电磁探伤测井介绍..ppt

电磁探伤测井简介 中国石油集团测井有限公司华北事业部 MID-KMID-K电磁探伤成像测井仪属于磁测井系列，属典型的漏电磁探伤成像测井仪属于磁测井系列，属典型的漏 磁通法，其理论基础是电磁感应定律（法拉第定律）给发磁通法，其理论基础是电磁感应定律（法拉第定律）给发 射线圈通以直流电，在螺线管周围产生一个稳定磁场，这个射线圈通以直流电，在螺线管周围产生一个稳定磁场，这个 稳恒磁场在油管和套管中便产生感生电流当断开直流电后稳恒磁场在油管和套管中便产生感生电流当断开直流电后 ，该感生电流在接收线圈中便产生一个随不同时间而衰减的，该感生电流在接收线圈中便产生一个随不同时间而衰减的 感应电动势感应电动势ε ε，即，即 式中：式中：ε ε为接收线圈的感应电动势；为接收线圈的感应电动势； S S为接收线圈总面积（为接收线圈总面积（S=K*S1*NS=K*S1*N，， S1S1第一线圈面积、第一线圈面积、N N为为 线圈匝数；线圈匝数； KK为磁滞常数）；为磁滞常数）； ΦΦ为磁通量；为磁通量；B B为磁场强度为磁场强度 一、测量原理 当一个磁探头制作完成之后，参数当一个磁探头制作完成之后，参数S S便成为仪器常数。

给发便成为仪器常数给发 射线圈提供一个恒定的正负直流脉冲，其幅度为射线圈提供一个恒定的正负直流脉冲，其幅度为V V，脉冲宽度，脉冲宽度 和脉冲间隔都是和脉冲间隔都是200ms200ms，在脉冲间隔时间段，接收线圈完成对，在脉冲间隔时间段，接收线圈完成对ε ε 的测量在直流时间段产生一定强度的磁场强度，在套管或油的测量在直流时间段产生一定强度的磁场强度，在套管或油 管中所产生感生电流的大小是由套管或油管的形状、位置及其管中所产生感生电流的大小是由套管或油管的形状、位置及其 材料的电磁参数决定的，而直流脉冲之后接收线圈中的磁场强材料的电磁参数决定的，而直流脉冲之后接收线圈中的磁场强 度度B B和磁通量变化率和磁通量变化率dΦdΦ受感生电流大小的影响，因此，接受线受感生电流大小的影响，因此，接受线 圈中感生电动势圈中感生电动势ε ε是套管或油管的形状、位置及其材料电磁特性是套管或油管的形状、位置及其材料电磁特性 的函数 当磁力线穿过油管进入套管，在油管和套管壁是分别产生当磁力线穿过油管进入套管，在油管和套管壁是分别产生 环电流环电流I1I1和和I2I2，，I1I1和和I2I2的方向遵循右手安培定则。

在直流电脉冲的方向遵循右手安培定则在直流电脉冲 结束之后，结束之后，I1I1和和I2I2为克服原磁场强度的衰减而产生次生磁场，为克服原磁场强度的衰减而产生次生磁场， 次生磁场在接收线圈中产生感电动势，次生磁场在接收线圈中产生感电动势，ε ε是是I1I1和和I2I2共同作用的结共同作用的结 果 在油管或套管的电磁特在油管或套管的电磁特 性发生变化时，感生电流性发生变化时，感生电流I1I1、、 I2I2的大小发生改变；当油管的大小发生改变；当油管 或套管出现孔洞、裂缝，特或套管出现孔洞、裂缝，特 别是纵向裂缝，将切断感生别是纵向裂缝，将切断感生 电流电流I1I1、、I2I2在管壁上的回路，在管壁上的回路， 这些都能改变感生电动势这些都能改变感生电动势ε ε 的幅度 纵向探头线圈载面的法方向和管柱的轴向方向平行纵向探头线圈载面的法方向和管柱的轴向方向平行 纵向探头纵向探头A A 横向探头横向探头 相同长度的裂缝，纵缝切断感生电流在管壁上的回相同长度的裂缝，纵缝切断感生电流在管壁上的回 路远大于横缝路远大于横缝 横向探头用于探测横向损伤；横向探头用于探测横向损伤； 辅助探测及确定纵向裂缝及断裂；辅助探测及确定纵向裂缝及断裂； 确定损伤是确定损伤是“ “对称对称” ”还是还是“ “不对称的。

不对称的 横向探头线圈轴线方向和管柱的轴线方向垂直横向探头线圈轴线方向和管柱的轴线方向垂直 在在单套管柱结构单套管柱结构下，其函数表达式为下，其函数表达式为: : 式中式中:T1--:T1--套管厚度；套管厚度；μ1--μ1--套管磁导率；套管磁导率；σ1--σ1--套管套管 电导率；电导率；D1--D1--套管外径套管外径; ; tctc-- --井内温度井内温度 套管因射孔、腐蚀、机械加工和撞击套管因射孔、腐蚀、机械加工和撞击等原因造等原因造 成套管磁导率成套管磁导率μ1μ1和电导率和电导率σ1σ1等参数发生改变，等参数发生改变，ε ε幅度幅度 值减小，由其计算的厚度值随之减小值减小，由其计算的厚度值随之减小 套管存在裂缝、挫断和孔洞时套管存在裂缝、挫断和孔洞时，导磁介质缺损，导磁介质缺损 ，发生在套管上的感生电流减小，，发生在套管上的感生电流减小，ε ε的幅度值减小，的幅度值减小， 由其计算出的厚度值随之减小根据其幅度值，可评由其计算出的厚度值随之减小根据其幅度值，可评 价套管的破损程度，指出破损处是否还有铁磁介质存价套管的破损程度，指出破损处是否还有铁磁介质存 在。

在 套管在套管在缩径或扩径缩径或扩径的情况下，套管壁相对探头在的情况下，套管壁相对探头在 几何位置上发生了变化，几何位置上发生了变化，ε ε的幅度值相应地增加或减的幅度值相应地增加或减 小，在没有损伤的情况下，套管厚度没有变化，反之小，在没有损伤的情况下，套管厚度没有变化，反之 套管厚度值套管厚度值小 在在双套柱结构双套柱结构下下, ,其函数表达式为式中其函数表达式为式中: : ε--ε--感生电动势；感生电动势； T1T1、、T2T2为油管、套管厚度；为油管、套管厚度； μ1, μ2, μ1, μ2, 为油管、套管磁导率；为油管、套管磁导率； σ1σ1，，σ2σ2为油管、套管电导率；为油管、套管电导率； D1D1、、D2D2为油管、套管外径；为油管、套管外径； tctc-- --井温；井温； EXEX为内、外管相对位置几何校正系数为内、外管相对位置几何校正系数 为了提高测量精度，在井下仪器设计时，采用三个不同的硬件放为了提高测量精度，在井下仪器设计时，采用三个不同的硬件放 大电路，对纵向探头大电路，对纵向探头A A的接收线圈感生电动势的接收线圈感生电动势εε时间衰减谱分三个不时间衰减谱分三个不 同的时间段进行放大采集，得到三个不同放大倍数的时间衰减谱同的时间段进行放大采集，得到三个不同放大倍数的时间衰减谱( (如如 图所示图所示) )，提高对管柱不同径向范围感应电动势的测量精度。

提高对管柱不同径向范围感应电动势的测量精度 A A探头三层管柱感应电动势时间衰减谱探头三层管柱感应电动势时间衰减谱 横向探头横向探头B B和和C C，，测量原理与纵测量原理与纵 向探头基本一致，只是其线圈轴线向探头基本一致，只是其线圈轴线 方向和管柱的轴线方向垂直，测量方向和管柱的轴线方向垂直，测量 垂直于管柱方向的感应电动势垂直于管柱方向的感应电动势B,CB,C 是两个完全相同的探头，沿设备轴是两个完全相同的探头，沿设备轴 心成心成9090度角分布在探测对称性损度角分布在探测对称性损 伤（接箍）时，会收到完全相同的伤（接箍）时，会收到完全相同的 感应电动势时间衰减谱在探测非感应电动势时间衰减谱在探测非 对称性损伤时（纵向裂缝）时，损对称性损伤时（纵向裂缝）时，损 伤谱会有差别，因为伤谱会有差别，因为B B、、C C在井中的在井中的 重复角度不同重复角度不同 因此，可以通过成像图快速、因此，可以通过成像图快速、 直观地掌握各级管柱的腐蚀情况直观地掌握各级管柱的腐蚀情况 二、二、俄罗斯俄罗斯MID-KMID-K测井仪简介测井仪简介 仪器结构仪器结构 俄罗斯俄罗斯MID-KMID-K电磁探伤成像测井仪的结构电磁探伤成像测井仪的结构 图。

仪器全长图仪器全长2.12.1米，电子线路和自然伽马探米，电子线路和自然伽马探 头分布在仪器上部，向下依次是纵向探头头分布在仪器上部，向下依次是纵向探头A A和和 横向探头横向探头B B、、C C，，最下部是温度传感器最下部是温度传感器 1 1－上部扶正器；－上部扶正器； 2 2－磁保护套；－磁保护套； 3 3－电子模块和伽马探头；－电子模块和伽马探头； 4 4－纵向探测头－纵向探测头A A；； 5,65,6－横向探测头－横向探测头B B、、C C；； 7 7－温度传感器；－温度传感器； 8 8－下部扶正器－下部扶正器 三、技术指标三、技术指标 井下仪器外径（井下仪器外径（Φ42Φ42型）型）:42mm:42mm 带扶正器时仪器长度（带扶正器时仪器长度（Φ42Φ42型）型）:2100mm:2100mm 最大工作压力（最大工作压力（Φ42Φ42型）型）:150 Mpa:150 Mpa 最高工作温度（最高工作温度（Φ42Φ42型）型）:150:150℃℃ 探测管柱横向损伤（横向裂缝）最小长度探测管柱横向损伤（横向裂缝）最小长度:1/4:1/4管柱周长管柱周长 探测管柱纵向损伤（纵向裂缝）最小长度为探测管柱纵向损伤（纵向裂缝）最小长度为: : 对于对于2.5″2.5″单层管柱：单层管柱：50mm50mm 对于对于5.5″5.5″单层管柱：单层管柱：70mm70mm 通过油管测量通过油管测量5.5″5.5″套管：套管：150mm150mm 穿过油管测量套管壁厚误差：穿过油管测量套管壁厚误差：1.5mm1.5mm 单层管柱壁厚测量相对误差：单层管柱壁厚测量相对误差：0.5 mm0.5 mm 仪器适用范围：仪器适用范围： 测量管道直径最大值：测量管道直径最大值：324mm324mm 测量管道直径最小值：测量管道直径最小值：62mm62mm 测量双层管柱壁厚合计最大值：测量双层管柱壁厚合计最大值：25mm25mm 四、仪四、仪器特点器特点 MID-KMID-K一次下井可获得一次下井可获得275275条曲线。

其中次生感应电 条曲线其中次生感应电 动势曲线动势曲线270270条，包括：纵向探头条，包括：纵向探头A A记录记录354354条共条共162162条曲条曲 线，横向探头线，横向探头B B、、C C各记录各记录5454条曲线同时记录张力、伽条曲线同时记录张力、伽 马、电流、两条井温共马、电流、两条井温共5 5条曲线其中条曲线其中B B、、C C及及A A的的“ “近区近区” ” 所记录的曲线，主要反映内层管柱的腐蚀情况；所记录的曲线，主要反映内层管柱的腐蚀情况；A A的的“ “中中 、远区、远区” ” 记录的曲线反映了中间及外层管柱的腐蚀情况记录的曲线反映了中间及外层管柱的腐蚀情况 MID-KMID-K测井软件功能强大，若现场测井中发现管柱测井软件功能强大，若现场测井中发现管柱 磁化，可以自动消除磁化干扰测井系统可以识别油管磁化，可以自动消除磁化干扰测井系统可以识别油管 偏心，同时可以实现管柱偏心校正偏心，同时可以实现管柱偏心校正 五、主要作用及优点五、主要作用及优点 1 1、、用于监测用于监测多多种流体介质条件种流体介质条件下下的石油、的石油、地层地层 水水 、尤其是、尤其是天然气天然气介质介质井眼内钢套管及油管的技术井眼内钢套管及油管的技术 状态；状态； 2 2、、可以可以同时对两层管同时对两层管进行探伤及厚度测量，确定进行探伤及厚度测量，确定 壁厚变化大小及其纵横向的损伤；壁厚变化大小及其纵横向的损伤； 3 3、由于仪器直径只有、由于仪器直径只有42mm42mm，且不受到井内流体，且不受到井内流体 性质等因素的限制，性质等因素的限制，可以带压在油管中检测套管可以带压在油管中检测套管 的壁厚变化和损坏。

的壁厚变化和损坏 MID-KMID-K模拟油管模拟油管ⅠⅠ------。