金屬套管腐蝕檢測方法與技術(shù)研究

楊立功

【摘要】在我國的石油行業(yè)當(dāng)中，金屬管道可以說是被廣泛的運(yùn)用起來。但是又會時常因?yàn)闇囟鹊淖兓约案g性液體/氣體等的因素對金屬管道的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)金屬管道被腐蝕的現(xiàn)象。由于這種現(xiàn)象對油水井的影響過大，這也就導(dǎo)致我們必須及時有效的對套管腐蝕狀況進(jìn)行檢測，本文主要對金屬管道腐蝕的檢測方法進(jìn)行分析，由此來研究出金屬套管在檢測方法當(dāng)中的技術(shù)研究。

【關(guān)鍵詞】套管腐蝕；檢測方法；技術(shù)現(xiàn)狀

在石油行業(yè)當(dāng)中，金屬套管是大多數(shù)油田用來固井的工具。但是了解過的人可能都知道，在石油井的井底氣溫的溫度是非常的高的，而且井底的壓力大，腐蝕類的氣體液體也都比較多，這些在一定程度上都會對金屬套管產(chǎn)生一定的影響，這就導(dǎo)致我們不得不對金屬套管的腐蝕狀況進(jìn)行及時的檢測。那么針對這種現(xiàn)象，國內(nèi)外都對其研究出了一系列的研究方法。

1.國內(nèi)研究的檢測技術(shù)及現(xiàn)狀

1.1機(jī)械井徑測井儀

機(jī)械井徑測井儀有著非常多的種類，比如說微井徑儀、八臂井徑儀、兩壁井徑儀等都是屬于機(jī)械井徑測井儀的。這類方法有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是：能夠準(zhǔn)確的識別出套管彎曲及錯判和利用這種方法以后我們可以從其成像圖中準(zhǔn)確的觀察出變形的主要截面形態(tài)。而缺點(diǎn)卻又：一、機(jī)械井徑測井儀所得出來的數(shù)據(jù)一般存在著很大的誤差；二、多臂的井徑儀對井眼的要求特別的高，又容易卡堵，而且在一些內(nèi)徑小一點(diǎn)的管道不能進(jìn)行檢測；三、用這種方法所獲得的信息量較少；四、精度也比較低。

1.2電磁檢測技術(shù)

在電磁檢測技術(shù)當(dāng)中，一共有四類檢測方法：一是磁記憶檢測技術(shù)；二是漏磁檢測技術(shù)；三是電磁探傷檢測技術(shù)；四是遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)。

1.2.1磁記憶檢測技術(shù) 在磁記憶檢測技術(shù)方面，齊麗娟和張靜等人都在這方面有著較為深入的研究。在她們的研究之下，得出了金屬套管射孔眼孔徑和磁記憶信號呈近似線性關(guān)系。這些研究人員在鑒于我國國內(nèi)對磁記憶技術(shù)還不是十分成熟的情況下，利用了有限元分析軟件對金屬套管的安全性進(jìn)行了評比，然后再為此技術(shù)中所存在的缺陷提出解決方案。而這種檢測方法的優(yōu)點(diǎn)有：一、不需要配備專門的磁化設(shè)備；二、磁記憶檢測技術(shù)的檢測機(jī)器靈敏度高，且檢測程度深所受提離效應(yīng)的范圍也比較小；三、這種技術(shù)可以不受結(jié)垢和鉆井液的影響，且能夠在氣體和液體的狀況下進(jìn)行檢測；四、該檢驗(yàn)技術(shù)的設(shè)備較為輕便，且成本低；五、能夠?qū)饘偬坠茉谠缙跁r所受傷害進(jìn)行檢測。而這種檢驗(yàn)方法的唯一缺點(diǎn)就是在對定量分析這一方面比較困難。

1.2.2漏磁檢測技術(shù) 在漏磁檢測技術(shù)當(dāng)中，我國以陳金忠為領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在這一方面為其建立了金屬套管缺陷漏磁檢測的硬、軟件系統(tǒng)。除此之外，他們還指出我們需要在分析檢測結(jié)果方面建立一個缺陷樣本庫，以此可以更好的進(jìn)行檢測。那么這種檢測方法的優(yōu)點(diǎn)則有：一、在實(shí)現(xiàn)自動化方面比較方便，而且沒有污染，可靠性也高；二、使用這種檢測方法可以在檢測的過程中實(shí)現(xiàn)同時檢測內(nèi)外壁的目標(biāo)，由此來實(shí)現(xiàn)缺陷初量化。但是這種檢測技術(shù)只能用于在鐵磁性的材料上，局限范圍較大，而且這種檢測方法的精度也比較低，不適合拿這種檢測方法去檢測閉合型的裂紋。

1.2.3電磁探傷檢測技術(shù) 在電磁探傷檢測技術(shù)上，謝榮華對它的研究比較深。他在通過對電磁傷測井上進(jìn)行的模型試驗(yàn)以及在使用現(xiàn)場的情況進(jìn)行分析以后，得出電磁探傷檢測技術(shù)可以正確的檢驗(yàn)出金屬套管的損傷。而這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就在于：一、可以用它來檢測油管內(nèi)多層金屬套管的損傷狀況，所以一般將它多用于貪官普查方面；二、這種檢測方法是不受流體類型以及金屬套管內(nèi)結(jié)蠟和污垢的影響的；三、我們可以利用他來檢測大面積的金屬套管腐蝕的情況。但是這種檢測方法的缺點(diǎn)就在于它不能精確的測量出金屬套管的橢圓度，只能大略的得出測量油管的和金屬套管的內(nèi)外徑的平均值，在準(zhǔn)確度這方面有所差異。

1.2.4遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù) 在遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)這方面，對其研究有重要貢獻(xiàn)的有吳則中等人。他們深入的向我們介紹了遠(yuǎn)流漩渦的原理以及它的特性。而曲民興等人則是在對遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)上面研究的同時研制出了一種可以同時將其用于檢測油水井的油管以及金屬套管的遠(yuǎn)場渦流探頭，更進(jìn)一步的推動了這一檢測技術(shù)的發(fā)展。那么這種檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有：一、不會受到金屬套管內(nèi)的介質(zhì)以及探頭的檢測速度的影響；二、由于在檢測的過程中，機(jī)器都不會與金屬套管的表層有所接觸，所以在檢測之后可以不用清洗；三、該檢測方法的覆蓋面積大，且檢測速度也很快；四、這種檢測方法所用到的設(shè)備輕巧、體積小，具有良好的靈活性。但是同樣的這種檢測方法的缺點(diǎn)就在于它不能夠很好的將內(nèi)外壁的腐蝕區(qū)分開來。

1.3超聲成像檢測技術(shù)

在超聲成像檢測技術(shù)方面，中石油測井公司與華中科技大學(xué)一起為其研究出了高性能的測井儀。這種測井儀能夠根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的測量原理對金屬套管進(jìn)行測量。而這種檢測方法的優(yōu)點(diǎn)就在于：一、用這種檢測方法檢測出來的結(jié)果都比較直觀，而且不會受到人為的干擾，檢測結(jié)果較為合理；二、該種檢測方法中所使用的檢測儀器穿透力強(qiáng)，所檢測的程度也較深；三、該檢測方法的檢測對象較為廣泛；四、檢測結(jié)果可以隨時調(diào)動出來；五、檢測成本相對于其它的檢測方法來看是比較低的，而且對環(huán)境以及人體沒有壞處。但是這種檢測方式的缺點(diǎn)有：一、如果正在檢測的過程中不能保證居中測量，那么則有可能會影響檢測儀器的轉(zhuǎn)動以及成像的效果；二、使用該種檢測方法需要保證金屬套管的表面不能存有積蠟或者是斑點(diǎn)等之類的物體存在，不然會對檢測結(jié)果有很大的影響。

1.4井下視像檢測技術(shù)

井下視像檢測技術(shù)一般被用于在新疆、勝利、大慶等石油地，我們主要將這種檢測方式用來對石油井底落物來進(jìn)行檢測以及對金屬管道損傷的檢測。這種的檢測方法的優(yōu)點(diǎn)主要在于我們在使用這種檢測方法進(jìn)行檢測的時候能夠在現(xiàn)場直接為檢測人員顯示井下金屬套管的圖像，有著檢測結(jié)果直觀以及較高的檢測精準(zhǔn)度。但是這檢測方法的缺點(diǎn)就在于這種檢測方法所受到的井下情況的影響比較大，像類似于金屬套管表面如果存有結(jié)垢、井筒內(nèi)的液體渾濁都有可能會影響到該檢驗(yàn)方法的精準(zhǔn)度，所以我們在使用這種方法的時候需要提前對金屬管道做相對應(yīng)的處理。

2.國外研究的檢測技術(shù)及現(xiàn)狀

2.1機(jī)械井徑測井儀

在國外的機(jī)械井徑測井儀中有多觸點(diǎn)成像儀和成像井徑測井儀這兩種。多觸點(diǎn)成像儀是由斯倫貝謝公司所研發(fā)出來的一種檢測工具，使用這種檢測工具可以對油管以及金屬套管的管住進(jìn)行精細(xì)的測量。這種測量儀即使在高度傾斜的套管內(nèi)也可以保持有效的定心力。而井下視像檢測技術(shù)則是由貝克休斯公司所研發(fā)出來的檢測儀器，這種檢測儀器主要被我們用來對井下的金屬套管狀況提高分辨率，它可以被用來識別油氣井當(dāng)中所存在的一些潛在的泄露，能夠確定出金屬套管的腐蝕以及磨損的具體情況。在成像井徑測井儀當(dāng)中，它的每一個 工具使用都有一系列的表層堅(jiān)硬的井徑儀觸臂，這些觸臂我們可以將其用來測量一些比較有微小變化的井徑，能夠準(zhǔn)確無誤的將檢測到的數(shù)據(jù)清楚地傳送到地表來。

2.2電磁檢測技術(shù)

2.2.1數(shù)字電磁測井服務(wù) 數(shù)字電磁測井服務(wù)是貝克休斯用來對多通道的金屬套管進(jìn)行檢測的一種檢測服務(wù)方式。我們使用數(shù)字電磁檢測技術(shù)可以檢測出在單根或者是多層的油井管中的金屬套管的壁厚變化。當(dāng)該檢測方法的磁場在受到金屬套管的厚度以及材料的滲透率的影響，遇到了一個不正常的數(shù)據(jù)是，該檢測方法的檢測儀器會在圖像中用一條曲線來表達(dá)出它所測得的缺陷。

2.2.2垂直測井套管檢測 垂直測井套管檢測方法也是貝克休斯公司的一種金屬套管檢測服務(wù)，這種檢測方法主要是利用漏詞測量來對油井管內(nèi)的金屬套管內(nèi)、外部的腐蝕情況進(jìn)行檢測。一般我們將其分析出來的腐蝕程度分為兩種，一種是普通腐蝕，另外一種則是孤立點(diǎn)蝕。我們由此來對金屬套管的腐蝕情況來進(jìn)行分類，在這種檢測方式上由于該檢測方式需要提供金屬套管的內(nèi)外壁腐蝕的精度來進(jìn)行指示，這就要求在這種測量方式的服務(wù)范圍內(nèi)，金屬套管的尺寸必須在244.5mm～558.8mm之間

2.2.3電磁掃描金屬套管檢測工具 電磁掃描金屬套管檢測工具是屬于斯倫貝謝公司的檢測服務(wù)工具，該工具的構(gòu)造中是以遠(yuǎn)場渦流為原理的。使用電磁掃描金屬套管的檢測工具可以使我們在檢測的過程當(dāng)中不需要移動井油管，二是可以直接的進(jìn)行檢測，這種工具方式為我們的檢測提供了更加簡潔的檢測方式，節(jié)約了不少的時間和成本。

2.3超聲檢測技術(shù)

在國外，他們在超聲檢測技術(shù)這個方面上比我們國內(nèi)要發(fā)達(dá)很多，在超聲檢測技術(shù)上，國外有圓周聲波掃描儀和超神波套管成像儀。我們使用圓周聲波掃描儀可以同時獲得金屬套管的超聲檢測結(jié)果以及水泥的評價狀況，我們可以將圓周聲波掃描儀用在多種井下條件操作。在圓周聲波掃描儀當(dāng)中，它的傳感器可以作為發(fā)射頭來使用。而超神波套管成像儀是斯倫貝謝公司對USI設(shè)備的改進(jìn)，該設(shè)備的測井速度可以達(dá)到914m/h，并且可以承受的住177攝氏度的高溫以及138MP的高壓。我們可以用它來檢測出內(nèi)徑為114.3到339.7mm的金屬套管。這種檢測設(shè)備在一定程度上提高了回波檢測質(zhì)量，能夠通過分析反射信號來得到金屬套管當(dāng)中的套管厚度以及表面狀況圖像。

3.結(jié)束語

通過上文我們可以發(fā)現(xiàn)，在對金屬套管腐蝕檢測方法上來說，國內(nèi)外的研究方法都僅僅只是集中在超聲成像檢測、渦流檢測以及漏磁檢測方面上。雖然說這些檢測方法在一定程度上有所幫助，但是這些檢測方法在定量分析方面較為困難。當(dāng)然這幾種辦法都各有好壞，所以這也就告訴我們要將這幾種檢測方法結(jié)合在一起研究。還有，在國外對油水井當(dāng)中的金屬套管的檢測方式以及設(shè)備是要高于我國的，這就要求我們還需要像國外學(xué)習(xí)，吸取他們在這方面的經(jīng)驗(yàn)。

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