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1、电磁探伤测井技术电磁探伤测井技术电磁探伤测井技术电磁探伤测井技术第1页，本讲稿共24页目录摘要摘要、引言、引言一、电磁探伤测井的原理一、电磁探伤测井的原理二、应用实例二、应用实例三、结论三、结论2022/12/22022/12/2第2页，本讲稿共24页 电磁探伤测井仪（EMDS-TM-42E）成功地解决了在油管内检测油管和套管的厚度、腐蚀、变形破裂等问题，可准确指示井下管柱结构、工具位置，并能探测套管以外的铁磁性物质。对该仪器的测量原理以及在胜利油田应用效果进行了系统分析，为现场作业提供了科学依据。摘要 2022/12/22022/12/2第3页，本讲稿共24页 引言 用机械、声波、光学、放射
2、性等方法只能检查单层用机械、声波、光学、放射性等方法只能检查单层管柱的变化和套损，不能检查多层管柱的腐蚀和厚度变管柱的变化和套损，不能检查多层管柱的腐蚀和厚度变化情况。电磁探伤测井仪（化情况。电磁探伤测井仪（EMDS-TM-42E）可在油管）可在油管内检测油管和套管的损坏情况，以及在套管内检测套管内检测油管和套管的损坏情况，以及在套管内检测套管和表层套管的损坏情况。本文阐述和表层套管的损坏情况。本文阐述EMDS-TM-42E电磁电磁探伤仪的工作原理，并对其在油田工程测井的应用效果探伤仪的工作原理，并对其在油田工程测井的应用效果进行分析进行分析。2022/12/22022/12/2第4页，本讲稿
3、共24页 电磁探伤仪的物理基础是法拉第电磁感应定律。给发射线圈供一电流，接收线圈产生随时间变化的感应电动势。式中：-磁通量，S-线圈截面积，B-磁场强度 当钢管（油套管）厚度变化或存在缺陷时，感应电动势将发生变化，通过分析和计算，在单、双层管柱结构下，可判断管柱的裂缝和孔洞，得到管柱的壁厚。一、电磁探伤测井原理一、电磁探伤测井原理2022/12/22022/12/2第5页，本讲稿共24页2、单层管柱结构，感应电动势函数表达式为 (1)n式中：T-套管厚度，-套管磁导率，-套管电导率 D-套管外径，t-时间。3、双层管柱结构时 (2)n式中：T1、T2-内外管柱的厚度 在正常情况下，钢管磁导率在
4、正常情况下，钢管磁导率、电导率、电导率、外径、外径D D和时和时间间t t都已知，只有钢管壁厚都已知，只有钢管壁厚T T未知。因此，测得感应电动势未知。因此，测得感应电动势1 1、2 2时，就可以得到内、外管壁厚度时，就可以得到内、外管壁厚度T T1 1、T T2 2 即方程即方程（1 1）、）、（2 2）的联立解的联立解，此时计算出的管壁厚度是平均壁厚。此时计算出的管壁厚度是平均壁厚。电磁探伤测井原理2022/12/22022/12/2第6页，本讲稿共24页上扶正器伽马探头井温探头下扶正器短轴探头C横向探头B长轴探头A 仪器结构 电磁探伤测井仪由上、下扶正器，纵向长轴探头 A、纵向短轴探头
5、C、横向探头B、伽马探头和井温探头组成。其中，探头A、B、C用来检测套管的损伤，井温探头用来测量井内流体的温度变化，伽马探头用来测量校深曲线。2022/12/22022/12/2第7页，本讲稿共24页 测井时由地面系统给发射线圈一个恒定的正直流脉冲，整个周期为测井时由地面系统给发射线圈一个恒定的正直流脉冲，整个周期为480ms480ms，其中分为两个发射周期和两个测量周期，供给发射探头的是一个，其中分为两个发射周期和两个测量周期，供给发射探头的是一个强的直流脉冲，断开供电电流的时间（强的直流脉冲，断开供电电流的时间（120ms120ms），在接收线圈中产生相应），在接收线圈中产生相应的感应电动
6、势的感应电动势,并且感应电动势幅度呈指数衰减，并且感应电动势幅度呈指数衰减，A A、B B、C C探头在不同时探头在不同时间进行信息采集，可获得内、外管柱的技术状况。理论分析表明，如果间进行信息采集，可获得内、外管柱的技术状况。理论分析表明，如果钢管的厚度（钢管的厚度（T1+T2T1+T2或或T1T1）越大；感应电动势的衰减就缓慢，反之，感应电动）越大；感应电动势的衰减就缓慢，反之，感应电动势的衰减就较快。在感应电动势的衰减势的衰减就较快。在感应电动势的衰减480ms0较快的时间段是来自内管的变化，衰减缓慢的时间段主要表示内外管的变化。在内管初步确定以后，影响感应电动势衰减因素就是外管，因此在
7、感应电动势的衰减过程中测量，用这种方法可把内、外管对测量的影响区别开。120ms 信息采集方法 2022/12/22022/12/2第8页，本讲稿共24页管壁厚度探测范围 3-12mm被探测管的直径 63324mm确定管壁厚度基本误差 单管结构 0.5mm 多管结构 1.5mm裂缝型缺陷最小长度：沿管轴方向2.5 50mm 沿管轴方向5.5 70mm 过油管的5.5 150mm 管轴横向 1/4圆周长技术指标2022/12/22022/12/2第9页，本讲稿共24页外形尺寸：外形尺寸：下井仪直径下井仪直径 43mm 43mm 下井仪长度（不包括扶正器）下井仪长度（不包括扶正器）2850mm 2
8、850mm耐压耐压 100MPa 100MPa 耐温耐温 140 140技术指标2022/12/22022/12/2第10页，本讲稿共24页C探头用于探查第一层管柱（内管）的纵向损伤缺陷。该探头测量五条曲线，编号UC1UC5，随曲线编号数增加，探测深度相应增大。A探头记录九条曲线，其编号从UA1UA9，A探头具有大的探测范围和探测深度，利用它提供的第一层（内层）和第二层管柱信息，可得到单层管柱厚度、双层管柱厚度、确定外管的纵向裂缝、及内外管的腐蚀；如果所测的井内存在第三层管柱，A探头也可提供有关第三层管柱的信息。横向探头B用于探查第一层管柱的横向损伤缺陷。B探头测量四条曲线，其编号为UB1UB
9、4，B探头的径向测量深度随着曲线编号的增加而增大。测井曲线及作用 2022/12/22022/12/2第11页，本讲稿共24页测井曲线及作用 EMDS-TM-42E仪器对不同裂缝的响应 左图是在模型井中电磁探伤测井图，可见探头B主要受横向损伤的影响；探头A、C主要受纵向损伤的影响。井温测井曲线用于了解流体的流经位置及管外窜槽情况。自然伽马测井曲线用于用于深度校正。2022/12/22022/12/2第12页，本讲稿共24页 电磁探伤仪主要特点 可过油管测量，检测多层管柱的损坏情况；仪器的小直径使测井成功率大大提高；可以在正常生产的情况下进行测井，测量结果不受井内泥浆类型、套管壁上的石蜡等井内物
10、质的影响。2022/12/22022/12/2第13页，本讲稿共24页 二、应用实例 电电磁磁探探伤伤测测井井可可透透过过内内层层钢钢管管探探测测外外层层钢钢管管的的壁壁厚厚和和损损坏坏裂裂缝缝、错错断断、变变形形、腐腐蚀蚀、漏漏失失、射射孔孔井井段段、内内外外管管的的厚厚度度等等；可可准准确确指指示示井井下下管管柱柱结结构构、工工具具位位置置和和套管以外的铁磁性物质（如套管扶正器、表层套管等）。套管以外的铁磁性物质（如套管扶正器、表层套管等）。2022/12/22022/12/2第14页，本讲稿共24页套管质量评价套管质量评价-电磁探伤测井2022/12/22022/12/2第15页，本讲稿
11、共24页电磁探伤仪在实际测井中的应用：2022/12/22022/12/2第16页，本讲稿共24页 检查套管补贴情况 XX-1井电磁探伤曲线图补贴套管段标准套管 XX-1井电磁探伤 在油层套管内测井，资料见左图。从图中可明显看出补贴厚度，套管补贴 的顶界深度为2955.7m，底界深度为3045.9m，并且可见标准套管。2022/12/22022/12/2第17页，本讲稿共24页 油管中检测出套管损坏 XX-2井电磁探伤曲线图 XX-2井电磁探伤在油管内测井，资料左图。从图中可明显看出，487497米，探测深度较深的UA8测井曲线上有偏小的异常。计算得到油管厚度T1曲线正常，说明油管正常无损伤；
12、套管厚度T2曲线变小，壁厚比正常值约小2.5mm，说明套管有损伤。该处套管受到严重腐蚀，可能出现套漏。该解释结果在修井作业中得到证实。2022/12/22022/12/2第18页，本讲稿共24页指示管柱结构XX-3井电磁探伤曲线图 XX-3井电磁探伤为光套管内测井，资料左图，该井的电磁探伤测井解释图，明显显示出套管厚度、下深，套管扶正器、射孔位置位置等。套管扶正器标准套管射孔2022/12/22022/12/2第19页，本讲稿共24页检测油层套管裂缝层 XX-4井电磁探伤曲线图 XX-4井电磁探伤在油层套管内测井，资料见左图，104.46米UA8、UC3有显示，UB3不明显，说明为纵向裂缝，破
13、损严重，需进行补贴。该井测量结果与照片一致。2022/12/22022/12/2第20页，本讲稿共24页检测出套管脱落 外层套管接箍脱开XX-5井中所示箭头位置所有探头曲线均有明显负异常，且异常套管长度比相邻的套管长，说明此处已脱开，并且在脱开处可以显示到内层套管接箍位置。XX-5井电磁探伤曲线图XX-5井电磁探伤曲线图 2022/12/22022/12/2第21页，本讲稿共24页检测出油层套管内外壁损伤 正异常负异常XX-6井电磁探伤曲线图 XX-6井中，在9.1m处探测深度较浅的探头曲线有负异常显示，而探测深度较深的探头曲线有正异常显示，表明在第一层和第二层套管之间有金属存在，并且在第一层
14、套管内壁有金属缺失。2022/12/22022/12/2第22页，本讲稿共24页三、结论（1）电磁探伤测井仪能在油管内检测油水井各层管柱的壁厚变化及破损情况，节省检查套损时起下油管的时间和作业费用，节约成本，提高工作效率。（2）电磁探伤测井仪在测量多层管柱时，可以识别套管外部的表层套管、套管扶正器及各种管柱结构。（3）电磁探伤测井能在油水井正常生产过程中进行测井，不受管内流体、套管表面结蜡和污垢的影响，可对纵向裂缝和横向裂缝作出判断。（4）电磁探伤测井对及时发现井身结构的变形，控制损坏的进一步发生将发挥重要作用，并可事先为决策者确定对该井是否进行维修作业的方案提供依据。2022/12/22022/12/2第23页，本讲稿共24页谢谢谢谢 谢谢谢谢2022/12/22022/12/2第24页，本讲稿共24页