МАГНИТОИМПУЛЬСНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП-ТОЛЩИНОМЕР НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Предполагаемая полезная модель относится к области разработки нефтегазовых скважин и предназначена для одновременного определения толщин и выявления дефектов в наземных нефтепромысловых трубопроводах.
Известны дефектоскопы, предназначенные для диагностики магистральных трубопроводов, обладающие высокой разрешающей способностью (пат. РФ на полезную модель №40804, G01N 27/87). Внутритрубный магнитный дефектоскоп содержит секции, как для продольного, так и для поперечного намагничивания. Каждая из этих секций содержит систему намагничивания с постоянными магнитами и упругими щетками из стальной проволоки. Данные системы намагничивания создают в стенке трубы магнитное поле насыщения, которое рассеивается дефектами сплошности стенок трубы. Поля рассеяния регистрируются преобразователями магнитного поля, которые выполнены на основе элементов Холла. Преобразователи Холла крепятся к полозам, скользящим по внутренней поверхности трубы и прижимаемым к ней упругими рычагами. Преобразователи, расположенные на секции продольного намагничивания, измеряют продольную, а на секции поперечного намагничивания - соответственно поперечную составляющую магнитного поля. Кроме того, дефектоскоп содержит кольцо преобразователей магнитного поля, измеряющих радиальную составляющую магнитного поля.
Данные от преобразователей магнитного поля после аналого-цифрового преобразования записываются на носитель данных вместе с информацией от одометрических датчиков, датчиков давления и температуры.
Другой известный внутритрубный дефектоскоп (пат. РФ №36485, F17D 5/00) содержит пропускаемый внутри обследуемого трубопровода, корпус, установленные на корпусе контрольные датчики, чувствительные, по меньшей мере, к одному параметру, отражающему состояние стенки трубопровода, а также средства выполнения измерений и обработки данных измерений, при этом датчики установлены по периметру вокруг оси симметрии дефектоскопа в полозах, выполненных способными примыкать к внутренней поверхности трубопровода, в каждом полозе установлен, по меньшей мере, один датчик, при этом каждый полоз закреплен на корпусе дефектоскопа с помощью, по меньшей мере, двух упругих звеньев так, что на периферийном конце каждого упругого звена, кроме периферийного, закреплен ближний к оси дефектоскопа конец, по меньшей мере, одного упругого звена, более удаленного от оси симметрии дефектоскопа, а на периферийном конце каждого периферийного упругого звена закреплен полоз.
Известные дефектоскопы характеризуются сложностью конструкции, большими габаритами и высокой стоимостью изготовления и обслуживания в эксплуатации.
Более простыми по конструкции и менее габаритными являются электромагнитные дефектоскопы с азимутальным и радиальным разрешением, основанные на регистрации приемными катушками индуктивности э.д.с. вихревых токов, наведенных в колоннах после выключения тока намагничивания в генераторной катушке.
Известен скважинный дефектоскоп-толщиномер МИД-К (МИД-Газпром), разработанный ЗАО НПФ «ГИТАС», который обеспечен современной телеметрической системой, позволяющей передавать большие объемы информации с высокой точностью измерений (Аппаратура МИД-К, развитие и перспективы. А.П.Потапов, А.Н.Наянзин, А.В.Кондрашов, В.Н.Даниленко /Материалы научно-практической конференции «Новая техника и технология для геофизических исследований скважин» //Тезисы докладов конференции в рамках XVIII международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии-2010», г.Уфа, 26 мая 2010 г. - Уфа, 2010. - c.47-51).
МИД-К (МИД-Газпром) включают осевой зонд Z, два поперечных зонда (X, Y), зонд ГК и термометр. Аппаратура позволяет определять толщину первой и второй колонн, дефекты, интервалы коррозии и перфорации в двухколонных конструкциях, и используется для мониторинга технического состояния обсадных колонн и НКТ на подземных хранилищах газа (ПХГ) и нефтегазовых скважин (Дефектоскоп-толщиномер магнито-импульсный кабельный МИД-К-ГК (МИД-Газпром).- Реклама ЗАО НПО «ГИТАС», ОАО «Газпром» /Web-сайт: www/gitas.ru.).
Известен другой скважинный магнитоимпульсный дефектоскоп, который выполнен с автономным питанием, предназначенным для питания электронной схемы, записывающей данные (Автономные скважинные дефектоскопы /В.А.Сидоров, С.В.Степанов, М.Г.Дахнов, В.Г.Божедомов, Д.Ю.Пятницкий, И.А.Сагитов // НТВ АИС «Каротажник», - 1997 г., - Вып.34, с.74-78).
Общее управление дефектоскопом осуществляется микропроцессором, находящимся в скважинном снаряде. Он включает силовые цепи по заранее заданной программе и производит опрос измерительных датчиков. Измеряемые сигналы оцифровываются, подаются в память прибора, предварительно анализируются, что в дальнейшем позволяет через обратную связь регулировать помехоустойчивость системы и ее разрешающую способность.
Недостатком известных дефектоскопов является невозможность использования в наземных нефтепромысловых трубопроводах (труб) из-за особенностей их конструкций, предназначенных для размещения в скважине.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение области применения магнитоимпульсных дефектоскопов.
Указанная задача решается тем, что в магнитоимпульсном дефектоскопе-толщинометре нефтепромысловых трубопроводов (трубы), содержащем генераторную катушку индуктивности, катушки измерения (измерительные катушки) э.д.с. вихревых токов, наведенных в трубах после выключения тока намагничивания в генераторной катушке индуктивности, установленные в магнитопрозрачном корпусе с автономным питанием и электронной схемой, записывающей данные во время измерений, в отличие от прототипа, магнитопрозрачный корпус снабжен с одной стороны модулем радиомаяка, а с другой стороны - роликовыми датчиками для измерения пройденного расстояния внутри трубы, а также - набором скребков и упругой манжетой, контактирующими со стенками трубы, а электронная схема содержит блок синхронизации полученных измерительными катушками данных и привязки их к линейным координатам трубы, при этом в магнитопрозрачном корпусе выполнено окно для доступа к электронной схеме, а набор скребков и упругая манжета разделены дистанционными шайбами и закреплены стяжкой.
На фиг.1 представлена конструкция магнитоимпульсного дефектоскопа-толщиномера.
На фиг.2 изображена структурная схема магнитоимпульсного дефектоскопа-толщиномера.
Конструкция на фиг.1 содержит: магнитопрозрачный корпус 1, в котором установлены генераторная катушка индуктивности и измерительные катушки (на фиг.2 - генераторный и измерительный продольный зонд). Магнитопрозрачный корпус 1 снабжен с одной стороны шарниром 2 для соединения с модулем радиомаяка 3, а с другой стороны - шарниром 4 для соединения с одометрическими колесами 5 (роликовыми датчиками) для измерения пройденного расстояния внутри трубы 6, магнитопрозрачный корпус 1 снабжен набором скребков 7 и упругой манжетой 8, контактирующими со стенками трубы 6.
В магнитопрозрачном корпусе 1 размещены автономное питание и электронная схема, записывающая данные во время измерений (фиг.2). В магнитопрозрачном корпусе 1 выполнено окно 9 для доступа к электронной схеме. Поз.10 - стопорный винт, поз.11 - пружина между одометрическими колесами 5. Между скребками 7 и упругой манжетой 8 вставлены дистанционные шайбы 12. Скребки 7, упругая манжета 8 и дистанционные шайбы 12 закреплены стяжкой 13.
Согласно структурной схеме (фиг.2) электропитание дефектоскопа состоит из первичного источника питания постоянного тока 14, выход которого подключен к входам источника вторичного питания 15 и источника питания 16 генераторной катушки измерительного зонда 18. Электронная схема содержит блок синхронизации 17 полученных измерительными катушками измерительного зонда 18 данных, переданных в измерительный блок 19, и привязки их к линейным координатам трубы, полученных датчиками одометрических колес 5. Блок синхронизации 17 соединен с контроллером связи 20 с постоянно-запоминающим устройством (ПЗУ) 21.
Дефектоскоп работает следующим образом.
Указанный прибор помещают в исследуемую трубу 6, включают питание электронной схемы через окно 9. Увлекаемый потоком среды в исследуемой трубе прибор продвигается внутри трубы, электронная схема записывает данные измерения в результате работы. По сигналу радиомаяка 3 прослеживается местонахождение прибора во время продвижения его по исследуемой трубе.
Во время работы по генераторной катушке индуктивности измерительного зонда 18 пропускается импульс тока намагничивания, который возбуждает в окружающей стальной трубе 6 вихревые токи. В приемной катушке измерительного зонда 18 регистрируется э.д.с. переходных процессов как функция времени. Блок измерительный 19 под управлением блока синхронизации 17 разделяет во времени сигналы от измерительной катушки индуктивности, усиливает и оцифровывает их, и по линиям приема сигналов передает в контроллер связи 20 с ПЗУ 21. Поступившие данные записываются в ПЗУ 21.
Разрушение наземных нефтепромысловых трубопроводов, используемых при эксплуатации, ремонте и бурении нефтегазовых скважин, связано с возникновением различного рода дефектов при эксплуатации труб.
Нарушение целостности трубы и, как следствие, разрыв ее полным сечением при высоком давлении технологической жидкости или газа внутри трубы могут привести к аварии с тяжелыми последствиями.
Проведение наземного контроля технического состояния трубы с наименьшими трудозатратами позволяет выявить и зарегистрировать дефекты типа раковин, вмятин, свищей, поперечных и наклонных трещин и т.д., и своевременно предотвратить нарушение целостности трубы.