【摘 要】由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)石油的需求量越來(lái)越大，輸油管道必不可缺。管道的好壞直接影響到實(shí)際生產(chǎn)，利用先進(jìn)的檢測(cè)方法，可以即時(shí)的了解管道情況，為生產(chǎn)提供有力的保障，本文就對(duì)現(xiàn)有的油井套管檢測(cè)方法做簡(jiǎn)單的介紹。

【關(guān)鍵詞】油井套管；機(jī)測(cè)方法

中圖分類號(hào)：TQ163 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-8283(2009)03-0221-01

我國(guó)目前各油田都有大量用過(guò)的油管，因它們?cè)谑褂弥幸惺芾?、?nèi)壓、壓井作業(yè)中泥漿柱的外擠壓力等的力作用，以及注水、注氣、酸化等腐蝕性介質(zhì)侵蝕的化學(xué)作用，從而使其出現(xiàn)滑脫、脫扣、接箍破裂、管體裂縫、穿孔、拉斷和腐蝕等一些主要的失效現(xiàn)象，缺陷嚴(yán)重的油管如果重新下井，必然會(huì)發(fā)生井壁穿孔或斷裂的事故。此類事故在我國(guó)發(fā)生的極為頻繁，每年的經(jīng)濟(jì)損失上億元。因此，對(duì)油管進(jìn)行探傷，檢查井下套管的質(zhì)量狀況，確定套管的內(nèi)外腐蝕或缺損，可以為修井提供準(zhǔn)確的資料，或者將測(cè)試的曲線作為基線資料，存入井史以備與定期檢查的測(cè)井曲線對(duì)比研究套管腐蝕情況，以確定防腐措施。這樣做不但可以減少事故，而且能夠避免浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此實(shí)現(xiàn)對(duì)井下套管的質(zhì)量狀況進(jìn)行檢測(cè)的方法就成了生產(chǎn)測(cè)井的當(dāng)務(wù)之急?，F(xiàn)羅列幾種常見(jiàn)的金屬缺陷檢測(cè)方法：

1.漏磁檢測(cè)

將一個(gè)飽和的磁場(chǎng)沿縱向加到油管上，如果腐蝕、凹坑、裂縫阻斷了磁路在油管外表面就會(huì)出現(xiàn)漏磁記錄，漏磁場(chǎng)與缺損之間存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，漏磁場(chǎng)的強(qiáng)弱、分布特征與缺損的大小、性質(zhì)和形態(tài)有關(guān)，這就是漏磁探傷的原理利用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、識(shí)別和顯示。因此，漏磁探傷幾乎是l00%自動(dòng)探傷，速度極快，適用于大批量材料的大范圍檢測(cè)。在管材探傷方面它被廣泛地用于產(chǎn)油國(guó)的管道檢測(cè)。但對(duì)擴(kuò)徑檢測(cè)效果差。

2.金屬磁記憶檢測(cè)

金屬磁記憶檢測(cè)問(wèn)世于1997年，當(dāng)時(shí)俄羅斯學(xué)者提出金屬應(yīng)力集中區(qū)—組織微觀變化—磁記憶效應(yīng)的學(xué)說(shuō)。該理論得到了國(guó)際同行的承認(rèn)，并迅速得到推廣。它的原理是磁彈性和磁機(jī)械效應(yīng)共同作用的結(jié)果。在應(yīng)力集中區(qū)域，彈性能量會(huì)顯著增長(zhǎng)。這種方法是通過(guò)檢測(cè)金屬表面磁通量變化來(lái)確定應(yīng)力集中區(qū)域大小和強(qiáng)度。裂紋是金屬結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)最危險(xiǎn)的缺陷，金屬不同裂紋導(dǎo)致應(yīng)力場(chǎng)集中線走向和變化趨勢(shì)不同，或二維磁通量變化區(qū)的理論模型不同。檢測(cè)金屬表面磁通量的變化確定裂紋。磁通量的檢測(cè)可以使用霍爾元件。這種方法會(huì)受到外界應(yīng)力、外界磁場(chǎng)強(qiáng)度、裂紋埋藏深度和裂紋傾斜角的影響。

3.瞬變電磁法

這種方法是在激勵(lì)線框中通過(guò)脈沖電流在線框周圍建立水平垂直一次場(chǎng)，瞬間斷電后，在線框周圍包括被測(cè)管道激勵(lì)起隨時(shí)間衰變的渦旋電流，與渦旋電流相關(guān)的二次磁場(chǎng)在線框接收線圈中激起歸一化電動(dòng)勢(shì)。金屬內(nèi)部的缺陷轉(zhuǎn)換成對(duì)金屬導(dǎo)磁率變化，影響歸一化電動(dòng)勢(shì)。從地面所采集的脈沖瞬變數(shù)據(jù)體中分離提取與被測(cè)管道直接相關(guān)的時(shí)變信息計(jì)算檢測(cè)點(diǎn)處埋設(shè)管體的金屬蝕失量和防腐層絕緣電阻，根據(jù)管體的金屬蝕失量和絕緣電阻及其隨年度的變化速率來(lái)評(píng)價(jià)埋地管道的腐蝕程度和狀況。但是瞬變響應(yīng)存在一定的制約。例如：被測(cè)管道的埋深、直徑、壁厚，線圈的形狀、尺寸、匝數(shù)以及它們相對(duì)管道的空間位置，回填土的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，來(lái)自瞬變電磁干擾等因素。

4.介電常數(shù)法

這種方法是測(cè)量開(kāi)端同軸線的反射系數(shù)，以確定物質(zhì)的介電常數(shù)，這是一種簡(jiǎn)捷的無(wú)損檢測(cè)方法。對(duì)于同軸線由于其截止頻率為零，電磁波的工作頻率相應(yīng)可得到很大拓寬，因而可用于寬頻帶測(cè)量。

5.超聲波無(wú)損檢測(cè)

這種方法對(duì)試件表面的要求較高，漆層、氧化層等可產(chǎn)生較大偽信號(hào)。測(cè)量時(shí)，觀察損傷的回波與物體底面回波，確定物體中損傷大小及位置。其中利用電磁聲換能器檢測(cè)，效率低，損耗大，易引起發(fā)射、接受電路之間的電干擾對(duì)超聲信號(hào)形成盲區(qū)；利用壓電換能器檢測(cè)，耦合劑厚度的變化會(huì)導(dǎo)致測(cè)試出現(xiàn)大誤差；激光超聲換能器價(jià)格貴[9]，且只能直線傳送；用于產(chǎn)生超聲的足夠光能，若通過(guò)光導(dǎo)纖維作傳輸系統(tǒng)，從固態(tài)激光器傳送致試樣，光線不須直線傳播，測(cè)試時(shí)易接近測(cè)試區(qū)域，定位好。我國(guó)產(chǎn)的UCT儀檢測(cè)套管變形，就是通過(guò)套管橢圓度來(lái)反映的。在套管一個(gè)橫截面內(nèi)，一個(gè)圓周中每隔22.5度設(shè)置一個(gè)超聲波換能器，這樣可以獲得16個(gè)換能器到套管壁的距離值。若無(wú)擴(kuò)徑，橢圓度是一個(gè)定值，否則橢圓度變化。這種測(cè)量方法容易受偏心的影響。

6.渦流檢測(cè)

渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是利用交變磁場(chǎng)對(duì)被測(cè)試件激勵(lì)出渦流電流，并通過(guò)測(cè)量這個(gè)渦流電流引起的磁場(chǎng)變化來(lái)進(jìn)行工件測(cè)量的一種技術(shù)。它與超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)一起稱為五大常規(guī)金屬檢測(cè)方法。渦流檢測(cè)方法起步較晚，發(fā)展較落后。但有自身優(yōu)勢(shì)：檢測(cè)方便，快捷，無(wú)污染，成本低，便于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果可以直接以電信號(hào)輸出，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。當(dāng)一個(gè)載有交變電流的檢測(cè)線圈靠近導(dǎo)電體時(shí)，由于交變磁場(chǎng)透入導(dǎo)體中，在垂直于交變磁通的平面上就會(huì)感應(yīng)出渦旋電流(即渦流)。渦流在導(dǎo)體內(nèi)的分布、流經(jīng)的途徑大小等情況與導(dǎo)電體是否有缺陷等多種因素有關(guān)。根據(jù)安培環(huán)路定理，此渦流也要產(chǎn)生次級(jí)交變磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)阻礙載流線圈所產(chǎn)生的磁通變化，因此會(huì)引起載流線圈輸入阻抗的改變。如導(dǎo)體有裂縫時(shí)，其內(nèi)部感生渦流因受裂縫的阻隔，而繞過(guò)裂縫流過(guò)，其流經(jīng)途徑與無(wú)裂縫時(shí)不同。由于渦流途徑變化，線圈等效阻抗將發(fā)生變化。所以只要測(cè)出載流線圈阻抗變化情況，便可得知導(dǎo)體是否出現(xiàn)裂縫等缺陷或其它異常因素。

在渦流檢測(cè)時(shí)可以和其它檢測(cè)方法聯(lián)合使用，如漏磁檢測(cè)與渦流檢測(cè)的聯(lián)合使用。漏磁檢測(cè)方法對(duì)與磁通矢量無(wú)正交的兩維缺陷不敏感，渦流檢測(cè)對(duì)與渦流矢量無(wú)正交的兩維缺陷不敏感，但兩者不敏感區(qū)域是正交的，故可使用兩種方法的不足互補(bǔ)，檢測(cè)無(wú)盲區(qū)。可以使用電磁測(cè)厚的方法配合分析測(cè)井儀測(cè)試管道的腐蝕。渦流檢測(cè)中，探頭激勵(lì)頻率的穩(wěn)定性很重要，可以采用消除溫漂的信號(hào)發(fā)生電路；為消除干擾，可以采用數(shù)字濾波技術(shù)；可以采用防水探頭，保證測(cè)量的正確性；表征探頭阻抗大小的電阻比電感受溫度影響嚴(yán)重，為減小測(cè)量的溫漂，應(yīng)盡可能的減小線圈電阻在阻抗中的比重，采用多股絞線并繞；可采用兩組探頭或測(cè)量裝置進(jìn)行差動(dòng)測(cè)量，消除結(jié)構(gòu)尺寸、材料磁導(dǎo)率及測(cè)試溫度的影響，特別是LZ震蕩器飄逸引起的誤差；多探頭渦流檢測(cè)，采用共享式多探頭檢測(cè)系統(tǒng)，利用阻抗測(cè)試電橋，增加靈敏度。測(cè)試技術(shù)的智能化是當(dāng)今檢測(cè)領(lǐng)域研究的方向。

7.結(jié)束語(yǔ)

以上是對(duì)幾種常見(jiàn)的金屬缺陷檢測(cè)方法的簡(jiǎn)單介紹，在實(shí)際的應(yīng)用中，金屬缺陷檢測(cè)方法可以根據(jù)實(shí)際情況采用不同的方法準(zhǔn)確的檢測(cè)出套管存在的缺陷，為生產(chǎn)提供基本的安全保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]康宜華，武新軍，胡陽(yáng). 鋼絲裂紋漏磁檢測(cè)方法與裝置[J]儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)，1995，(04) .

[2]鄒應(yīng)國(guó)，康宜華，徐江，武新軍. 在用油管剩余壁厚檢測(cè)方法[J]無(wú)損檢測(cè)，2005，(04) .

[3]金建華，康宜華，楊叔子. 漏磁場(chǎng)法測(cè)量油管壁厚的研究[J]儀器儀表學(xué)報(bào)，2001，(05) .

[4]林俊明，林春景，林發(fā)炳，薩輝. 基于磁記憶效應(yīng)的一種無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)[J]無(wú)損檢測(cè)，2000，(07) .