（长庆油田分公司物资供应处（物资管理部）商检所,陕西 咸阳 712000）
摘要：文章首先浅谈电磁探伤测井仪工作原理，其次从漏测检测、常规涡流检测和远场涡流检测三大方面探讨了石油测井套管电磁探伤技术要点，最后对改探伤技术在油田现场中的具体应用进行分析。事实证明，将该技术应用于油田套管检测中，能及时发下井身结构出现的变化与损坏，在预防与维护等方面发挥的作用是极为显著的。
关键词：电磁探伤测井仪；石油测井；套管损伤；电磁探伤技术
井身结构损坏为油田开采作业中一类常见问题，基于油田井下环境的复杂性，油管及套管结构损坏也较为常见，后者又分为底层变化引起的水泥环损坏等。其中套管损坏对油田产生的危害性最大，可能造成停产[1]。经济的发展促使燃油燃料消耗量不断增加，石油开采作业量相应增多，油田套管井数目也持续增长，故此加强对套管损坏的检测已成为油田开采作业中的重点内容之一。
1电磁探伤测井仪工作原理
电磁探伤测井仪属于磁测井的范畴，电磁感应定律是该设备应用的理论依据。能够将直流脉冲传递给发射线圈，接收线圈在不同时间点感生电动势出现的变化，并对相关信息进行实时记录。在套管（油管）的厚度发生变化或存有设计缺陷时，感应电动势就会相应变化，采用分析、计算等方法，能够较精确的辨识单套、双套管柱管柱结构是否存在裂缝、孔洞等质量问题，进而明确管柱的实际壁厚。除此之外，该仪器还附加了伽马和温度2个探头，探头的功能是校深和探测井中介质温度，具备对测井相关资料数据辅助性解释的功能。
在测井作业中，若接收线圈记录的感生电动势是管柱壁厚、磁导率、管柱外径及环境温度的函数（见图1左），那么在单套管柱结构下： ①[式中 ：感生电动势；T：套管壁厚： ：套管磁导率； ：套管电导率；D：套管外径； ：为井内温度]。在套管结构未损伤时，可结合上式计算管壁的实际厚度。但是若套管柱结构发生损伤，例如出现射孔、腐蚀及裂缝等问题时，套管磁导率、电导率发生一定变化，测得的感生电动势指标间接的传递出套管损伤的程度，也可结合以上算式计算管壁的厚度，但获得的结果为损坏处的套管壁厚。
在双层套管柱结构下: ②[式中， ：感生电动势；T1、T2分别为油管、套管壁厚； 分别为油管、套管磁导率； 分别为油管、套管电导率；D1、D2分别为油管、套管外径； 为井温;EX是内外管相对位置几何校正系数]。在内外管柱结构未被损伤时，可应用①式计算得到内管壁厚度（T1），在应用②式计算出管壁厚度（T2）[2]。
图1 单套管柱结构和双套管柱结构示意图
2石油测井套管电磁探伤技术
2.1漏磁检测技术
漏磁检测法在应用过程中，形成的强磁场能实现对管道的磁化处理，在存有裂缝、穿孔等质量缺陷管道探测作业中应用，能促使磁通量分布情况发生变化，继而在霍尔效应理论基础的支撑下，实现对管壁的磁通密度变化情况的精密度检测，利用检测到的结果去间接的反映出管道结构具体的损伤部位及损伤的严重性。当下，漏磁检测器多被用于检测管道内部腐蚀于缺陷方面，不适合检测大规模腐蚀于多层管道，基本上不能辨识管壁缓慢而连续性的变薄过程[3]。
2.2常规涡流检测技术
电磁感应原理为该类检测技术应用的原理基础，在有电流传导至线圈内后，其内就会形成交变磁场，在磁场力的作用下，管壁形成环状的涡流，管道若存在穿孔、腐蚀、裂缝等损伤，那么将会对涡流行走的路径造成阻断，此时线圈的阻抗也会发生相应变化，结合线圈阻抗的变化情况，能分析出管道结构的损伤情况。该项检测技术可被应用在大面积腐蚀、多层管道探伤及垂直裂缝的管道检测作业中[4]。尽管如此该项技术在应用期间也有一定缺陷未被弥补，趋肤效应将会影响检测结果的精确度，针对管道外表面损伤的检测工作而言，该技术还很难实现探伤检查。
2.3远场涡流检测技术
在常规涡流检测技术应用过程中，检测线圈与激励线圈间存有一定距离，通常是管内径的两倍以上的远场区。在该区域中，伴随两个线圈间距的拓展，场强衰减速率减缓，进而形成了第二种能量传递方式。在远场区能量传递过程中，管道内外壁存在的质量缺陷均能在检测线圈内诱发信号幅值和相位的改变，采用测量远场检测线圈内的二次感应电动势的大小与相位移动量的方式，能够实现对管道的腐蚀和缺陷情况的有效检测。探头提离、趋肤效应、电导率和磁导率等因素均不会对远场涡流检测技术的应用效果产生影响，虽然该技术能够以较高的灵敏度检测出套管内外存在的缺陷，但该技术不能实现对深度＜1 mm 或宽度＜0.1 mm裂纹损伤程度的检测。
3现场应用
在油田套管损伤检测作业中， 电磁探伤测井仪的应用体现出一定被动性，只有在油气井田出现损坏的情况下才会被应用。若该仪器应用于己出现套管损坏的工作中，那么现实检测工作在运行中将会受到多种外界因素的影响，而电磁探伤测井仪凭借外径较小的优势，基本上能够实现在复杂环境中的有效应用。笔者总结长期的实践经验发现，油水各层的管柱为油井中最常见的损伤部位，以油管自体、套管、套管外层等为主。本文以江苏油田套损情况为实例进行分析，应用电磁探伤测井技术检测了14口井，发现这些井存在套管腐蚀、裂缝、缩径等现象，部分井在测井结果的指导下进行维修作业，重新投产后取得相对较好的经济收益。
3.1探伤技术在套漏检查中的应用
C3-23井是在上个世纪末期投产的，早期日产液量、产油量分别为19.3t、17.9t，含水率为7.3%；时隔3年后产液量、产油量、含水率指标均由上升，分别为28.6t、20t/30.1%，但是连续运行1个月后意外出现全水、停井现象。技术人员采用电磁探伤检测技术与多臂井径进行检查，发现该油井在1551.0m位置油井套管结构发生破漏现象，结合检测结果采用挤灰大修措施以后，本油井日产液量为35.2t，日产油量为16.4t，含水率为46.6%，取得的效果优良。
3.2在套管结垢检查中的应用
电磁探伤测井技术应用电磁感应原理，只能对铁、辜、镍等金属元素做出响应，对其他类型的垢物敏感性极低，结合技术特征，在油水井结垢相对严重的地段，可采用该类探伤技术对检查套管缩径成因是否是由井下结垢导致的。X3-30井多臂井成像图提示套管内径减缩，井径最小值为100mm，X3-30电磁探伤技术测井后发现全井套管结构无损坏现象，进而得到该井结垢现象较严重的结论（见图2）。
图2 X3-30井多臂井成像示意图
结束语：
电磁探伤测试技术在油井检测中的应用，能较为精确的排查出套管损坏的具体方位，同时在管壁厚度检测中发挥一定作用。在油井现实生产作业中，快速排查与检测套管存在的故障有助于降低作业成本，发挥优良的预防功能，有助于维护井下作业人员生命与财产的安全性。电磁探伤测井技术功能的研究工作应不断拓展，致力于结构的变形检测与损坏程度的鉴定两方面上，以不断促进油井正常工作能力的提升进程。
参考文献
[1]董震, 何传亮. 元坝气田套管探伤测井技术应用分析[J]. 国外测井技术, 2015(5):53-57.
[2]闫实. 石油测井套管电磁探伤技术研究[J]. 石化技术, 2017, 24(3):68-68.
[3].电磁探伤测井技术在中原油田的应用[J]. 内蒙古石油化工, 2017(5):75-77.
[4]石耀,郭海敏, 李恒,等. 40臂井径结合电磁探伤测井技术在吉林油田的应用[J]. 国外测井技术, 2014(5):51-54.
[5]张生林,党博, 陈龙,等. 电磁探伤与多臂井径组合测井仪地面控制系统[J].电脑知识与技术, 2018(2):123-124.
论文作者:陈志刚 徐金军
论文发表刊物:《知识-力量》2018年11月上
论文发表时间:2018/10/25
标签：套管论文; 管柱论文; 电磁论文; 管壁论文; 技术论文; 作业论文; 损伤论文; 《知识-力量》2018年11月上论文;