专利名称：套管损伤强磁记忆检测装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于管道检测技术，特别是关于一种油井套管损伤检测技术，具体的讲 是关于一种套管损伤强磁记忆检测装置。
背景技术：
油井是油田生产重要的基础设施，油井套管的损坏直接影响油气产量、注水效果 及油水井的使用寿命。油井筒套管的缺陷形式存在着多样性，一般分类为沿井筒套管周向 上的横向缺陷及沿井筒套管轴线方向的纵向缺陷，横向缺陷主要包括管壁的腐蚀、裂纹、孔 洞等；纵向缺陷主要包括纵向裂纹、折叠、偏磨和劈缝等。由于很难对井筒套管直接取样，对井筒套管失效或损坏的分析一般比较困难。早 期井筒套管的失效或损坏分析一般是对下井前检验发现的缺陷，或下井过程中发生的损坏 或事故进行分析，或对钻井作业中已下井筒套管井段因钻杆柱遇卡、磨损而间接发现的井 筒套管损伤进行分析，或者因完井试压压力不稳而通过井筒套管柱进行的分析。生产开发期的井筒套管失效都是以井下隐蔽形式出现，危害大。在非生产条件下， 常采用打铅印、超声波井下电视测井仪测试方法、多臂井径测定仪测量、噪声测试等测量方 法检查或验证井筒套管的失效或损坏；在生产条件下，则采用振动测试方法、源距声波地应 力场监测方法等检查或验证井筒套管的失效或损坏。从无损检测的角度上看，目前研究套 管损伤问题分为三个层次一是在井身结构已经损坏并在生产中有异常表现后进行检查； 二是井身结构产生变形而在生产中还未发现异常时的普查；三是在井身结构未变形、未损 坏前进行变化趋势预测。当前的工程测井技术已经能够解决前两种情况，但此时套损已经 影响了油田的正常开发，造成了严重的损失。因此，在套管损伤防治中，及时地发现潜在的 套管损坏，并采取有效的预防措施，对油田的可持续开发具有重大的工程和经济意义。

发明内容
本发明提供一种套管损伤强磁记忆检测装置，从套管损伤的根源对其损伤状态做 出早期评定，以预防套损的发生，指导和检验套损井的治理和修复。为了实现上述目的，在一实施例中，本发明提供一种套管损伤强磁记忆检测装置， 传感器支架，所述传感器支架具有调整螺杆、一端具有螺纹段的中心轴、多根弓形弹簧测量 臂及传感器；密封短节，所述的密封短节具有螺纹环、电缆密封插头及带有螺纹孔的下接 头，所述螺纹孔配合在所述中心轴的螺纹段上；电路短节，具有内部电路、电路保护筒、带有 螺纹段的下接头、上接头，所述密封短节的螺纹环配合在所述下接头的螺纹段上。本发明实施例的有益技术效果该套管损伤强磁记忆检测装置利用了铁磁性材料 的磁记忆特性，能够准确的检测到金属材料的应力集中部位以及应力集中程度的大小，通 过分析应力集中程度的大小可以判断套管应力的分布情况，达到早期诊断的目的。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。在附图中图1为本发明实施例的套管损伤强磁记忆检测装置示意图；图2为本发明实施例的套管损伤强磁记忆检测装置示意图；图3为本发明实施例的强磁记忆传感器的组成示意图；图4为本发明实施例的形弹簧测量臂的结构示意图；图5为本发明实施例的电路板上的组成示意图；图6为本发明实施例图2中C部分的放大示意图；图7为本发明实施例密封短节200的剖视图；图8为本发明实施例电缆密封插头的结构示意图；图9为磁记忆信号的切向分量及法向分量示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发 明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。现有的套管检测技术只能检测出已有损伤而无法对套管的早期损伤情况进行检 测，为了对套管的早期损伤情况进行检测，本发明设计了一种应用于油井套管损伤检测的套 管损伤强磁记忆检测装置，以通过强磁记忆传感器检测套管内应力集中程度来判断套管的损 伤状况。该检测装置利用了铁磁性材料的磁记忆特性，能够准确的检测到金属材料的应力集 中部位以及应力集中程度的大小，通过分析应力集中程度的大小可以判断套管应力的分布情 况，达到早期诊断的目的，可以避免由于套管应力集中而引起的破坏造成的巨大经济损失。如图1所示，本发明提供一种套管损伤强磁记忆检测装置，所述的装置包括传感 器支架100，密封短节200及电路短节300组成。如图2所示，所述传感器支100架具有调整螺杆101、一端具有螺纹段1021的中 心轴102、多根弓形弹簧测量臂103及位于多根弓形弹簧测量臂6中强磁记忆传感器(图2 中未示出)。所述弓形弹簧测量臂的条数为18，均勻分布在所述中心轴的周围，本发明弓形 弹簧测量臂的条数也可以少于18条。所述的密封短节200具有螺纹环203、电缆密封插头202及带有螺纹孔201的下接 头204，所述螺纹孔201配合在所述中心轴的螺纹段1021上。电路短节300具有内部电路(图2中未示出)、电路保护筒301、带有螺纹段3021 的下接头302、上接头303，所述密封短节的螺纹环203配合在所述下接头302的螺纹段 3021 上。所述传感器支架100下端和电路短节300上端分别连接两个灯笼式弹簧片扶正器 (未在示意图中标出，属于测井仪器的标准配件)，扶正器的作用是利用弹簧片的弹性作用 力，使检测装置在井筒内部居中，其中电路短节300上端的扶正器内部有单芯导线，一端与检测装置的上接头连接，一端与电缆连接。如图3所示，所述强磁记忆传感器具有强磁记忆传感器探头301、放大器302、 探头供电电源303、集成稳压电源304及电压跟随器305，所述强磁记忆传感器301探头检 测井筒内壁微弱磁记忆特征信号，经过放大器302放大，进入所述电压跟随器304，所述电 压跟随器304由高输入阻抗的放大器组成，用以滤除磁记忆特征信号中夹杂的噪声干扰信 号，然后通过电缆传送到所述电路短节200。所述探头供电电源303为超低噪声集成电压源，其具有低温漂、宽供电电压、线性 度好等特点，该电源不仅为磁记忆传感器探头供电，还为放大器302提供+5V的基准电压， 使放大器302工作于单电源供电模式，减少传感器供电电源数，降低了穿墙电缆密封的难 度。所述强磁记忆传感器探头301是该检测装置的关键，由于磁记忆信号微弱，普通的磁 记忆传感器探头无法感应到微弱的磁场，目前市场上的传感器探头由霍尔元件、磁阻元件、 强磁阻元件。由于霍尔元件成本高，灵敏度低不宜选择。磁阻元件体积大不容易集成，价 格昂贵等不宜选择。而强磁阻元件具有灵敏度高、体积小、价格便宜、温度特性好，可耐温达 150°C，特别适合井下的工作环境，成为该仪器的首选，其传感器对比关系如下表1。
权利要求
1. 一种套管损伤强磁记忆检测装置，其特征在于，所述的装置包括传感器支架，所述传感器支架具有调整螺杆、一端具有螺纹段的中心轴、多根弓形弹簧 测量臂及强磁记忆传感器；密封短节，所述的密封短节具有螺纹环、电缆密封插头及带有螺纹孔的下接头，所述下 接头的螺纹孔配合在所述中心轴的螺纹段上；电路短节，具有内部电路、电路保护筒、带有螺纹段的下接头、上接头，所述密封短节的 螺纹环配合在所述下接头的螺纹段上。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述强磁记忆传感器具有强磁记忆传感器 探头、放大器、探头供电电源及电压跟随器，所述强磁记忆传感器探头检测井筒内壁微弱磁 记忆信号，经过放大器放大，进入所述电压跟随器，所述电压跟随器由高输入阻抗的放大器 组成，用以滤除信号中夹杂的噪声干扰信号，然后通过电缆传送到所述电路短节。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述弓形弹簧测量臂包括弓形弹簧 片、传感器封装壳、传感器座及电缆卡钩；所述传感器封装壳通过传感器座固定在所述弓形 弹簧片上，用于放置所述强磁记忆传感器；所述电缆卡钩用于固定连接所述强磁记忆传感 器的电缆线。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的调整螺杆包括弹簧及调整螺母，所 述调整螺母通过调整所述弹簧的弹力调节弓形弹簧片的弯曲度。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述调整螺母的上端具有一螺纹段。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述中心轴的另一端具有一螺纹孔，配合在 所述调整螺母的螺纹段上。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内部电路包括电路板及电路板骨架， 所述电路板固定在所述电路板骨架上。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述内部电路放置在所述电路保护筒，所述 下接头及上接头通过密封圈将所述电路保护筒密封住。
9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述电路板上具有放大滤波电路、A/D 模数转换器、DSP信号处理器、温度传感器、MCU控制器、AMI调制解调器、仪器总线、遥传短 节、电缆总线。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封短节还包括卡簧、两个开环及开 环垫，所述两个开环卡在所述下接头的外表面，并且所述两个开环的一端卡在所述密封短 节的螺纹环与所述下接头之间；所述卡簧将所述开环垫紧箍在所述下接头外围，防止所述 螺纹环滑脱。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电缆密封插头为24芯电缆密封插头。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弓形弹簧测量臂的条数为18，均勻分 布在所述中心轴的周围。
全文摘要
一种套管损伤强磁记忆检测装置，所述的装置包括传感器支架，所述传感器支架具有调整螺杆、一端具有螺纹段的中心轴、多根弓形弹簧测量臂及传感器；密封短节，所述的密封短节具有螺纹孔、电缆密封插头及螺纹环，所述螺纹孔配合在所述中心轴的螺纹段上；电路短节，具有内部电路、电路保护筒、带有螺纹段的下接头、上接头，所述密封短节的螺纹环配合在所述下接头的螺纹段上。该套管损伤强磁记忆检测装置利用了铁磁性材料的磁记忆特性，能够准确的检测到金属材料的应力集中部位以及应力集中程度的大小，通过分析应力集中程度的大小可以判断套管应力的分布情况，达到早期诊断的目的。
文档编号G01N27/82GK102004128SQ20101051215
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者孙秉才, 张光伟, 张来斌, 张静, 樊建春, 温东, 齐丽娟 申请人:中国石油大学(北京)