專利名稱：套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于管道檢測(cè)技術(shù)，特別是關(guān)于一種油井套管損傷檢測(cè)技術(shù)，具體的講 是關(guān)于一種套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
油井是油田生產(chǎn)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，油井套管的損壞直接影響油氣產(chǎn)量、注水效果 及油水井的使用壽命。油井筒套管的缺陷形式存在著多樣性，一般分類為沿井筒套管周向 上的橫向缺陷及沿井筒套管軸線方向的縱向缺陷，橫向缺陷主要包括管壁的腐蝕、裂紋、孔 洞等；縱向缺陷主要包括縱向裂紋、折疊、偏磨和劈縫等。由于很難對(duì)井筒套管直接取樣，對(duì)井筒套管失效或損壞的分析一般比較困難。早 期井筒套管的失效或損壞分析一般是對(duì)下井前檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的缺陷，或下井過(guò)程中發(fā)生的損壞 或事故進(jìn)行分析，或?qū)︺@井作業(yè)中已下井筒套管井段因鉆桿柱遇卡、磨損而間接發(fā)現(xiàn)的井 筒套管損傷進(jìn)行分析，或者因完井試壓壓力不穩(wěn)而通過(guò)井筒套管柱進(jìn)行的分析。生產(chǎn)開(kāi)發(fā)期的井筒套管失效都是以井下隱蔽形式出現(xiàn)，危害大。在非生產(chǎn)條件下， 常采用打鉛印、超聲波井下電視測(cè)井儀測(cè)試方法、多臂井徑測(cè)定儀測(cè)量、噪聲測(cè)試等測(cè)量方 法檢查或驗(yàn)證井筒套管的失效或損壞；在生產(chǎn)條件下，則采用振動(dòng)測(cè)試方法、源距聲波地應(yīng) 力場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法等檢查或驗(yàn)證井筒套管的失效或損壞。從無(wú)損檢測(cè)的角度上看，目前研究套 管損傷問(wèn)題分為三個(gè)層次一是在井身結(jié)構(gòu)已經(jīng)損壞并在生產(chǎn)中有異常表現(xiàn)后進(jìn)行檢查； 二是井身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形而在生產(chǎn)中還未發(fā)現(xiàn)異常時(shí)的普查；三是在井身結(jié)構(gòu)未變形、未損 壞前進(jìn)行變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)。當(dāng)前的工程測(cè)井技術(shù)已經(jīng)能夠解決前兩種情況，但此時(shí)套損已經(jīng) 影響了油田的正常開(kāi)發(fā)，造成了嚴(yán)重的損失。因此，在套管損傷防治中，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)潛在的 套管損壞，并采取有效的預(yù)防措施，對(duì)油田的可持續(xù)開(kāi)發(fā)具有重大的工程和經(jīng)濟(jì)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置，從套管損傷的根源對(duì)其損傷狀態(tài)做 出早期評(píng)定，以預(yù)防套損的發(fā)生，指導(dǎo)和檢驗(yàn)套損井的治理和修復(fù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置， 傳感器支架，所述傳感器支架具有調(diào)整螺桿、一端具有螺紋段的中心軸、多根弓形彈簧測(cè)量 臂及傳感器；密封短節(jié)，所述的密封短節(jié)具有螺紋環(huán)、電纜密封插頭及帶有螺紋孔的下接 頭，所述螺紋孔配合在所述中心軸的螺紋段上；電路短節(jié)，具有內(nèi)部電路、電路保護(hù)筒、帶有 螺紋段的下接頭、上接頭，所述密封短節(jié)的螺紋環(huán)配合在所述下接頭的螺紋段上。本發(fā)明實(shí)施例的有益技術(shù)效果該套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置利用了鐵磁性材料 的磁記憶特性，能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)到金屬材料的應(yīng)力集中部位以及應(yīng)力集中程度的大小，通 過(guò)分析應(yīng)力集中程度的大小可以判斷套管應(yīng)力的分布情況，達(dá)到早期診斷的目的。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中圖1為本發(fā)明實(shí)施例的套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)磁記憶傳感器的組成示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的形彈簧測(cè)量臂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的電路板上的組成示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例圖2中C部分的放大示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例密封短節(jié)200的剖視圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例電纜密封插頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為磁記憶信號(hào)的切向分量及法向分量示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā) 明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并 不作為對(duì)本發(fā)明的限定?，F(xiàn)有的套管檢測(cè)技術(shù)只能檢測(cè)出已有損傷而無(wú)法對(duì)套管的早期損傷情況進(jìn)行檢 測(cè)，為了對(duì)套管的早期損傷情況進(jìn)行檢測(cè)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于油井套管損傷檢測(cè)的套 管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置，以通過(guò)強(qiáng)磁記憶傳感器檢測(cè)套管內(nèi)應(yīng)力集中程度來(lái)判斷套管的損 傷狀況。該檢測(cè)裝置利用了鐵磁性材料的磁記憶特性，能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)到金屬材料的應(yīng)力集 中部位以及應(yīng)力集中程度的大小，通過(guò)分析應(yīng)力集中程度的大小可以判斷套管應(yīng)力的分布情 況，達(dá)到早期診斷的目的，可以避免由于套管應(yīng)力集中而引起的破壞造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。如圖1所示，本發(fā)明提供一種套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置，所述的裝置包括傳感 器支架100，密封短節(jié)200及電路短節(jié)300組成。如圖2所示，所述傳感器支100架具有調(diào)整螺桿101、一端具有螺紋段1021的中 心軸102、多根弓形彈簧測(cè)量臂103及位于多根弓形彈簧測(cè)量臂6中強(qiáng)磁記憶傳感器(圖2 中未示出)。所述弓形彈簧測(cè)量臂的條數(shù)為18，均勻分布在所述中心軸的周圍，本發(fā)明弓形 彈簧測(cè)量臂的條數(shù)也可以少于18條。所述的密封短節(jié)200具有螺紋環(huán)203、電纜密封插頭202及帶有螺紋孔201的下接 頭204，所述螺紋孔201配合在所述中心軸的螺紋段1021上。電路短節(jié)300具有內(nèi)部電路(圖2中未示出)、電路保護(hù)筒301、帶有螺紋段3021 的下接頭302、上接頭303，所述密封短節(jié)的螺紋環(huán)203配合在所述下接頭302的螺紋段 3021 上。所述傳感器支架100下端和電路短節(jié)300上端分別連接兩個(gè)燈籠式彈簧片扶正器 (未在示意圖中標(biāo)出，屬于測(cè)井儀器的標(biāo)準(zhǔn)配件)，扶正器的作用是利用彈簧片的彈性作用 力，使檢測(cè)裝置在井筒內(nèi)部居中，其中電路短節(jié)300上端的扶正器內(nèi)部有單芯導(dǎo)線，一端與檢測(cè)裝置的上接頭連接，一端與電纜連接。如圖3所示，所述強(qiáng)磁記憶傳感器具有強(qiáng)磁記憶傳感器探頭301、放大器302、 探頭供電電源303、集成穩(wěn)壓電源304及電壓跟隨器305，所述強(qiáng)磁記憶傳感器301探頭檢 測(cè)井筒內(nèi)壁微弱磁記憶特征信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器302放大，進(jìn)入所述電壓跟隨器304，所述電 壓跟隨器304由高輸入阻抗的放大器組成，用以濾除磁記憶特征信號(hào)中夾雜的噪聲干擾信 號(hào)，然后通過(guò)電纜傳送到所述電路短節(jié)200。所述探頭供電電源303為超低噪聲集成電壓源，其具有低溫漂、寬供電電壓、線性 度好等特點(diǎn)，該電源不僅為磁記憶傳感器探頭供電，還為放大器302提供+5V的基準(zhǔn)電壓， 使放大器302工作于單電源供電模式，減少傳感器供電電源數(shù)，降低了穿墻電纜密封的難 度。所述強(qiáng)磁記憶傳感器探頭301是該檢測(cè)裝置的關(guān)鍵，由于磁記憶信號(hào)微弱，普通的磁 記憶傳感器探頭無(wú)法感應(yīng)到微弱的磁場(chǎng)，目前市場(chǎng)上的傳感器探頭由霍爾元件、磁阻元件、 強(qiáng)磁阻元件。由于霍爾元件成本高，靈敏度低不宜選擇。磁阻元件體積大不容易集成，價(jià) 格昂貴等不宜選擇。而強(qiáng)磁阻元件具有靈敏度高、體積小、價(jià)格便宜、溫度特性好，可耐溫達(dá) 150°C，特別適合井下的工作環(huán)境，成為該儀器的首選，其傳感器對(duì)比關(guān)系如下表1。
權(quán)利要求
1. 一種套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的裝置包括傳感器支架，所述傳感器支架具有調(diào)整螺桿、一端具有螺紋段的中心軸、多根弓形彈簧 測(cè)量臂及強(qiáng)磁記憶傳感器；密封短節(jié)，所述的密封短節(jié)具有螺紋環(huán)、電纜密封插頭及帶有螺紋孔的下接頭，所述下 接頭的螺紋孔配合在所述中心軸的螺紋段上；電路短節(jié)，具有內(nèi)部電路、電路保護(hù)筒、帶有螺紋段的下接頭、上接頭，所述密封短節(jié)的 螺紋環(huán)配合在所述下接頭的螺紋段上。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述強(qiáng)磁記憶傳感器具有強(qiáng)磁記憶傳感器 探頭、放大器、探頭供電電源及電壓跟隨器，所述強(qiáng)磁記憶傳感器探頭檢測(cè)井筒內(nèi)壁微弱磁 記憶信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大，進(jìn)入所述電壓跟隨器，所述電壓跟隨器由高輸入阻抗的放大器 組成，用以濾除信號(hào)中夾雜的噪聲干擾信號(hào)，然后通過(guò)電纜傳送到所述電路短節(jié)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述弓形彈簧測(cè)量臂包括弓形彈簧 片、傳感器封裝殼、傳感器座及電纜卡鉤；所述傳感器封裝殼通過(guò)傳感器座固定在所述弓形 彈簧片上，用于放置所述強(qiáng)磁記憶傳感器；所述電纜卡鉤用于固定連接所述強(qiáng)磁記憶傳感 器的電纜線。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的調(diào)整螺桿包括彈簧及調(diào)整螺母，所 述調(diào)整螺母通過(guò)調(diào)整所述彈簧的彈力調(diào)節(jié)弓形彈簧片的彎曲度。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)整螺母的上端具有一螺紋段。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述中心軸的另一端具有一螺紋孔，配合在 所述調(diào)整螺母的螺紋段上。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部電路包括電路板及電路板骨架， 所述電路板固定在所述電路板骨架上。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部電路放置在所述電路保護(hù)筒，所述 下接頭及上接頭通過(guò)密封圈將所述電路保護(hù)筒密封住。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述電路板上具有放大濾波電路、A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP信號(hào)處理器、溫度傳感器、MCU控制器、AMI調(diào)制解調(diào)器、儀器總線、遙傳短 節(jié)、電纜總線。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述密封短節(jié)還包括卡簧、兩個(gè)開(kāi)環(huán)及開(kāi) 環(huán)墊，所述兩個(gè)開(kāi)環(huán)卡在所述下接頭的外表面，并且所述兩個(gè)開(kāi)環(huán)的一端卡在所述密封短 節(jié)的螺紋環(huán)與所述下接頭之間；所述卡簧將所述開(kāi)環(huán)墊緊箍在所述下接頭外圍，防止所述 螺紋環(huán)滑脫。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電纜密封插頭為24芯電纜密封插頭。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述弓形彈簧測(cè)量臂的條數(shù)為18，均勻分 布在所述中心軸的周圍。
全文摘要
一種套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置，所述的裝置包括傳感器支架，所述傳感器支架具有調(diào)整螺桿、一端具有螺紋段的中心軸、多根弓形彈簧測(cè)量臂及傳感器；密封短節(jié)，所述的密封短節(jié)具有螺紋孔、電纜密封插頭及螺紋環(huán)，所述螺紋孔配合在所述中心軸的螺紋段上；電路短節(jié)，具有內(nèi)部電路、電路保護(hù)筒、帶有螺紋段的下接頭、上接頭，所述密封短節(jié)的螺紋環(huán)配合在所述下接頭的螺紋段上。該套管損傷強(qiáng)磁記憶檢測(cè)裝置利用了鐵磁性材料的磁記憶特性，能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)到金屬材料的應(yīng)力集中部位以及應(yīng)力集中程度的大小，通過(guò)分析應(yīng)力集中程度的大小可以判斷套管應(yīng)力的分布情況，達(dá)到早期診斷的目的。
文檔編號(hào)G01N27/82GK102004128SQ20101051215
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者孫秉才, 張光偉, 張來(lái)斌, 張靜, 樊建春, 溫東, 齊麗娟 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)