李泽田李泽田 2010年年04月月电磁探伤测井及在胜利电磁探伤测井及在胜利油田的应用油田的应用 8/1/20248/1/2024目录目录摘要摘要、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8/1/20248/1/2024 电电磁磁探探伤伤测测井井仪仪（EMDS-TM-42E）成成功功地地解解决决了了在在油油管管内内检检测测油油管管和和套套管管的的厚厚度度、腐腐蚀蚀、变变形形破破裂裂等等问问题题，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，并并能能探探测测套套管管以以外外的的铁铁磁磁性性物物质质。对对该该仪仪器器的的测测量量原原理理以以及及在在胜胜利利油油田田应应用用效效果果进进行行了了系系统统分分析析，为为现场作业提供了科学依据。现场作业提供了科学依据。摘要摘要 8/1/20248/1/2024 引言引言 用机械、声波、光学、放射性等方法只能检用机械、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化情况。电磁探伤测井仪（蚀和厚度变化情况。电磁探伤测井仪（EMDS-TM-42E）可在油管内检测油管和套管的损坏情况，）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和表层套管的损坏情况。本以及在套管内检测套管和表层套管的损坏情况。本文阐述文阐述EMDS-TM-42E电磁探伤仪的工作原理，并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进行分析对其在油田工程测井的应用效果进行分析。8/1/20248/1/2024 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8/1/20248/1/20242、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，钢管磁导率在正常情况下，钢管磁导率、电导率、电导率、外径、外径D D和时间和时间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，测得感未知。因此，测得感应电动势应电动势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 ，此时计算出的管此时计算出的管壁厚度是平均壁厚。壁厚度是平均壁厚。 电磁探伤测井原理8/1/20248/1/2024上扶正器上扶正器伽马探头伽马探头井温探头井温探头下扶正器下扶正器短轴探头短轴探头C C横向探头横向探头B B长轴探头长轴探头A A 仪器结构仪器结构 电磁探伤测井仪由电磁探伤测井仪由上、下扶正器，上、下扶正器，纵向纵向长轴探头长轴探头 A A、纵向纵向短短轴探头轴探头 C C、横向探头、横向探头B B、 伽马探头和井温伽马探头和井温探头组成。其中，探探头组成。其中，探头头A A、B B、C C用来检测用来检测套管的损伤，井温探套管的损伤，井温探头用来测量井内流体头用来测量井内流体的温度变化，伽马探的温度变化，伽马探头用来测量校深曲线头用来测量校深曲线。8/1/20248/1/2024 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，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（是一个强的直流脉冲，断开供电电流的时间（120ms120ms），在接收线圈），在接收线圈中产生相应的感应电动势中产生相应的感应电动势, ,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探头在不同时间进行信息采集，可获得内、外管柱的技术状况。理论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，如果钢管的厚度（分析表明，如果钢管的厚度（T1+T2T1+T2或或T1T1）越大；感应电动势的衰）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480ms0较快的时间段是来自内管的变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化，衰减缓慢的时间段主要表示内外管的变化。在内管初步示内外管的变化。在内管初步确定以后，影响感应电动势衰确定以后，影响感应电动势衰减因素就是外管，因此在感应减因素就是外管，因此在感应电动势的衰减过程中测量，用电动势的衰减过程中测量，用这种方法可把内、外管对测量这种方法可把内、外管对测量的影响区别开。的影响区别开。 120ms 信息采集方法信息采集方法 8/1/20248/1/2024管壁厚度探测范围管壁厚度探测范围 3-12mm 3-12mm被探测管的直径被探测管的直径 63 63324mm324mm确定管壁厚度基本误差确定管壁厚度基本误差 单管结构单管结构 0.5mm 0.5mm 多管结构多管结构 1.5mm 1.5mm裂缝型缺陷最小长度：裂缝型缺陷最小长度： 沿管轴方向沿管轴方向2.5 50mm2.5 50mm 沿管轴方向沿管轴方向5.5 70mm5.5 70mm 过油管的过油管的5.5 150mm5.5 150mm 管轴横向管轴横向 1/4 1/4圆周长圆周长技术指标技术指标8/1/20248/1/2024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 2850mm耐压耐压 100MPa 100MPa 耐温耐温 140 140技术指标技术指标8/1/20248/1/2024C C探探头头用用于于探探查查第第一一层层管管柱柱（内内管管）的的纵纵向向损损伤伤缺缺陷陷。该该探探头头测测量量五五条条曲曲线线，编编号号UC1UC1UC5UC5，随随曲曲线线编编号号数数增增加加，探测深度相应增大。探测深度相应增大。A A探头记录九条曲线，其编号从探头记录九条曲线，其编号从UA1UA1UA9UA9，A A探头具有大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、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，存在第三层管柱，A A探头也可提供有关第三层管柱的信息。探头也可提供有关第三层管柱的信息。横横向向探探头头B B用用于于探探查查第第一一层层管管柱柱的的横横向向损损伤伤缺缺陷陷。B B探探头头测测量量四四条条曲曲线线，其其编编号号为为UB1UB1UB4UB4，B B探探头头的的径径向向测测量量深深度随着曲线编号的增加而增大。度随着曲线编号的增加而增大。 测井曲线及作用测井曲线及作用 8/1/20248/1/2024测井曲线及作用测井曲线及作用 EMDS-TM-42E仪器对不同裂缝的响应仪器对不同裂缝的响应 左图是在模型井中电左图是在模型井中电磁探伤测井图，可见磁探伤测井图，可见探头探头B B主要受横向损伤主要受横向损伤的影响；探头的影响；探头A A、C C主主要受要受纵向纵向损伤的影响。损伤的影响。井温测井曲线用于了井温测井曲线用于了解流体的流经位置及解流体的流经位置及管外窜槽情况。自然管外窜槽情况。自然伽马测井曲线用于用伽马测井曲线用于用于深度校正。于深度校正。8/1/20248/1/2024 电磁探伤仪主要特点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、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质的影响。套管壁上的石蜡等井内物质的影响。8/1/20248/1/2024 二、应用实例二、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套管管以以外外的的铁铁磁磁性性物物质质（如如套套管管扶扶正器、表层套管等）。正器、表层套管等）。8/1/20248/1/2024套管质量评价套管质量评价-电磁探伤测井8/1/20248/1/2024电磁探伤仪在实际测井中的应用：电磁探伤仪在实际测井中的应用：8/1/20248/1/2024 检查套管补贴情况检查套管补贴情况 XX-1 XX-1井电磁探伤曲线图井电磁探伤曲线图补贴补贴套管段套管段标准标准套管套管 XX-1XX-1井电磁探伤井电磁探伤 在油层套管内测井，在油层套管内测井，资料见左图。从图资料见左图。从图中可明显看出补贴中可明显看出补贴厚度，套管补贴厚度，套管补贴 的的顶界深度为顶界深度为2955.72955.7m m，底界深度为底界深度为3045.93045.9m m，并且可见并且可见标准套管。标准套管。 8/1/20248/1/2024 油管中检测出套管损坏油管中检测出套管损坏 XX-2XX-2井电磁探伤曲线图井电磁探伤曲线图 XX-2XX-2井井电电磁磁探探伤伤在在油油管管内内测测井井，资资料料左左图图。从从图图中中可可明明显显看看出出，487487497497米米，探探测测深深度度较较深深的的UA8UA8测测井井曲曲线线上上有有偏偏小小的的异异常常。计计算算得得到到油油管管厚厚度度T1T1曲曲线线正正常常，说说明明油油管管正正常常无无损损伤伤；套套管管厚厚度度T2T2曲曲线线变变小小，壁壁厚厚比比正正常常值值约约小小2.5mm2.5mm，说说明明套套管管有有损损伤伤。该该处处套套管管受受到到严严重重腐腐蚀蚀，可可能能出出现现套套漏漏。该该解解释释结结果果在修井作业中得到证实。在修井作业中得到证实。8/1/20248/1/2024指示管柱结构指示管柱结构XX-3井电磁探伤曲线图井电磁探伤曲线图 XX-3 XX-3井电磁探伤井电磁探伤为光套管内测井，为光套管内测井，资料左图，该井资料左图，该井的电磁探伤测井的电磁探伤测井解释图，明显显解释图，明显显示出套管厚度、示出套管厚度、下深，套管扶正下深，套管扶正器、射孔位置位器、射孔位置位置等。置等。套管套管扶正器扶正器标准标准套管套管射孔射孔8/1/20248/1/2024检测油层套管裂缝层检测油层套管裂缝层 XX-4XX-4井电磁探伤曲线图井电磁探伤曲线图 XX-4XX-4井井电电磁磁探探伤伤在在油油层层套套管管内内测测井井，资资料料见见左左图图，104.46104.46米米UA8UA8、UC3UC3有有显显示示，UB3UB3不不明明显显，说说明明为为纵纵向向裂裂缝缝，破破损损严严重重，需需进进行行补补贴贴。该该井井测测量量结结果果与与照照片片一致。一致。8/1/20248/1/2024检测出套管脱落检测出套管脱落 外层套管外层套管接箍接箍脱开脱开XX-5XX-5井井中中所所示示箭箭头头位位置置所所有有探探头头曲曲线线均均有有明明显显负负异异常常，且且异异常常套套管管长长度度比比相相邻的套管长，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-5XX-5井电磁探伤曲线图井电磁探伤曲线图 8/1/20248/1/2024检测出油层套管内外壁损伤检测出油层套管内外壁损伤 正异常正异常负异负异常常XX-6XX-6井电磁探伤曲线图井电磁探伤曲线图 XX-6XX-6井中，在井中，在9.1m9.1m处探测深度较浅的探头曲线有负异常显示，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，并且在第一层套管内壁有金属缺失。套管之间有金属存在，并且在第一层套管内壁有金属缺失。 8/1/20248/1/2024三、结论三、结论 （1 1）电磁探伤测井仪能在油管内检测油水井各层管柱的）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。作业费用，节约成本，提高工作效率。（2 2）电电磁磁探探伤伤测测井井仪仪在在测测量量多多层层管管柱柱时时，可可以以识识别别套套管外部的表层套管、套管扶正器及各种管柱结构。管外部的表层套管、套管扶正器及各种管柱结构。（3 3）电电磁磁探探伤伤测测井井能能在在油油水水井井正正常常生生产产过过程程中中进进行行测测井井，不不受受管管内内流流体体、套套管管表表面面结结蜡蜡和和污污垢垢的的影影响响，可可对对纵纵向裂缝和横向裂缝作出判断。向裂缝和横向裂缝作出判断。（4 4）电电磁磁探探伤伤测测井井对对及及时时发发现现井井身身结结构构的的变变形形，控控制制损损坏坏的的进进一一步步发发生生将将发发挥挥重重要要作作用用，并并可可事事先先为为决决策策者者确确定对该井是否进行维修作业的方案提供依据。定对该井是否进行维修作业的方案提供依据。8/1/20248/1/2024谢谢谢谢 谢谢谢谢8/1/20248/1/2024