Индукционная дефектометрия

Скважинный индукционный дефектомер типа ДСИ (рис. 2.3) позволяет обнаруживать трещины, разрывы, перфорационные отверстия и изменения внутреннего диаметра колонны с точностью до 0,5 м и протяжённостью 60мм и более.

Блок-схема ДСИ

Рис. 2.3. Блок-схема ДСИ

В основу работы прибора положен принцип электромагнитной дефектоскопии. Индукционный дефектомер ДИ-1 выполнен в виде скважинного прибора с центратором, обеспечивающим совпадение оси прибора с осью обсадной колонны. При этом используется индукционный зонд с генераторной катушкой и двумя измерительными катушками и И2, расположенными симметрично относительно генераторной (Г). Генераторная катушка /"питается переменным током частотой 300Гц (при такой частоте тока уменьшается влияние толщины обсадной колонны на показания дефектомера) от генератора 8 через блок управления 7 и разделительный фильтр 5 и возбуждает в окружающей среде вихревые токи. Так как расстояние между центрами катушек 80мм, то вихревые токи ограничиваются обсадной колонной. При этом ЭДС, индуцированная в катушке И2 (прямой зонд) обусловлена влиянием трубы и прямым влиянием генераторной катушки Г.

Иными словами, ЭДС на выходе измерительной катушки зависит не только от внутреннего диаметра колонны, но и от магнитной проницаемости и электропроводности материала колонны и толщины её стенок, а также от повреждений колонны (трещин, разрывов и т. п.). Обилие факторов, от которых зависит ЭДС на выходе измерительной катушки, затрудняет интерпретацию полученной информации.

Для частичной компенсации прямого поля в цепь измерительной катушки включена компенсационная катушка К, обмотка которой уложена в одном пазу с генераторной катушкой. Разностный сигнал между катушками И2 и К, пропорциональный проводимости колонны, поступает на вход частотного модулятора 2 (несущая частота 14 кГц). Одновременно с резистора R на частотный модулятор 3 с несущей частотой 7,8 кГц подаётся опорное напряжение. Сигналы с обоих модуляторов усиливаются усилителем мощности 4 и поступают в кабель.

С помощью коммутатора 1 для измерения может быть включён прямой зонд (катушки Г, И2, К) или дифференциальный зонд (катушки С //2, //j). Катушки И2 и Их включены встречно.

Прямой зонд используется для обнаружения мест дефектов колонны, а дифференциальный - для их детализации.

На поверхности измеряемые сигналы через блок управления 7 поступают на панель 10 (ИПЧМ), где разделяются по частотам, усиливаются, демодулируются, детектируются и регистрируются регистратором 11.

Аппаратура ДСП питается постоянным током от выпрямителя 6, а генератор 8 - от блока питания 9.

Сигналы от дефектов колонны выделяются по амплитуде и форме. При этом крупные трещины на кривой диаметра отмечаются так же, как и муфтовые соединения, но на кривой прямого зонда дефекты отбиваются в сторону противоположную аномалиям муфтовых соединений.

На рис. 2.4. кривые диаметра колонны 1 и трещин 2 до перфорации колонны и после перфорации (соответственно 3 и 4). Кривые 3 и 4 уверенно фиксируют зоны перфорации.

Кривые скважинного индукционного дефектомера

Рис. 2.4. Кривые скважинного индукционного дефектомера

В верхнем интервале перфорации на кривой 4 по минимумам отмечаются отдельные отверстия (показано чёрточками), а в точках а - отказы зарядов перфоратора. В нижнем интервале перфорации кривая 4 даёт сплошную аномалию, что указывает на значительное разрушение колонны.

Блок-схема индукционного дефектомера ДИ-1 представлена на рис. 2.5.

Блок-схема индукционного дефектомера ДИ-1

Рис. 2.5. Блок-схема индукционного дефектомера ДИ-1

В наземном пульте индукционного дефектомера ДИ-1 имеются два канала с фазовращаюгцимися ячейками.

Одна фазовращающая ячейка служит для компенсации влияния каротажного кабеля. Вторая фазовращающая ячейка имеет два фиксированных положения (рис. 2.6).

Пример контроля обсадной колонны с помощью индукционного дефектомера и локатора перфорационных отверстий

Рис. 2.6. Пример контроля обсадной колонны с помощью индукционного дефектомера и локатора перфорационных отверстий:

I - кривые, зарегистрированные до перфорации обсадной колонны;

2 -кривые, зарегистрированные после перфорации

В одном положении записывается диаграмма порывов и трещин Трп (при измерении прямым зондом) или Трд (при измерении дифференциальным зондом). В другом положении записывается диаграмма износа и локальных дефектов обсадной колонны dn (при измерении прямым зондом) или dd (при измерении дифференциальным зондом). Измерение параметров Трп и dn прямым зондом и Трд и dd дифференциальным зондом производится последовательно. На диаграмме «Тр» обеспечивается фиксация порывов и трещин в обсадной колонне, проекция которых на ось обсадной колонны имеет длину не менее 60, или 100, или 120 мм. На диаграмме «d» фиксируются дефекты типа вздутий и смятий на внутренней поверхности обсадной колонны, изменяющие внутренний диаметр её не менее чем на 2 мм и имеющие протяжённость не менее уже указанной.

Щели в обсадной колонне вызывают отрицательные аномалии на кривых Трп и dip в то время как муфтовые соединения — положительные аномалии. Границы щелей на кривых Трд и dL отмечаются четкими двухполярными аномалиями. Кривая Трд при выделении трещин является наиболее наглядной, так как на ней не видны колебания электропроводности различных труб и щели выделяются более четко.

При поиске мест нарушения герметичности колонны записывают кривые Трп и бд по всему исследуемому интервалу в обычном масштабе глубин 1: 500 или 1 : 200. Если нарушения колонны небольшие и на кривой Трп наблюдается значительный фон от колебаний электропроводности материала обсадной колонны, кривые Трд и dd записывают в более крупном масштабе глубин.

При определении места разрыва колонны по телу трубы или на муф-товом соединении производится запись кривых Трп и dn в масштабе глубин 1: 500 или 1: 200, а при определении износа труб обсадной колонны - запись за две спуско-подъёмных операции полного комплекса диаграмм Tpn - dn и Трд - d() в более крупном масштабе глубин.

На кривых Трп и Трд видно, что во втором интервале после перфорации появилась трещина длиной до 1,3м, а на кривой dd - что растрескивание труб обсадной колонны на этом интервале сопровождалось раздутием колонны, доходящим до 9 мм.

Вывод

Магнитная локация обсадных труб основана на изменении магнитной проводимости труб вследствие нарушения их сплошности. При изменении толщины стальной трубы (на муфтах), наличии в ней перфорационных отверстий, трещин, порывов происходит перераспределение магнитных силовых линий, в результате чего в катушке наводится ЭДС, которая и регистрируется.

Под воздействием переменного магнитного поля, генерируемого подачей переменного напряжения на возбуждающие обмотки, в приёмных обмотках возникает переменное напряжение, которое зависит от магнитных свойств окружающей среды.

Для определения глубины прихвата бурильных труб, а так же при выделении интервалов перфорации с предварительным намагничиванием труб, измерения локатором муфт проводят трижды: до намагничивания (локация муфт); после намагничивания до перфорации; после перфорации или растягивания (натяжения) колонны.

Скважинный индукционный дефектомер типа ДСИ позволяет обнаруживать трещины, разрывы, перфорационные отверстия и изменения внутреннего диаметра колонны с точностью до 0,5 м и протяжённостью 60 мм и более. ЭДС на выходе измерительной катушки зависит не только от внутреннего диаметра колонны, но и от магнитной проницаемости и электропроводности материала колонны и толщины её стенок, а также от повреждений колонны (трещин, разрывов и т. п.). Сигналы от дефектов колонны выделяются по амплитуде и форме. При этом крупные трещины на кривой диаметра отмечаются так же, как и муфтовые соединения, но на кривой прямого зонда дефекты отбиваются в сторону противоположную аномалиям муфтовых соединений.

Контрольные вопросы

  • 1. Для чего применяют ЛМ?
  • 2. На чем основана регистрация ЛМ?
  • 3. Что позволяет обнаруживать скважинный индукционный дефектомер типа ДСИ?
  • 4. Для чего используется прямой зонд?
  • 5. Для чего используется дифференциальный зонд?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >