熊江勇，王偉佳

趙銘，方俊明 （ 中石化江漢石油工程有限公司頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)服務(wù)公司，湖北 武漢430074）

伴隨著中國(guó)頁(yè)巖氣逐步進(jìn)入商業(yè)開(kāi)發(fā)，連續(xù)油管的應(yīng)用越來(lái)越普及［1］，現(xiàn)已成為頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的主體作業(yè)技術(shù)，主要用于復(fù)合橋塞分段壓裂改造后的鉆塞施工，以及壓裂施工過(guò)程中進(jìn)行傳輸射孔、沖砂解堵和落物打撈等作業(yè)。而鉆塞作業(yè)屬于長(zhǎng)時(shí)間帶負(fù)荷高壓作業(yè)，對(duì)連續(xù)油管損傷較大；且井底橋塞碎屑的堆積也容易造成連續(xù)油管井下遇卡等情況，連續(xù)油管作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大。在頁(yè)巖氣井的連續(xù)油管實(shí)際應(yīng)用中油管曾出現(xiàn)過(guò)大量復(fù)雜情況，如油管腐蝕或銹蝕嚴(yán)重，表面有砂眼、凹坑和劃痕，泄漏，卡斷或拉斷，皺折或癟脹鼓包等。為了保證頁(yè)巖氣井開(kāi)發(fā)中連續(xù)油管作業(yè)的高效性和可靠性，需要對(duì)連續(xù)油管進(jìn)行在線檢測(cè)［2］，并對(duì)檢測(cè)出的問(wèn)題采取補(bǔ)救措施。下面，筆者對(duì)CoilScan連續(xù)油管在線檢測(cè)儀在頁(yè)巖氣井的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 CoilScan連續(xù)油管在線檢測(cè)儀

CoilScan連續(xù)油管在線檢測(cè)儀是目前最為先進(jìn)的連續(xù)油管在線檢測(cè)系統(tǒng)［3］，由檢測(cè)探頭、一個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)和監(jiān)視軟件組成。

檢測(cè)探頭包括漏磁檢測(cè)和渦流檢測(cè)2個(gè)部分，形成一個(gè)翻蓋設(shè)計(jì)，允許簡(jiǎn)單的安裝在連續(xù)油管上。漏磁檢測(cè)系統(tǒng)是整個(gè)在線檢測(cè)的核心部件，能同時(shí)檢測(cè)到連續(xù)油管內(nèi)外壁上缺陷及壁厚，能允許連續(xù)油管快速通過(guò)；漏磁檢測(cè)系統(tǒng)由8個(gè)永久磁鐵、4個(gè)側(cè)板、4磁軛和2個(gè)漏磁半環(huán)組件構(gòu)成，其中每個(gè)磁漏半環(huán)由32個(gè)霍爾傳感器組建，用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)中的磁漏大小。渦流檢測(cè)系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)連續(xù)油管外徑，并用測(cè)量結(jié)果計(jì)算管材的橢圓度；渦流檢測(cè)系統(tǒng)由6個(gè)渦流位移探針和彈簧加載機(jī)構(gòu)構(gòu)成；渦流位移探針?lè)?對(duì)，成45°安裝在連續(xù)油管四周。

獨(dú)立的計(jì)數(shù)器有2個(gè)里程表組件，可提高可靠的距離測(cè)量。每個(gè)里程表組件均有一個(gè)高分辨率的旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量輪，可最大限度地減少車輪打滑的影響。

數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)由電源、數(shù)據(jù)采集端、計(jì)算機(jī)和一個(gè)軟件包構(gòu)成。

2 CoilScan連續(xù)油管在線檢測(cè)原理

CoilScan連續(xù)油管在線檢測(cè)主要應(yīng)用電磁檢測(cè)技術(shù)中的磁漏技術(shù)及渦流技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，漏磁技術(shù)主要檢測(cè)油管缺陷和壁厚，渦流技術(shù)主要檢測(cè)油管直徑和橢圓度。

2.1 漏磁檢測(cè)原理

漏磁檢測(cè)的基本原理是建立在鐵磁材料的高磁導(dǎo)性這一特性之上。連續(xù)油管是一種低碳鋼材料的管材，屬于鐵磁性材料，故可以使用漏磁的方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)連續(xù)油管被磁化后，若油管內(nèi)部材質(zhì)連續(xù)、均勻，被檢油管表面幾乎沒(méi)有磁場(chǎng)。而當(dāng)油管因腐蝕裂紋、氣孔、夾渣等原因產(chǎn)生缺陷時(shí)，在油管表面缺陷處會(huì)形成漏磁場(chǎng)［4］。此時(shí)利用磁感應(yīng)傳感器（如霍爾傳感器）獲取漏磁場(chǎng)信號(hào)，檢測(cè)被磁化連續(xù)油管表面溢出的磁通，就可判斷缺陷是否存在；然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，對(duì)漏磁場(chǎng)磁通密度分量進(jìn)行分析，以進(jìn)一步了解相應(yīng)缺陷特征，如缺陷寬度、深度［5］。

漏磁檢測(cè)技術(shù)由傳感器接收信號(hào)，軟件判斷有無(wú)缺陷，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；從傳感器到計(jì)算機(jī)處理，降低了人為因素影響引起的誤差，具有較高的檢測(cè)可靠性；可以實(shí)現(xiàn)缺陷的初步量化，不僅可實(shí)現(xiàn)缺陷的有無(wú)判斷，還可以對(duì)缺陷的危害程度進(jìn)行評(píng)估；對(duì)于壁厚30mm以內(nèi)的管道能同時(shí)檢測(cè)內(nèi)外壁缺陷；因其易于自動(dòng)化，可獲得很高的檢測(cè)效率且無(wú)污染［6］。

2.2 渦流檢測(cè)技術(shù)

渦流檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的是電磁感應(yīng)原理［7］，在通有交流電的線圈中放入連續(xù)油管，油管表面就會(huì)感生渦流（周向電流）。當(dāng)油管的直徑、厚度、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率發(fā)生變化以及存在缺陷時(shí)，均會(huì)影響線圈的阻抗。由于連續(xù)油管內(nèi)感生渦流的幅值、相位、流動(dòng)形式及其伴生磁場(chǎng)，受連續(xù)油管的幾何形狀、尺寸、有無(wú)缺陷等特性、檢測(cè)線圈的特性以及連續(xù)油管與檢測(cè)線圈之間的距離等因素的影響，因此，當(dāng)改變其中某一因素而使其他因素保持不變時(shí)，通過(guò)檢測(cè)檢測(cè)線圈復(fù)阻抗的變化，即可對(duì)連續(xù)油管進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià)［8］。

渦流檢測(cè)時(shí)線圈不需要與連續(xù)油管直接接觸；對(duì)于連續(xù)油管表面缺陷的探測(cè)靈敏度很高，且在一定范圍內(nèi)具有良好的線性指示，可對(duì)連續(xù)油管內(nèi)外表面大小不同缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以用作質(zhì)量管理與控制；采用特定電路進(jìn)行處理，可篩選出連續(xù)油管單一因素，如裂紋、材質(zhì)、尺寸、形狀及電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，抑制其他因素，進(jìn)行有效的檢測(cè)［9］。

3 頁(yè)巖氣井連續(xù)油管在線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)涪陵頁(yè)巖氣田工區(qū)連續(xù)油管作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，建議頁(yè)巖氣井連續(xù)油管作業(yè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）收到新的連續(xù)油管即進(jìn)行檢測(cè)。這是質(zhì)量控制的關(guān)鍵，以判斷連續(xù)油管在出廠時(shí)有無(wú)缺陷，及在運(yùn)輸過(guò)程是否有機(jī)械性損壞或者嚴(yán)重的腐蝕。

2）連續(xù)油管使用中應(yīng)進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)。連續(xù)油管在頁(yè)巖氣井中主要應(yīng)用于鉆塞及射孔作業(yè)。其中鉆塞作業(yè)對(duì)油管損傷較大，模擬常規(guī)連續(xù)油管鉆磨橋塞作業(yè)后（按4200m井深，18個(gè)橋塞，每3個(gè)橋塞進(jìn)行一次短起，短起至2200m，鉆磨時(shí)井口回壓16MPa，連續(xù)油管內(nèi)循環(huán)壓36～38MPa來(lái)模擬），建議連續(xù)油管累計(jì)帶壓起下每80000m或鉆遇60個(gè)橋塞左右需進(jìn)行一次檢測(cè)。

3）井況比較苛刻、異常等非常規(guī)情形，建議作業(yè)完成后，進(jìn)行再作業(yè)前進(jìn)行一次檢測(cè)。非常規(guī)情形包括：帶負(fù)荷打撈作業(yè)，震擊器頻繁震擊，帶壓起下多次；長(zhǎng)時(shí)鉆磨無(wú)進(jìn)展，長(zhǎng)時(shí)在同一深度鉆磨，頻繁馬達(dá)憋停，多次短起；長(zhǎng)時(shí)帶壓沖洗作業(yè)；異常高壓作業(yè)，連續(xù)油管內(nèi)循環(huán)壓超過(guò)55MPa；泵酸等腐蝕性液體；連續(xù)油管拖動(dòng)式壓裂。

4）發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)（如發(fā)現(xiàn)連續(xù)油管表面有較深的劃痕、注入頭鏈條夾痕時(shí)；發(fā)現(xiàn)防噴盒膠芯和銅套磨損過(guò)快時(shí)；軟件分析發(fā)現(xiàn)連續(xù)油管壽命和疲勞值有異常下降），需及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。

5）其他情況如連續(xù)油管閑置待命超過(guò)6個(gè)月的，使用前需進(jìn)行檢測(cè)；連續(xù)油管使用滿1年的，建議至少需要進(jìn)行1次檢測(cè)。

6）連續(xù)油管必須建立獨(dú)立檔案進(jìn)行統(tǒng)一管理，檔案內(nèi)容應(yīng)包括：廠家、規(guī)格型號(hào)、制造焊點(diǎn)位置數(shù)據(jù)、壁厚、出廠合格證、歷次使用情況、檢測(cè)追溯標(biāo)識(shí)號(hào)、歷次檢測(cè)報(bào)告等，可追蹤檢測(cè)的結(jié)果，分析油管的可用壽命。

4 應(yīng)用實(shí)例

2014年8月24日，使用CoilScan連續(xù)油管在線檢測(cè)儀，對(duì)正在涪陵頁(yè)巖氣田服務(wù)（通井作業(yè)）的一盤?2in連續(xù)油管進(jìn)行了檢測(cè)。該盤連續(xù)油管為Quality Tubing生產(chǎn)，強(qiáng)度為QT900，壁厚0.156in，此前進(jìn)行過(guò)多次鉆塞作業(yè)，現(xiàn)有長(zhǎng)度5210.86m，檢測(cè)長(zhǎng)度為4633.25m。其外徑、橢圓度、壁厚、MFL磁通泄漏、缺陷等參數(shù)被成功檢測(cè)、記錄以及追蹤，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 涪陵頁(yè)巖氣田2in連續(xù)油管在線檢測(cè)結(jié)果

在磁泄漏檢測(cè)中有2個(gè)典型的報(bào)警點(diǎn)：2261.55～2262m處，磁泄漏值（磁通密度）為51Gs（1Gs＝10－4T），此處發(fā)現(xiàn)有輕微的凹坑（見(jiàn)圖1）；2347.4m處，磁通密度為66Gs，此處為連續(xù)凹坑點(diǎn)（見(jiàn)圖2）。經(jīng)檢查，這2處凹坑（點(diǎn)）都非常輕微，不影響作業(yè)使用。

圖1 2261.55～2262m處磁泄漏檢測(cè)

圖2 2347.4m處磁泄漏檢測(cè)

5 結(jié)論

1）在頁(yè)巖氣井連續(xù)油管作業(yè)強(qiáng)度較大，需強(qiáng)制執(zhí)行連續(xù)油管在線檢測(cè)，及時(shí)淘汰篩選不合格油管或?qū)Υ嬖谌毕莸挠凸懿扇⊙a(bǔ)救措施，規(guī)避作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2）CoilScan在線檢測(cè)裝備可有效的識(shí)別油管外徑、橢圓度、壁厚、內(nèi)外壁缺陷，是一種十分有效的連續(xù)油管檢測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用效果好。

3）連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)作為頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的主體技術(shù)已逐漸普及化、規(guī)模化、規(guī)范化，其作業(yè)強(qiáng)度大、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。為確保在頻繁連續(xù)油管作業(yè)中油管的使用安全和施工的順利進(jìn)行，應(yīng)制定相應(yīng)的連續(xù)油管在線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

［1］周兆明，萬(wàn)夫，李偉勤，等 .連續(xù)油管檢測(cè)技術(shù)綜述 ［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，40（4）：9～12.

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［9］邱文斌 .連續(xù)管在線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究 ［D］.西安：西安工業(yè)大學(xué)，2011 .