾種方法都是在油井的鋼套管已經(jīng)發(fā)生損壞或者形變的情況下才能測量出有關(guān)信息，這樣勢必給用戶造成無法彌補(bǔ)的損失。利用聲波方法雖然也有地層應(yīng)力預(yù)測預(yù)報的功能，但是它是一種間接測量方法，還需要其它方法和手段的幫助，且成本高、周期較長。
本發(fā)明的目的是提供一種新的判斷油井套管發(fā)生損壞的方法，通過測量在外力的作用下鋼套管磁導(dǎo)率的變化來直接檢測鋼套管內(nèi)部應(yīng)力變化的方法，使其在發(fā)生塑性型變之前就能給出有關(guān)信息顯示，真正達(dá)到預(yù)測預(yù)報的程度，以便地質(zhì)工程師及時調(diào)整注采方案，從而避免套損尤其是成片套損事故的發(fā)生，降低了油田生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案是，利用油井鋼套管的鐵磁特性，把一只帶有多個磁敏傳感器7的井下儀器3放入油井8中，直接測量在外力的作用下鋼套管9被檢測點處磁導(dǎo)率的變化，依此來判斷和預(yù)測油井鋼套管發(fā)生損壞的可能性。該方法所用的裝置由地面數(shù)控測井儀器車1、電纜2和井下儀器3等組成。井下儀器3由控制器4、方位傳感器5、推靠器6、支撐臂10和磁敏傳感器7等組成。其中磁敏傳感器7的敏感面(與檢測點相接觸的表面)被設(shè)計成與油管內(nèi)壁相吻合的柱面形狀。施工時先把井下儀器3放入油井8中，由地面數(shù)控測井儀器車1控制將多個磁敏傳感器7推靠到鋼套管9的內(nèi)壁上，使其很好的接觸，首先測量一組鋼套管應(yīng)力分布的原始曲線，然后間隔一段時間之后用井下儀器3再測量一組鋼套管應(yīng)力分布曲線，兩者經(jīng)過數(shù)據(jù)對比即可判斷出同一層段的應(yīng)力變化情況，據(jù)此可以得出油井套管可能發(fā)生損壞的監(jiān)測預(yù)報。也可以把井下儀器3固定在某些特定的位置上進(jìn)行時間連續(xù)測量該點的應(yīng)力變化信息，用其來判斷該段的套損情況。
其原理是鐵磁質(zhì)磁疇中磁化方向的改變會引起介質(zhì)中晶格間距的改變，從而伴隨著磁化過程，鐵磁體會發(fā)生長度和體積的改變，同時造成材料內(nèi)部應(yīng)力的變化這種現(xiàn)象叫磁致伸縮。同樣的道理，當(dāng)鐵磁物體中具有內(nèi)應(yīng)力時，其磁疇的運移會受到一定的影響，從而表現(xiàn)為其磁導(dǎo)率隨著內(nèi)應(yīng)力的大小和方向的改變而改變，因此用一個能夠檢測出鐵磁材料磁導(dǎo)率變化的磁敏傳感器既可很容易的測量出油井鋼套管應(yīng)力分布狀況。通過對多次測量數(shù)據(jù)(或等間隔連續(xù)時間采集的數(shù)據(jù))對比，便可判斷出油井中鋼套管各點應(yīng)力變化情況，從而給出油井可能發(fā)生套損的監(jiān)測預(yù)報。
本發(fā)明與目前油田使用的多臂井徑儀器、管子分析儀和井下超聲波電視等方法和儀器相比具有超前監(jiān)測預(yù)報的優(yōu)點，前者只有發(fā)生損壞才能測量出結(jié)果，然后再采取修補(bǔ)措施，本發(fā)明由于具有超前監(jiān)測預(yù)報的功能，指導(dǎo)用戶調(diào)整生產(chǎn)方案，因此可以大大地降低用戶的經(jīng)濟(jì)損失，單井減少維修和停產(chǎn)造成的損失達(dá)數(shù)十萬元。與聲波方法的地層應(yīng)力預(yù)測相比，它是變間接測量為直接測量，測量精度明顯提高，且施工成本低。


圖1為本發(fā)明的測試原理圖。1為地面數(shù)控測井儀器車、2是電纜、3是井下儀器、8是油井、9是井壁(鋼套管)；井下儀器3由控制器4、方位傳感器5、推靠器6、支撐臂10和磁敏傳感器7組成，其中磁敏傳感器7的敏感面(與檢測點相接觸的表面)被設(shè)計成與油管內(nèi)壁相吻合的柱面形狀。
實現(xiàn)本發(fā)明的實施例如圖1所示，施工時先用電纜把井下儀器3放入油井8中，由地面數(shù)控測井儀器車1控制將多個磁敏傳感器7推靠到鋼套管9的內(nèi)壁上，使其很好的接觸，然后用絞車提升井下儀器3，首先測量一組鋼套管應(yīng)力分布的原始曲線，間隔一段時間之后再用井下儀器3再測量一組鋼套管應(yīng)力分布曲線，兩者經(jīng)過數(shù)據(jù)對比即可判斷出同一層段鋼套管的應(yīng)力變化情況，應(yīng)力增大的部位預(yù)示著可能發(fā)生套損，其中的方位傳感器5給出了每一個磁敏傳感器7的具體方位。據(jù)此可以得出油井套管可能發(fā)生損壞的有關(guān)數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)而給出鋼套管發(fā)生套損的預(yù)測預(yù)報。也可以把井下儀器3固定在某些特定的位置上進(jìn)行長時間連續(xù)測量該段鋼套管的應(yīng)力變化信息，用其來判斷該段的套損情況。
權(quán)利要求
1.一種判斷油井鋼套管應(yīng)力分布狀況的磁敏檢測方法，其特征在于該方法是利用油井鋼套管的鐵磁特性，把一只帶有磁敏傳感器(7)的井下儀器(3)放入油井(8)中，直接測量在外力的作用下鋼套管(9)被檢測點處磁導(dǎo)率的變化，依此來判斷和預(yù)測油井鋼套管(9)發(fā)生損壞的可能性；該方法所用的裝置由地面數(shù)控測井儀器車(1)、電纜(2)和井下儀器(3)等組成；井下儀器(3)由控制器(4)、方位傳感器(5)、推靠器(6)和磁敏傳感器(7)等組成；測量時先把井下儀器(3)放入油井(8)中，由地面數(shù)控測井儀器車(1)控制將磁敏傳感器(7)推靠到井壁(9)上，使其很好的接觸，首先測量一條鋼套管應(yīng)力分布的原始曲線，然后間隔一段時間之后用井下儀器(3)再測量一條鋼套管應(yīng)力分布曲線，兩者經(jīng)過數(shù)據(jù)對比即可判斷出同一層段的應(yīng)力變化情況，據(jù)此可以得出油井套管可能發(fā)生損壞的監(jiān)測預(yù)報；也可以把井下儀器(3)的傳感器(7)固定在某些特定的位置上進(jìn)行長時間連續(xù)測量該部位的應(yīng)力變化信息，用其來判斷該段的套損情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種判斷油井鋼套管應(yīng)力分布狀況的磁敏檢測方法，其特征在于磁敏傳感器(7)被設(shè)計成對鐵磁材料的磁導(dǎo)率變化敏感，它的敏感面(與檢測點相接觸的表面)是與油管內(nèi)壁相吻合的柱面或球面形狀，從而保證傳感器與鋼套管能均勻等間距接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種判斷油井鋼套管應(yīng)力分布狀況的磁敏檢測方法,該方法通過測量在外力的作用下鋼套管的磁導(dǎo)率變化來直接檢測套管內(nèi)部應(yīng)力變化,可以在鋼套管發(fā)生塑性型變之前就能給出有關(guān)信息,從而避免套損尤其是片損事故的發(fā)生。由于具有超前預(yù)測預(yù)報的功能,因此可以大大地降低用戶的經(jīng)濟(jì)損失,單井減少維修和停產(chǎn)造成的損失達(dá)數(shù)十萬元,有效地降低了油田生產(chǎn)成本。
文檔編號G01L1/12GK1358990SQ01138879
公開日2002年7月17日 申請日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月18日
發(fā)明者王忠義, 陳國華, 馬文中, 馬慶城 申請人:大慶石油管理局測井公司