Способ электромагнитной дефектоскопии эксплуатационных колонн нефтяных и газовых скважин
OIL AND GAS WELLS PRODUCTION TUBING ELECTROMAGNETIC FLAW DETECTION METHOD

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для определения технического состояния эксплуатационных колонн и насосно-компрессорных труб.
Известен способ электромагнитной дефектоскопии (ЭДС) в многоколонных скважинах, включающий измерение ЭДС, наведенной в катушке вихревыми токами, возбуждаемыми в исследуемых металлических барьерах процессом спада электромагнитного поля, вызванного импульсами тока намагничивания катушки, на каждую из приемно-генераторных катушек в отдельности подают серию импульсов фиксированной длительности из диапазона 0,1-1000 мс, намагничивая последовательно все металлические барьеры, начиная с ближайшего, причем длительность импульсов возрастает для каждого последующего металлического барьера, полученные данные сохраняют и обрабатывают путем сравнения с модельными данными, по результатам обработки судят о наличии дефекта в металлических барьерах (патент РФ № RU 2507393, МПК Е21В 47/08, опубл. 20.02.2014 г.).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ электромагнитной дефектоскопии-толщинометрии многоколонных скважин, включающий возбуждение электромагнитного поля в стальных эксплуатационных колоннах импульсами тока в генераторных катушках зондов, измерение и первичную обработку сигналов вторичного нестационарного электромагнитного поля (ВНЭП) в измерительных катушках зондов после выключения импульсов тока в генераторных катушках, преобразование сигналов в цифровую форму, передачу на поверхность и их компьютерную обработку, выделяют первую и вторую группы зондов, и для второй группы зондов длительность импульсов тока, возбуждаемых в генераторных катушках, и время измерения сигнала ВНЭП в измерительных катушках соответственно выбирают не менее чем в три раза короче, чем длительность импульсов тока в генераторных катушках и время измерения сигнала ВНЭП в измерительных катушках зондов первой группы, при этом измерения сигналов ВНЭП в измерительных катушках зондов первой группы производят во время отсутствия тока в генераторных катушках зондов обеих групп, а возбуждение импульсов тока в генераторных катушках и измерения сигнала ВНЭП в измерительных катушках зондов второй группы выполняют во время прохождения импульсов тока в генераторных катушках зондов первой группы. Возбуждение импульсов тока в генераторных катушках зондов второй группы производят после возбуждения импульсов тока в генераторных катушках зондов первой группы, спустя промежуток времени не менее 1/3 длительности импульса тока в генераторных катушках зондов первой группы (патент РФ № RU 2468197, МПК Е21В 47/00, опубл. 27.11. 2012 г.).
Недостатком известного способа является сложность его осуществления, а также в случае неполного отключения тока в генераторных катушках одной из групп измерительных зондов происходит возникновение погрешности измерения.
Задачей предлагаемого способа электромагнитной дефектоскопии является упрощение технологии обнаружения и разделения дефектов, расположенных на внутренней и внешней стенках эксплуатационной колонны, а также обеспечить высокую точность обнаружения и разделения указанных дефектов.
Технический результат совпадает с поставленной задачей и достигается за счет того, что в способе электромагнитной дефектоскопии эксплуатационных колонн нефтяных и газовых скважин, включающем возбуждение электромагнитного поля в стальных эксплуатационных колоннах, измерение и обработку сигналов электромагнитного поля, преобразование сигналов в цифровую форму, передачу их на поверхность и компьютерную обработку, возбуждение электромагнитного поля производят электромагнитом в два этапа: на первом этапе на электромагнит подают ток питания 500-600 мА, при котором происходит полное магнитное насыщение металла по всей толщине, и производят замер и регистрацию электромагнитного поля, на втором этапе ток питания электромагнита уменьшают до 100 мА, уменьшая величину магнитного насыщения толщины металла, и производят замер и регистрацию электромагнитного поля, затем производят сравнение двух зарегистрированных замеров, при этом замеры электромагнитного поля с малым током питания дают информацию о внутренних и сквозных дефектах, а наличие и характер наружных дефектов определяют путем вычитания из зарегистрированных замеров электромагнитного поля с полным магнитным насыщением зарегистрированных замеров электромагнитного поля с меньшим магнитным насыщением.
Замер и регистрацию электромагнитного поля производят посредством магнитного интроскопа.
Отличительные признаки, заключающиеся в том, что возбуждение электромагнитного поля производят электромагнитом в два этапа: на первом этапе на электромагнит подают ток питания 500-600 мА, при котором происходит полное магнитное насыщение металла по всей толщине, и производят замер и регистрацию электромагнитного поля, на втором этапе ток питания электромагнита уменьшают до 100 мА, уменьшая величину магнитного насыщения толщины металла, и производят замер и регистрацию электромагнитного поля, затем производят сравнение двух зарегистрированных замеров, при этом замеры электромагнитного поля с малым током питания дают информацию о внутренних и сквозных дефектах, а наличие и характер наружных дефектов определяют путем вычитания из зарегистрированных замеров электромагнитного поля с полным магнитным насыщением зарегистрированных замеров электромагнитного поля с меньшим магнитным насыщением, замер и регистрацию электромагнитного поля производят посредством магнитного интроскопа, позволяют упростить технологию обнаружения и разделения дефектов, расположенных на внутренней и внешней стенках эксплуатационной колонны, а также обеспечить высокую точность обнаружения и разделения указанных дефектов.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности изобретения: новизна и изобретательский уровень.
На представленном чертеже показан пример разверток данных магнитного интероскопа с различным насыщением металла.
Способ электромагнитной дефектоскопии эксплуатационных колонн нефтяных и газовых скважин применяется для обнаружения и разделения дефектов, расположенных на внутренней и наружной стенках эксплуатационной колонны, форма краев которых имеет резкие очертания (трещины, разломы, непровары и т.п.), залегающие по глубине до 10 мм, а также выделения сквозных дефектов в эксплуатационной колонне.
Способ включает возбуждение электромагнитного поля в стальных эксплуатационных колоннах посредством скважинного модуля, содержащего намагничивающее устройство, выполненное в виде гантелеобразного магнитопровода с катушкой намагничивания. Намагничивающее устройство намагничивает участок эксплуатационной колонны, расположенный между полюсов гантелеобразного магнитопровода, до состояния, близкого к «техническому насыщению», в направлении вдоль образующей линии эксплуатационной колонны. Скважинный модуль также содержит основную сканирующую магнитоизмерительную систему, выполненную в виде строки из N магниточувствительных датчиков, размещенных на гибких «лыжах» между полюсов гантелеобразного магнитопровода, бортовой контроллер, установленный в непосредственной близости от намагничивающего устройства и основной сканирующей магнитоизмерительной системы, каждый из N информационных входов которой связан с выходом одного из N магниточувствительных датчиков. Выход источника питания подсоединен к входам намагничивающего устройства, каждого из N магниточувствительных датчиков и бортового контроллера, выход которого связан с первым входом наземного контроллера, подключенного вторым входом к выходу сельсина, а выходом - к персональному компьютеру. Каждый из N магниточувствительных датчиков связан с бортовым контроллером через герметичный разъем, залит специальным герметичным компаундом, обеспечивающим защиту от коррозионного воздействия, избыточного давления, высокой температуры водонефтяной среды эксплуатационной колонны и вибрации, и крепится с внутренней стороны гибкой «лыжи», снабженной ребром жесткости. Один или оба конца гибкой «лыжи» могут перемещаться в направлении вдоль внутренней поверхности эксплуатационной колонны. Катушка намагничивания также залита специальным герметичным компаундом и помещена в защитный кожух. Возбуждение электромагнитного поля производят электромагнитом в два этапа.
На первом этапе возбуждения электромагнитного поля на электромагнит подают ток питания силой 500-600 мА в результате чего происходит полное магнитное насыщение металла по всей толщине стенок колонны. Затем производят замер и регистрацию электромагнитного поля.
На втором этапе ток питания электромагнита уменьшают до 100 мА, уменьшая величину магнитного насыщения толщины металла, и производят замер и регистрацию электромагнитного поля, которые отображают лишь дефекты, расположенные на внутренней стенке колонны.
Замер и регистрацию электромагнитного поля на первом и втором этапах производят стандартным прибором магнитного интроскопа МИ-50(51) с использованием стандартных датчиков. Затем производят обработку сигналов электромагнитного поля, преобразовывают их в цифровую форму, передают на поверхность и производят их компьютерную обработку.
После чего производят сравнение двух зарегистрированных замеров, при этом замеры электромагнитного поля с малым током питания дают информацию о внутренних и сквозных дефектах, а наличие и характер наружных дефектов определяют путем вычитания из зарегистрированных замеров электромагнитного поля с полным магнитным насыщением зарегистрированных замеров электромагнитного поля с меньшим магнитным насыщением.
Таким образом, проводя два замера на различных токах питания электромагнита, возможно проводить разделение дефектов, расположенных на внутренней и внешней поверхности, и выделять сквозные дефекты в эксплуатационной колонне.
Способ электромагнитной дефектоскопии эксплуатационных колонн нефтяных и газовых скважин может быть осуществлен с использованием стандартного оборудования и технологий.