Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб



Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб
Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб
Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб
Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб
Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб
Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб
Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб
Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб
Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб
Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб

 


Владельцы патента RU 2494249:

Наянзин Анатолий Николаевич (RU)
Потапов Александр Петрович (RU)

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в скважине и может быть применено при электромагнитной дефектоскопии многоколонных конструкций стальных труб. Способ заключается в излучении зондирующих импульсов с помощью генераторного соленоида, расположенного внутри исследуемых труб, ось которого совпадает с осью исследуемых труб, и измерении ЭДС, наведенной в приемных катушках процессом спада электромагнитного поля. При этом измеряют магнитный поток, вызванный зондирующими импульсами генераторного соленоида, с помощью датчиков, расположенных по периметру прибора на расстоянии r от оси зонда, напротив торца генераторного соленоида, по N секторам, в радиальном направлении. Технический результат заключается в расширении области применения и повышении качества дефектоскопии труб. 10 ил.

 

Название изобретения: Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб.

Область техники, к которой относится изобретение: геофизические исследования скважин.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в скважине и может быть использовано при электромагнитной дефектоскопии многоколонных конструкций стальных труб (бурильных, обсадных и насосно-компрессорных), с одновременным вычислением толщины стенок каждой колонны.

Уровень техники

1. Известен магнитный интроскоп МИ-5 (Фадеев В.Г., Абакумов А.А, Баженов В.В., и др. // Технология магнитной интроскопии для дефектоскопического обследования эксплуатациной колонны скважин// Сб. тез. Докладов V российского - китайского симпозиума по промысловой геофизике М., 2008 Ч 1. с.89-104.) (Л.Ю. Могильнер, А.А. Абакумов, Е.Е. Семин / НТВ Каротажние, Тверь: изд. АИС 2010 вып.192, №3, с.28-36), который основан на регистрации полей рассеяния от дефектов и позволяет выявлять негерметичность колонн, положение интервалов и качество перфорации, определять качество муфтовых соединений, толщину стенки колонны.

Измерительные датчики расположены на рессорах, которые обеспечивают прижим к стенке колонны. Такое расположение не позволяет оценивать эллипсность колонны и изменения внутреннего диаметра.

2. Известно устройство, позволяющее определять дефекты колонн и перфорационные отверстия, - электромагнитный скважинный дефектоскоп, содержащий генераторную катушку, магнитная ось которой ориентирована вдоль оси исследуемой трубы, а магнитная ось измерительной катушки ориентирована перпендикулярно (Пат. РФ №2215143, публ. 27.10.2003, бюл. №30).

Недостатком устройства является отсутствие возможности определять эллипсность труб, изменения внутреннего диаметра и желобообразного износа.

3. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ электромагнитной дефектоскопии труб в скважине (пат. РФ №2176317, 27.11.2001 г.), основанный на излучении зондирующего двухполярного электромагнитного импульса с помощью генераторной катушки и измерении ЭДС, наведенной в приемной катушке процессом спада электромагнитного поля, и дополнительно измеряется естественное магнитное поле вдоль трубы, по его величине судят о наличии или отсутствии разрыва колонн.

Данное устройство не позволяет определять эллипсность колонны, желобообразный износ, изменение внутреннего диаметра труб.

Сущность изобретения. При электромагнитной дефектоскопии в многоколонных скважинах излучаются зондирующие импульсы с помощью генераторного соленоида, ось которого совпадает с осью скважины, и измеряется ЭДС, наведенная в приемных катушках прибора процессом спада электромагнитного поля.

Предлагается дополнительно измерять магнитный поток, вызванный зондирующими импульсами генераторного соленоида, с помощью датчиков, расположенных по периметру прибора на расстоянии r от оси зонда, напротив торца генераторного соленоида, по N секторам, в радиальном направлении.

Магнитный поток в каждом из секторов зависит от расстояния между поверхностью соленоида и внутренней поверхностью исследуемой трубы.

Магнитный поток описывается формулой:

Φ = 4 π N I R m c + R m к + R m з

где N - число витков соленоида,

I - количество витков соленоида,

R - магнитное сопротивление сердечника,

R - магнитное сопротивление участка колонны,

К - магнитное сопротивление зазора

R m з = l 3 S 3 μ 3

1з - длина магнитного зазора,

S3 - площадь магнитного зазора,

µз - магнитная проницаемость вещества.

Такие измерения дают дополнительную информацию не только о состоянии трубы (желобной износ, эллипсность, смятие, внутренняя и сквозная коррозия), но и позволяет определить положение прибора в трубе.

Расцентровка прибора обычно приводит к дополнительным погрешностям в измерении толщины стенки исследуемой трубы.

Техническим результатом изобретения является расширение области применения и повышение качества дефектоскопии труб.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 Соленоид в двухколонной конструкции труб.

1 - внутренняя труба

2 - внешняя труба

3 - линии магнитного поля

4 - соленоид, соосный с трубами

5 - датчики Холла

Фиг.2 Соленоид в трубе.

1 - труба

3 - направление линий магнитного поля

4 - соленоид

6 - радиусы R, обозначающие расстояния от поверхности соленоида до внутренней поверхности исследуемой трубы.

Это расстояние изменяется в процессе исследования, при движении вдоль трубы.

Когда труба правильной цилиндрической формы, и зонд правильно отцентрирован, расстояния R по всем направлениям равны.

Фиг.3 Расположение датчиков Холла.

5 - датчики Холла

7 - расстояния r от поверхности соленоида до датчиков Холла. Являются конструктивным параметром прибора.

При исследовании труб, в процессе движения, расстояния r неизменны.

Фиг.4 Соленоид в трубе с желобным износом

8 - желобной износ, дефицит металла в одном из секторов исследуемой трубы.

При таком дефекте трубы расстояние R в секторе износа увеличивается на некоторую величину Δ, которая приводит к уменьшению магнитного потока в этом направлении.

Фиг.5 Соленоид в эллипсной трубе.

Пунктиром показан цилиндрический профиль трубы.

При таком нарушении трубы расстояние R в одной плоскости увеличивается (горизонтальная в данном случае) на некоторую величину Δ, а в другой плоскости уменьшается.

Фиг.6 Соленоид в трубе с дефектом.

9 - сквозной дефект в трубе.

При таком нарушении расстояние от поверхности соленоида до внутренней поверхности трубы остается во всех секторах практически одинаковым.

Но в секторе с дефектом изменяется направление магнитного потока, который уже не попадает на соответствующий этому сектору датчик Холла, что и регистрируется.

Фиг.7 Соленоид в трубе, смещенный от центра.

Смещение зондовой части прибора от центра исследуемой трубы (несоосность) хорошо интерпретируется по показаниям датчиков Холла, расположенных в противоположных секторах.

Показания в одном секторе при расцентровке увеличиваются, в противоположном секторе - уменьшаются.

Осуществление изобретения

Фиг.8 Устройство прибора

1 - центрирующие устройства

2 - немагнитный герметичный корпус

3 - блок электроники

4 - датчики Холла

5 - зонд с генераторной и приемными катушками индуктивности

6 - направление магнитных линий

С помощью центрирующих устройств прибор размещается соосно в исследуемой трубе. Применяются центраторы с резиновыми упругими элементами, либо с металлическими упругими рессорами как на рисунке.

Немагнитный герметичный корпус позволяет работать в различных средах, в том числе агрессивных, при больших давлениях и температурах. При этом он не искажает естественного направления магнитного потока от зонда.

Блок электроники осуществляет питание всех узлов прибора, синхронизацию их работы, измерение и передачу данных.

Фиг.9 Запись в трубе со сквозными дефектами

1 - окно диаграммы стандартного зонда электромагнитного дефектоскопа

2 - окно диаграмм датчиков Холла (8 кривых)

3 - изображение исследуемой трубы

4 - интервал расцентровки зонда при переходе из трубы в хвостовик. Движение диаграмм - разнонаправленное.

5 - реакция на дефекты стандартного зонда электромагнитного дефектоскопа.

6 - реакция одного из датчиков Холла на дефекты, попавшие в соответствующий сектор.

Фиг.10 Запись в трубе с внешними проточками.

1 - окно диаграммы стандартного зонда электромагнитного дефектоскопа

2 - окно диаграмм датчиков Холла (8 кривых)

3 - Окно «Спектр», формируется из 8 диаграмм. Амплитуда сигнала модулируется цветом: минимум - черный; максимум - красный.

4; 5 - реакция стандартного зонда электромагнитного дефектоскопа на внешние проточки трубы. Датчики Холла на внешние проточки трубы не реагируют.

6 - интервал расцентровки прибора в трубе, имитация с помощью вращения зонда по периметру трубы (приближая поочередно датчики Холла к стенке трубы). На всех диаграммах видны периодические увеличения и уменьшения уровня сигнала.

7 - вращение зонда по периметру трубы, представленное на диаграмме «Спектр». Отчетливо видна «спираль» вращения.

Способ электромагнитной дефектоскопии стальных труб, заключающийся в излучении зондирующих импульсов с помощью генераторного соленоида, расположенного внутри исследуемых труб, ось которого совпадает с осью исследуемых труб, и измерении ЭДС, наведенной в приемных катушках процессом спада электромагнитного поля, отличающийся тем, что измеряют магнитный поток на торце генераторного соленоида на расстоянии r от его оси по N секторам в радиальном направлении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу определения и оценки трещин в испытываемом объекте из электропроводного материала. Способ включает: нагружение испытываемого объекта электромагнитным переменным полем с предварительно определенной постоянной или переменной частотой (f), определение вихревых токов, индуцированных в испытываемом объекте, вдоль предварительно определенных параллельных измерительных путей на участке (10) поверхности испытываемого объекта, обеспечение сигналов вихревых токов, причем каждый сигнал вихревых токов соответствует измерительному пути, преобразование (14) сигналов вихревых токов и предоставление преобразованных измеренных величин как функции измерительного пути, частоты (f) и положения (s) вдоль измерительного пути, интерпретация (16) преобразованных измеренных величин с применением преобразованных измеренных величин, по меньшей мере, одного соседнего измерительного пути, и предоставление сигналов трещин со скорректированной амплитудой и/или положением пути по отношению к преобразованным измеренным величинам.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления подповерхностных дефектов в ферромагнитных объектах. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе контролируемый объект намагничивают постоянным магнитным полем, возбуждают с помощью вихретокового преобразователя на контролируемом участке вихревые токи, регистрируют вносимое в вихретоковый преобразователь напряжение U _ в н и по нему судят о наличии дефектов, и согласно изобретению путем изменения параметра Р, регулирующего воздействие постоянного магнитного поля на контролируемый объект, плавно изменяют напряженность Н постоянного магнитного поля от минимальной величины до максимальной, регистрируют максимум Uмax амплитуды вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения U _ в н и величину соответствующего ему значения параметра Р, а параметры дефекта оценивают по совокупности значений Uмах и Р.

Изобретение относится к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использовано для дефектоскопии и контроля электрических, магнитных и геометрических свойств объектов из электропроводящих материалов.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности для контроля осевого смещения и поперечного биения валов. .

Изобретение относится к определению реперов интересующих точек в зоне (10, 20) поверхности детали (100), включающему в себя установление плотного контакта в упомянутой зоне поверхностного контрольного образца (11, 21), представляющим собой тонкий и достаточно эластичный слой, чтобы соответствовать форме зоны; при этом тонкий слой содержит трассы электропроводящего материала; при этом при проходе зонда (30) с токами Фуко по трассе подается значащий и характерный сигнал трассы; при этом данный характерный сигнал соответствует реперу интересующей точки, определяемым таким образом в упомянутой зоне.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при диагностике трубопроводов из ферромагнитных материалов. .

Изобретение относится к магнитографической дефектоскопии. .

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля продольно-протяженных изделий типа проволоки, прутков или труб. .

Изобретение относится к оценке уровня жидкости в нефтяных скважинах и может быть использовано для определения и контроля статического и динамического уровней скважинной жидкости, например, в нефтяной скважине.

Изобретение относится к области изучения физических свойств пористых неоднородных материалов и может быть использовано для определения характеристик порового пространства и теплопроводности образцов горных пород и минералов.

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и может быть использовано, в частности, при выявлении газогидратов в низкотемпературных породах (НП) при строительстве и эксплуатации скважин в НП.

Изобретение относится к технологиям нефтедобычи, а именно к способам проведения, интерпретации и анализа результатов промыслово-геофизических исследований в горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к определению нейтральной точки буровой колонны при бурении скважины на основании гидравлического фактора и/или факторов скручивающих и осевых нагрузок.

Изобретение относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах. .

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и предназначено для обеспечения контакта электровводов с обсадной колонной в многоэлектродном скважинном зонде электрического каротажа через металлическую колонну.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке нефтяной залежи. .

Изобретение относится к технике и технологии добычи углеводородов и может быть использовано для добывающих насосных скважин для одновременно-раздельного исследования и эксплуатации нескольких пластов одной скважины.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может использоваться в скважинных установках электроцентробежных насосов - УЭЦН для контроля текущих характеристик погружных электродвигателей - ПЭД и нефтяных пластов.

Изобретение относится к геофизической технике и может быть использовано при проведении геофизических исследований и ремонтно-изоляционных работ в горизонтальных и наклонно-направленных действующих нефтяных, газовых и гидротермальных скважинах. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик прибора и расширение сферы его применения. Прибор содержит составной корпус, в котором установлены датчики - локатора муфт (ЛМ), гамма - каротажа (ГК), давления (Р), температуры (Т), влагомера (W), термокондуктивного расходомера (СТИ) и резистивиметра (РИ), размещенные последовательно сверху вниз, в герметичной части составного корпуса - датчики ГК, ЛМ и Р, причем чувствительная мембрана датчика Р соединена с окружающей средой гидропроводным каналом, а в герметичных полостях негерметичной части составного корпуса - датчики Т, W, СТИ и РИ. Причем датчики Т и W смещены относительно продольной оси прибора на равные расстояния и установлены в месте корпуса, на котором выполнены две пары взаимоперпендикулярных, разных по ширине сквозных окон, снабженных поперечными перемычками, причем прибор снабжен модулем расходомера, содержащим центратор, хвостовик, корпус и установленную по оси корпуса турбинку с датчиками оборотов и направления вращения. В верхней части прибора дополнительно установлен датчик усилий F, между прибором и модулем расходомера дополнительно установлены стыковочный узел с фиксатором и двухшарнирный взаимоперпендикулярный электропроводный узел с осевым смещением осей вращения относительно продольной оси прибора, а прибор снабжен дополнительным объемным модулем или влагомера (W), или термовлагомера (T-W), или вискозиметра (В). 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх