GB-T36212-2018無損檢測地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測及結(jié)果評價(jià)

無損檢測地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測及結(jié)果評價(jià)2018-05-14發(fā)布2018-12-01實(shí)施中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14方法概要 25安全要求 26人員要求 27檢測工藝規(guī)程 28檢測系統(tǒng) 39檢測程序 410檢測結(jié)果評價(jià) 511檢測記錄和報(bào)告 7附錄A(資料性附錄)地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測方法概要 8附錄B(資料性附錄)地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測系統(tǒng)性能要求 附錄C(資料性附錄)對比試驗(yàn)井和對比試驗(yàn)管要求 Ⅲ本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由全國無損檢測標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC56)提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國特種設(shè)備檢測研究院、陜西省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院、河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院、甘肅省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院、陜西華晨石油科技有限公司、山東海格石油工程1無損檢測地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測及結(jié)果評價(jià)1范圍2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。3術(shù)語和定義GB/T12604.1、GB/T20737界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。用來制造地下金屬構(gòu)件的兩端帶外螺紋的無縫鋼管。水泥漿灌注于地下金屬構(gòu)件與地層(或外層井管)之間的環(huán)形空間，固結(jié)后形成的環(huán)狀水泥石柱體。第一界面firstinterface地下金屬構(gòu)件與水泥防護(hù)層之間的膠結(jié)面。第二界面secondinterface水泥防護(hù)層與地層(或外層井管)之間的膠結(jié)面。水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測cementbondacoustictesting采用單發(fā)雙收液浸式聲波傳感器自動檢測水泥防護(hù)層膠結(jié)質(zhì)量的方法。2聲波發(fā)射傳感器與接收傳感器之間的距離。來自發(fā)射傳感器，穿過耦合劑，在井管中傳播，而后又返回耦合劑，最后被接收傳感器所接收的4方法概要a)檢測人員嚴(yán)格遵守檢測現(xiàn)場的安全要求，并根據(jù)檢測地點(diǎn)的要求穿戴防護(hù)工作服和佩戴有關(guān)d)檢測人員嚴(yán)禁跨越連接電纜，嚴(yán)禁在儀器運(yùn)行期間進(jìn)行滑輪調(diào)整、電纜拆裝及裝置固定等從事水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測的單位應(yīng)按照本標(biāo)準(zhǔn)的要求制定檢測工藝規(guī)程，并進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)重3f)檢測范圍；g)被檢設(shè)備內(nèi)表面狀態(tài)；h)檢測時(shí)機(jī)；i)靈敏度測量；j)檢測過程和數(shù)據(jù)分析解釋；k)檢測結(jié)果的評定；n)編制日期。重要因素至少包括如下內(nèi)容：a)水泥膠結(jié)檢測儀聲波傳感器的頻率、源距及規(guī)格；b)數(shù)據(jù)分析解釋；c)人員技能要求(必要時(shí))。8檢測系統(tǒng)8.1概述地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層聲波檢測系統(tǒng)應(yīng)包括水泥膠結(jié)檢測儀、居中固定裝置、連接線纜、地面控制系統(tǒng)、檢測數(shù)據(jù)采集和分析軟件等單元。檢測系統(tǒng)的部分性能要求，參見附錄B。系統(tǒng)標(biāo)定宜采用對比試件法，在與被檢設(shè)備的材質(zhì)、聲速、規(guī)格相同或相近的對比試驗(yàn)井或?qū)Ρ仍囼?yàn)管中進(jìn)行。將對比試驗(yàn)井中與地層接觸的井段或?qū)Ρ仍囼?yàn)管作為自由管段，標(biāo)定時(shí)將自由管段的相對聲幅值設(shè)定在95%～100%。對比試驗(yàn)井和對比試驗(yàn)管要求，參見附錄C。檢測系統(tǒng)初次使用前應(yīng)標(biāo)定，長期停用(6個(gè)月以上)后再次重新啟用前應(yīng)標(biāo)定，主要零部件的維修或更換后應(yīng)重新標(biāo)定。原則上，每次檢測前后均應(yīng)對檢測系統(tǒng)進(jìn)行核查。在使用過程中對儀器檢測性8.3水泥膠結(jié)檢測儀應(yīng)根據(jù)被檢設(shè)備聲波頻率特性選擇傳感器的頻率范圍。對于一般的井管和地層而言，井管波主頻為20kHz左右，地層波主頻范圍為14kHz～17kHz。為了滿足檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性，檢測頻率宜為水泥膠結(jié)聲波檢測儀應(yīng)具有兩種不同源距的聲波接收傳感器，分別用于接收井管波和全波列信號，發(fā)射傳感器和接收傳感器之間應(yīng)采取措施，避免或減少沿水泥膠結(jié)聲波檢測儀外殼和內(nèi)部傳播的4聲波對檢測信號的干擾。水泥膠結(jié)聲波檢測儀外殼和連接部位應(yīng)采取密封措施，避免內(nèi)部傳感器和線路受腐蝕導(dǎo)致破壞。宜同時(shí)采用磁定位傳感器以輔助電纜編碼器進(jìn)行深度定位。地面控制系統(tǒng)由地面控制儀、顯示和存儲等單元組成：8.5連接線纜宜采用鎧裝多芯屏蔽電纜線，并滿足實(shí)際檢測對其長度、強(qiáng)度和性能等要求。9檢測程序9.1檢測前的準(zhǔn)備資料審查應(yīng)包括下列內(nèi)容：a)設(shè)備本體制造文件資料：竣工結(jié)構(gòu)圖和重要部件結(jié)構(gòu)圖等，主要受壓元件材質(zhì)證明材料，鉆井c)檢測資料：歷次水泥膠結(jié)聲波檢測資料或其他方法檢測資料；d)其他資料：修理和改造的文件資料等。檢測開始前，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場勘查。檢測區(qū)域范圍內(nèi)場地應(yīng)平整，上方無障礙物，以使吊車臂或支架有檢測方案的制定除符合通用工藝規(guī)程外，還應(yīng)考慮現(xiàn)場與檢測有關(guān)的因素，并建立檢測人員和現(xiàn)場設(shè)備管理人員的聯(lián)絡(luò)方式。以水泥候凝試驗(yàn)報(bào)告為依據(jù)，確定檢測時(shí)間。從固井作業(yè)結(jié)束到水泥膠結(jié)聲波檢測的時(shí)間間隔原則上不少于72h,且不應(yīng)在檢測前進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，以免影響檢測效果。檢測開始前應(yīng)將地下金屬構(gòu)件井口裝置打開，測量通徑，清除井管內(nèi)部障礙物，確保水泥膠結(jié)聲波5檢測儀順利進(jìn)出。采用耦合劑(如水)置換井筒內(nèi)全部氣體介質(zhì)，必要時(shí)采取措施對井筒內(nèi)表面進(jìn)行清理，以去除影響檢測結(jié)果的油污等。系統(tǒng)調(diào)試步驟包括下列內(nèi)容：a)水泥膠結(jié)聲波檢測儀和地面控制系統(tǒng)用電纜線連接，液浸接口采取防水措施；檢測儀底端與井口裝置上表面平行，設(shè)置檢測深度為0m;e)緩慢下放水泥膠結(jié)聲波檢測儀至傳感器均完全浸沒在耦合劑中，保持至少20min,使傳感器9.3參數(shù)設(shè)置在對檢測參數(shù)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，宜根據(jù)被檢設(shè)備的材質(zhì)、內(nèi)徑和壁厚選擇對比試驗(yàn)井標(biāo)定文件，或采用對比試驗(yàn)管現(xiàn)場標(biāo)定，進(jìn)行參數(shù)的確認(rèn)或調(diào)整。數(shù)據(jù)采集包括下列內(nèi)容：a)勻速下放和上提水泥膠結(jié)聲波檢測儀，升降速度不宜大于0.15m/s,接近井口或井底裝置時(shí)，b)檢測過程中要實(shí)時(shí)觀察檢測波形顯示，判斷所選參數(shù)是否合適，系統(tǒng)工作是否正常；c)水泥膠結(jié)聲波檢測儀下放和上提過程中檢測的數(shù)據(jù)作為一組，同一被檢設(shè)備至少獲得3組9.5數(shù)據(jù)顯示和分析應(yīng)使用專業(yè)軟件分析檢測數(shù)據(jù)。單次檢測數(shù)據(jù)應(yīng)穩(wěn)定準(zhǔn)確，各組檢測數(shù)據(jù)應(yīng)無明顯差異，否則宜分全部被檢設(shè)備檢測完成后，宜重新核查系統(tǒng)狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)影響檢測精度的重大問題，則自上次核查耦合劑置換等工作。10檢測結(jié)果評價(jià)10.1相對聲幅值的轉(zhuǎn)換方法短源距傳感器檢測到的原始數(shù)據(jù)是以毫伏(mV)為單位的絕對聲幅曲線，應(yīng)將其轉(zhuǎn)換成以水泥防護(hù)層無膠結(jié)時(shí)聲幅值為100%的相對聲幅曲線。相對聲幅值的轉(zhuǎn)化公式見式(1):6量分級見表1和表2。水泥漿類型相對聲幅值U質(zhì)量分級常規(guī)密度水泥漿(密度介于1.75g/cm3~2.10g/cm3之間的水泥漿)優(yōu)中等差低密度水泥漿(密度低于1.75g/cm3的水泥漿)優(yōu)中等差全波列輝度曲線特征質(zhì)量分級井管波特征地層波特征第一界面第二界面弱弱優(yōu)差弱中等優(yōu)中等弱強(qiáng)優(yōu)優(yōu)中等弱中等差中等中等中等中等中等強(qiáng)中等優(yōu)強(qiáng)弱差無法確定10.3結(jié)果評價(jià)7表3地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層聲波檢測結(jié)果評價(jià)評價(jià)結(jié)論第一界面質(zhì)量分級累加長度的百分比優(yōu)中等差I(lǐng)級00Ⅲ級IN級11檢測記錄和報(bào)告應(yīng)按檢測工藝規(guī)程的要求記錄檢測數(shù)據(jù)和有關(guān)信息，記錄內(nèi)容應(yīng)至少包括檢測報(bào)告中的內(nèi)容，并按檢測報(bào)告應(yīng)至少包括：a)委托單位；b)檢測儀型號和編號；d)執(zhí)行或參考的標(biāo)準(zhǔn)；e)工藝規(guī)程編號和版本；f)檢測方法的簡單描述；g)檢測結(jié)果分析的簡單描述；h)質(zhì)量分級和結(jié)果評價(jià)；i)水泥膠結(jié)聲波檢測曲線圖(聲幅曲線和全波列曲線);j)檢測人員、報(bào)告編寫人和審核人簽字；k)檢測日期和地點(diǎn)。8(資料性附錄)地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測方法概要A.1水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測原理水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測采用單發(fā)雙收液浸式傳感器自動檢測，傳感器采用空心圓柱體壓電陶瓷制作。其中，發(fā)射傳感器用于連續(xù)發(fā)射球面波信號，短源距接收傳感器主要用于接收井管波，長源距接收傳感器用于接收聲波全波列。圖A.1為多層介質(zhì)縱波傳播示意圖。耦合劑井管水泥層地層圖A.1多層介質(zhì)縱波傳播示意圖發(fā)射傳感器連續(xù)發(fā)射的聲波信號，經(jīng)由耦合劑(以水為例)沿不同角度入射到井管壁，由于各介質(zhì)聲角入射的縱波會產(chǎn)生折射角為90°的折射縱波，稱為滑行縱波；以第二臨界角入射的縱波會產(chǎn)生折射角陣面?zhèn)鞑ミ^程中任一點(diǎn)成為新的次波源，在特定位置以相同角度折射回耦合劑并被接收傳感器接收，據(jù)此獲得測量信號。當(dāng)源距確定以后，井管波的傳播路徑及其經(jīng)過的介質(zhì)性質(zhì)都是固定的，介質(zhì)對聲波的吸收隨之而定，耦合劑與井管的折射系數(shù)也不會變，而井管與水泥界面(第一界面)的反射系數(shù)則隨水泥保護(hù)層的波阻抗而變化。因此，井管波的聲幅主要決定于井管與水泥保護(hù)層界面的反射系數(shù)，也就是決定于井管與水泥保護(hù)層膠結(jié)的質(zhì)量。井管波聲幅只能反映第一界面的膠結(jié)情況，不能反映第二界面的膠結(jié)情況，為了全面地評價(jià)水泥保護(hù)層與井管和地層兩個(gè)界面的膠結(jié)質(zhì)量，采用長源距接收傳感器測量聲波全波列，記錄方式為全波調(diào)輝，即接收傳感器按到達(dá)時(shí)間的順序?qū)⒕懿?、地層波和直達(dá)波變成電信號，再依次采出前12個(gè)~9測量深/m測量深/m圖A.2水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測全波列輝度曲線示意圖時(shí)間/us00井管波地層波直達(dá)波圖A.3水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測全波列輝度曲線示意圖A.2全波列成分及其特點(diǎn)A.2.1井管波A.2.2水泥層波水泥層波在全波波列上應(yīng)該是緊跟井管波出現(xiàn)的，但是因?yàn)樗嘀写嬖诖罅康目紫?，且比較疏松，對波列能量吸收嚴(yán)重，再加上水泥層波和井管波有相位差，會和井管波發(fā)生干涉而被掩蓋，所以水泥層地層滑行波包括滑行縱波和滑行橫波，達(dá)到接收傳感器器的時(shí)間在水泥層波之后，其傳播路徑是沿A.2.4直達(dá)波在接收傳感器接收到的全波列中最后出現(xiàn)的直達(dá)波，其到達(dá)接收器的時(shí)間不變，在低速地層情況(資料性附錄)地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測系統(tǒng)性能要求水泥膠結(jié)聲波檢測儀用于接收井管波和全波列信號的聲波接收傳感器應(yīng)具有至少兩種不同源距，B.2連接密封推薦采用潔凈水作為耦合劑，檢測前靜置足夠長時(shí)間，使耦合劑內(nèi)溶解氣體溢出，必要時(shí)可于檢測B.4連接線纜a)長度要求：實(shí)際可用長度不少于300m(按目前在用設(shè)備最大深度計(jì)算);c)性能要求：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供電、信號傳輸、深度定位等功能，耐溫-30℃~150℃,纜芯線單位長度d)其他要求：宜采用電動絞車控制系統(tǒng)，通過絞盤轉(zhuǎn)動上提和下放水泥膠結(jié)檢測儀，并通過電纜編碼器進(jìn)行深度定位。(資料性附錄)對比試驗(yàn)井和對比試驗(yàn)管要求C.1對比試驗(yàn)井對比試驗(yàn)井用來標(biāo)定和核查地下金屬構(gòu)件水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測系統(tǒng)性能，其全井段埋于地下，長度至少20m,且包含一個(gè)接箍，其中一部分井管采取水泥防護(hù)，另一部