電磁探傷原理及應用演示文稿

電磁探傷原理及應用演示文稿當前1頁，總共83頁。目錄引言一、油氣田氣井油、套管損傷特征二、MID-K儀器簡介三、儀器技術(shù)指標四、測井資料處理五、解釋及應用六、結(jié)論及建議華北石油局數(shù)字測井站華北石油局數(shù)字測井站當前2頁，總共83頁。引言

在氣井生產(chǎn)過程中，油、套管若出現(xiàn)嚴重腐蝕，沒有及時發(fā)現(xiàn)并采取措施，其后果可能是非常嚴重的。和油井相比，對氣井實施套損檢查測井面臨的問題是：在井內(nèi)高溫、高壓，甚至含有害氣體情況下，進行重新壓井、起下油管、洗井、測井等等作業(yè)時，技術(shù)難度大，工作成本高，最重要的是面臨很大的風險。如果可以在正常生產(chǎn)情況下，使用小直徑的套損檢測儀器，通過油管對油、套管柱的腐蝕情況進行檢測，并獲得具有較高精度的測量結(jié)果將可以解決以上問題。俄羅斯MID-K電磁探傷成像測井儀可以滿足這些條件，可以檢測多層管柱的管壁損傷情況。華北石油局數(shù)字測井站當前3頁，總共83頁。目錄引言一、油氣田氣井油、套管損傷特征二、MID-K儀器簡介三、儀器技術(shù)指標四、測井資料處理五、解釋及應用華北石油局數(shù)字測井站華北石油局數(shù)字測井站當前4頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站一、油氣田氣井油套管損傷特征油、套管損傷類型一、機械損傷①地質(zhì)因素構(gòu)造應力、層間滑動、蠕變、地層塑性流變、注水后引起地應力發(fā)生變化和斷層活動；②油氣開采如注水、出砂油井注水可將可溶性地層溶解為孔洞，地層出砂也可以形成孔洞，導致上部蓋層下塌③管柱設計不合理因素井眼質(zhì)量、油套管層次與壁厚組合、管材選取和管體質(zhì)量等的合理選?、芫伦鳂I(yè)因素下套管時損壞套管、作業(yè)磨損、重復酸化、高壓作業(yè)、試油掏空過大和射孔二、電化學腐蝕損傷高礦化度的地層水、硫酸氫根、硫酸還原菌、硫化氫和CO2、CL-等電化學引起的腐蝕性損傷。

當前5頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站油管腐蝕形態(tài)各異（之一）TS12井油管腐蝕情況

油管外壁腐蝕呈凹臺、膿瘡、園坑、槽狀和片狀脫落油管接箍腐蝕情況接箍端部腐蝕嚴重.

有一半圓周腐蝕呈刀刃狀,邊緣有腐蝕穿透并脫落潰瘍狀腐蝕坑洼當前6頁，總共83頁。油管除在井口下0.2m處斷落外，無穿孔、無嚴重的腐蝕坑洼現(xiàn)象，基本為均勻腐蝕。井口油管整齊斷裂油管輕微腐蝕坑洼油管腐蝕形態(tài)各異（之二）華北石油局數(shù)字測井站當前7頁，總共83頁。G2井油管腐蝕嚴重,而且節(jié)箍破裂腐蝕嚴重井段在200~550米,以下為均勻腐蝕,但2590~2591米也腐蝕穿孔。腐蝕產(chǎn)物主要是硫化物。腐蝕油管外貌874m處節(jié)箍破裂237m腐蝕穿孔油管腐蝕形態(tài)各異（之三）華北石油局數(shù)字測井站當前8頁，總共83頁。腐蝕程度輕重不同（之一）油管本體腐蝕情況

管體在862.1m處斷落斷口周圍有長約110mm,寬60mm,坑深達3.0X4.5mm的密集坑槽帶TS12井油管節(jié)箍腐蝕情況

油管外壁腐蝕呈凹臺、膿瘡、園坑、槽狀和片狀脫落同一口井、同一種油管不同部位，其腐蝕程度截然不同。華北石油局數(shù)字測井站當前9頁，總共83頁。腐蝕程度輕重不同（之一）接箍邊緣最薄處僅1.2mm腐蝕的蝕坑、蝕槽油管接箍腐蝕情況潰瘍狀腐蝕油管節(jié)箍腐蝕形貌同一種油管相同部位，其腐蝕程度截然不同。華北石油局數(shù)字測井站當前10頁，總共83頁。X1、X2井井下流體性質(zhì)接近，但X1井油管腐蝕極為嚴重，而X2井油管未見明顯腐蝕坑洼。同一種油管在不同井的腐蝕外貌X1井油管腐蝕得千瘡百孔X2井油管未見肉眼可見的腐蝕坑洼腐蝕程度輕重不同（之三）華北石油局數(shù)字測井站當前11頁，總共83頁。成片脫落的浮銹油管表面有相連和不相連的孔洞人工可以輕輕折斷腐蝕程度輕重不同（之四）華北石油局數(shù)字測井站斷落油管腐蝕情況當前12頁，總共83頁。油管內(nèi)外壁腐蝕特征迥然不同（之一）斷裂油管內(nèi)外壁腐蝕情況583.99m斷落油管外壁呈潰瘍狀腐蝕坑洼油管內(nèi)壁沒有明顯腐蝕華北石油局數(shù)字測井站當前13頁，總共83頁。該井油管430m以上腐蝕輕微，430~1165腐蝕嚴重，512.66米油管斷落，1186.18m處拉斷，下部油管堵塞嚴重，下面10根油管被堵死。油管節(jié)箍腐蝕減薄，腐蝕產(chǎn)物附在油管內(nèi)壁腐蝕油管外貌油管外壁布滿腐蝕坑洼，腐蝕產(chǎn)物與緩蝕劑板結(jié)在油管外壁油管內(nèi)外壁腐蝕特征迥然不同（之二）華北石油局數(shù)字測井站當前14頁，總共83頁。油管內(nèi)外壁結(jié)垢特征明顯不同（之一）結(jié)成硬塊的腐蝕產(chǎn)物華北石油局數(shù)字測井站油管內(nèi)壁腐蝕形貌當前15頁，總共83頁。目錄引言一、油氣田氣井油、套管損傷特征二、MID-K儀器簡介三、儀器技術(shù)指標四、測井資料處理五、解釋及應用華北石油局數(shù)字測井站華北石油局數(shù)字測井站當前16頁，總共83頁。二、MID-K測井儀簡介

1、儀器結(jié)構(gòu)

包括一套數(shù)字式井下設備，兩臺扶正器；一套地面操作面板，帶有一套電源和一套軟件

可與筆記本類型電腦聯(lián)接使用，并可聯(lián)入任何數(shù)字式野外測井設備。華北石油局數(shù)字測井站當前17頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1－上部扶正器；2－磁保護套；3－電子模塊和伽馬探頭；4－縱向探測頭A；5,6－橫向探測頭B、C；7－溫度傳感器；8－下部扶正器

當前18頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站

MID-K電磁探傷成像測井儀屬于磁測井系列，其理論基礎是電磁感應定律。給發(fā)射線圈通以直流電，在螺線管周圍產(chǎn)生一個穩(wěn)定磁場，這個穩(wěn)恒磁場在油管和套管中產(chǎn)生感生電流。當斷開直流電后，該感生電流在接收線圈中便產(chǎn)生一個隨時間而衰減的感應電動勢ε，即式中：ε為接收線圈的感應電動勢；

S為接收線圈總面積（S=KS1N，

S1第一線圈面積、N為線圈匝數(shù)；K為磁滯常數(shù)）；

Φ為磁通量；B為磁場強度。

2、測量原理當一個磁探頭制作完成之后，參數(shù)S便成為儀器常數(shù)。給發(fā)射線圈提供一個恒定的正直流脈沖，其幅度為3V，脈沖寬度和脈沖間隔都是138ms，在脈沖間隔時間段，接收線圈完成對ε的測量。在直流脈沖時間段內(nèi)，儀器周圍將產(chǎn)生一定強度的磁場強度，在套管或油管中所產(chǎn)生感生電流的大小是由套管或油管的形狀、位置及其材料的電磁參數(shù)決定的，而直流脈沖之后接收線圈中的磁場強度B和磁通量變化率dΦ受感生電流大小的影響，因此，接受線圈中感生電動勢ε是套管或油管的形狀、位置及其材料電磁特性的函數(shù)。ε=f（T1、T2、……Tn、μ1、μ2、……μn、σ1、σ2、……σn、D1、D2、……Dn、t、Ex、K）

當前19頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站

為了提高測量精度，在井下儀器設計時，采用三個不同的硬件放大電路，對縱向探頭A的接收線圈感生電動勢ε時間衰減譜分三個不同的時間段進行放大采集，得到三個不同放大倍數(shù)的時間衰減譜(如圖所示)，提高對管柱不同徑向范圍感應電動勢的測量精度。A探頭三層管柱感應電動勢時間衰減譜MID-K測井儀共記錄了五個金屬管柱感應電動勢時間衰減譜，包括三個不同放大倍數(shù)（放大系數(shù)分別為1、25、250）的縱向探測器探測的感應電動勢時間衰減譜以及兩個橫向探測器探測的感應電動勢時間衰減譜?？v向探測頭A測量的是平行于管柱軸線方向管壁的感應電動勢時間衰減譜，橫向探測頭B和C測量的是垂直于管柱軸線方向管壁的感應電動勢時間衰減譜。在測量時，計算機地面系統(tǒng)分別按2.5ms的等時間間隔，分別對縱向探測器A、橫向探測器B和C接收線圈產(chǎn)生的五個感應電動勢時間衰減譜進行離散采樣并將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)降孛嫦到y(tǒng)并保存下來。

當前20頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站

MID-K測井儀的縱向探測器A的線圈截面直徑、發(fā)射和接收線圈的線徑、線圈的匝數(shù)等都大于橫向探測器B和C的，故縱向探測器A探測范圍要大得多?？v向探測器A主要用于：①探測1,2,3層管的管柱結(jié)構(gòu)；②計算第1層管柱和第2層管柱的厚度；③探測縱向裂縫及套管斷裂。

而橫向探測器B和C發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場強度弱，主要反映第一層金屬管柱的損傷情況。橫向探測器B,C主要用于：①探測橫向損傷；②輔助探測及確定縱向裂縫及斷裂；③確定損傷是“對稱”還是“不對稱的，在探測非對稱性損傷時（縱向裂縫、橫向裂縫、穿孔）時，損傷譜會有差別，因為每個探頭所成圖像因設備在井中的角度不同。

當前21頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站3、儀器特點

MID-K一次下井可獲得276條曲線。其中次生感應電動勢曲線270條，包括：縱向探頭A記錄3×54條共162條曲線、橫向探頭B、C各記錄54條曲線。同時記錄伽馬、電流、測速、張力、兩條井溫共6條曲線。其中A的“近區(qū)”及B、C所記錄的曲線，主要反映內(nèi)層管柱的腐蝕情況；A的“中、遠區(qū)”記錄的曲線反映了中間及外層管柱的腐蝕情況。對于兩層管柱，近區(qū)對應延遲1-15，中區(qū)對應15-31，遠區(qū)對應31-54；對于一層管柱，近區(qū)對應延遲1-11，遠區(qū)對應11-24。（由于管柱的鋼級等條件的不同，此數(shù)值可以變化）

當前22頁，總共83頁。目錄引言一、油氣田氣井油、套管損傷特征二、MID-K儀器簡介三、儀器技術(shù)指標四、測井資料處理五、解釋及應用華北石油局數(shù)字測井站華北石油局數(shù)字測井站當前23頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站三、儀器的主要技術(shù)指標（Φ42mm型）井下儀器外徑：42mm帶扶正器時儀器長度：2595mm 最大工作壓力：120Mpa 最高工作溫度：150°С 探測橫向損傷（橫向裂縫）最小長度：1/6管柱周長 探測縱向損傷（縱向裂縫）最小長度應為： 對于2.5″單層管柱：30mm對于5.5″單層管柱：40mm通過油管測量5.5″套管：70mm 穿過油管測量套管壁厚誤差：<1.5mm 單層管柱壁厚測量相對誤差：<0.5mm 儀器適用范圍：測量管道直徑：62mm~324mm(2.5~11inch)測量雙層管柱壁厚合計最大值：25mm當前24頁，總共83頁。目錄引言一、油氣田氣井油、套管損傷特征二、MID-K儀器簡介三、儀器技術(shù)指標四、測井資料處理五、解釋及應用華北石油局數(shù)字測井站華北石油局數(shù)字測井站當前25頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站四、資料的處理

DEVIZ-2007軟件是專門用來對MID-K資料進行處理的解釋軟件，軟件以數(shù)學模擬和迭代方法求解反演問題，可以在任何管柱結(jié)構(gòu)的情況下,計算管子厚度,并校正管柱電磁結(jié)構(gòu)變化帶來的影響和檢查管柱的偏心，自動分出一、二層管的缺陷，對兩層管柱進行成像。根據(jù)縱向、橫向探頭記錄的曲線特征，油管、套管的厚度特征及感生電動勢衰減譜圖特征，判斷套管、油管損壞類型及程度。根據(jù)感生電動勢衰減時間譜圖，用模式識別技術(shù)獲得套管、油管的厚度。資料處理時除了需輸入270條次生感應電動勢曲線外，還需掌握包括油套管外徑、壁厚、鋼級及下至井深等參數(shù)。電磁探傷測井資料處理可提供以下信息：管柱損壞情況、油管腐蝕情況、油管壁厚、套管壁厚、梯度井溫等。

MID-K電磁探傷成像測井儀能提供管柱內(nèi)壁及外壁的損傷情況。當前26頁，總共83頁。目錄引言一、油氣田氣井油、套管損傷特征二、MID-K儀器簡介三、儀器技術(shù)指標四、測井資料處理五、解釋及應用華北石油局數(shù)字測井站華北石油局數(shù)字測井站當前27頁，總共83頁。目錄五、解釋及應用1、地面模擬裝置測試2、大牛地5口井測井資料解釋

華北石油局數(shù)字測井站華北石油局數(shù)字測井站當前28頁，總共83頁。1、地面模擬裝置測試檢驗（1）本次在模擬裝置測試分二步進行:a、1號油管和2號套管組合進行單獨測試.b、1號油管和2號套管組合+3號套管和4號套管組合測試。（2）目的:第一次測試驗證儀器在單層管柱的技術(shù)指標，第二次測試驗證儀器在雙層管柱的技術(shù)指標。華北石油局數(shù)字測井站當前29頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站當前30頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管測試結(jié)果（1）7cm*0.2cm的縱向裂縫當前31頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管測試結(jié)果（2）6cm*0.2cm的斜裂縫當前32頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管測試結(jié)果（3）4cm*0.3cm的水平裂縫當前33頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管測試結(jié)果（4）1.2cm的孔當前34頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站2號套管單獨測試結(jié)果（1）10cm*0.3cm的變形當前35頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站2號套管單獨測試結(jié)果（2）7cm*0.02cm的縱向裂縫當前36頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站2號套管單獨測試結(jié)果（3）4cm*0.02cm的水平裂縫當前37頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管和2號套管組合+3號套管和4號套管組合測試結(jié)果當前38頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管和2號套管組合測試結(jié)果（1）7cm*0.2cm的縱向裂縫當前39頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管和2號套管組合測試結(jié)果（2）6cm*0.2cm的斜裂縫當前40頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管和2號套管組合測試結(jié)果（3）4cm*0.3cm的水平裂縫當前41頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管和2號套管組合測試結(jié)果（4）7cm*0.02cm的縱向裂縫當前42頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1號油管和2號套管組合測試結(jié)果（5）10cm*0.3cm的變形1.2cm的孔當前43頁，總共83頁。3號套管和4號表套組合測試結(jié)果（1）套管挫斷套管接箍華北石油局數(shù)字測井站當前44頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站3號套管和4號表套組合測試結(jié)果（2）15cm*0.05cm的縱向裂縫當前45頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站3號套管和4號表套組合測試結(jié)果（3）12cm*2cm的外腐蝕當前46頁，總共83頁。單層1號油管和2號套管組合測試與實物對比1號油管2號套管當前47頁，總共83頁。套管挫斷套管接箍內(nèi)外層層3號套管和4號表套組合測試結(jié)果當前48頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站儀器的技術(shù)指標和模擬裝置驗證對比儀器的技術(shù)指標模擬裝置驗證單層雙層雙層2.5英寸5.5英寸2.5英寸5.5英寸5.5英寸7英寸單管道壁厚測量相對誤差（mm）0.5mm0.30.30.30.35穿過油管測量套管壁厚基本誤差（mm）1.5mm0.70.8“裂縫”類型縱向損傷最小長度單管30mm60*0.260*0.2單管30mm70*0.0270*0.0215*0.03通過油管測量套管50mm70*0.0215*0.03管道橫向損傷最小長度1/6周長1/41/6周長1/4管柱變形100*2100*2100*2100*2150*10管柱穿孔12管柱斷裂2020當前49頁，總共83頁。目錄五、解釋及應用1、地面模擬裝置測試2、大牛地測井資料解釋情況

華北石油局數(shù)字測井站華北石油局數(shù)字測井站當前50頁，總共83頁。2、大牛地五口井測井資料解釋情況①

大12井②DK2井③DK25井④DK10井⑤DK34井華北石油局數(shù)字測井站當前51頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站管柱結(jié)構(gòu)①

大12井當前52頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站大12井全井圖

當前53頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站大12井測井成果表套下深當前54頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站套管制造缺陷當前55頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站②

DK2井管柱結(jié)構(gòu)當前56頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站DK2井全井圖

當前57頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站DK2井測井結(jié)果表套下深當前58頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站套管制造缺陷當前59頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1702.00m處套管接箍上部破裂，下部損傷當前60頁，總共83頁。DK2主要工程大事

后查該井的大事記，2002年8月—10月，螺桿鉆鉆掃套管橋塞，橋塞位置在井深1695－1708m范圍內(nèi)。2002年10月5日，下φ151mm刮管器在井深1695－1708m井段反復刮管10次，并在井深2556.5－2604.4m井段遇阻，當時認為是水泥環(huán)。2002年10月7日對井筒試壓10、15、20MPa，5分鐘壓降大于3MPa，說明井套管有穿孔泄漏。10月10日找漏判斷為井深1698.5－1704m鉆掃套管橋塞位置處，套管漏。隨后進行了擠水泥施工堵漏。與測井解釋相符

華北石油局數(shù)字測井站當前61頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站處套管損傷當前62頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站段磁噪聲干擾當前63頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站段磁噪聲干擾當前64頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站套管制造缺陷當前65頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站③

DK25井管柱結(jié)構(gòu)套管：244.48mm下深：304.50m鉆頭：311.15mm鉆深：305.50m山1氣層射孔段：2875.5-2881.0m2895.0-2899.0m水泥返高1600.0m31/2"外加厚油管297根2837.40mKQ70/65型采氣樹人工井底(實探)：2919.08mCYYM-Ⅱ-114水力錨0.38m27/8"外加厚油管3根28.69m水泥返高：1237m水泥返高：地面節(jié)流啟動器0.2m套管：139.7mm下深：2946.50m鉆頭：215.9mm鉆深：2948.00mCYY344-115封隔器1.31m當前66頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站DK25井全井圖

當前67頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站DK25井測井結(jié)果表套下深當前68頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站兩處磁噪聲嚴重當前69頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站段套管制造缺陷當前70頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站1624.50m、1627.60m、1633.00m處套管損傷當前71頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站處套管損傷當前72頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站、處套管損傷當前73頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站④

DK10管柱結(jié)構(gòu)當前74頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站DK10井全井圖

當前75頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站DK10井測井成果表套下深當前76頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站套管制造缺陷當前77頁，總共83頁。華北石油局數(shù)字測井站⑤

DK34井管柱結(jié)構(gòu)盒3氣層射孔段：2640.0-2646.0m、2650.0-2655.0m2658.0