基于COMSOL-MULTIPHYSICS的金属套管穿孔检测.pdf

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1、置麦应日过墨日Doi：l0．3969~．issn．1671-1041．2013．06．009基于COMSOL—MULTIPHYSICS的金属套管穿孑L检测严正国，高筱，赵明(西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，西安710065)摘要：针对金属套管由于各种原因而造成的腐蚀穿孔，提出了基于恒流源场分布扫描法的金属套管检测方法，论述了用有限元软件COMSOL—Multiphysics建立套管穿子L模型，借助点电极对套管内壁注入恒定电流，从而仿真出套管内电流与电场的分布情况来定性地反映套管穿子L的方位与程度，着重阐述了电流强度、电极系分布与检测分辨率之间的关系。关键词：套管穿孑L腐蚀；电

2、流与电场分布；COMSOL．Mutiphysics；有限元分析中图分类号：P631文献标志码：ADetectionofthemetalcasingperforationbasedonCOMSOLJ]【TIPHYSICSYANZheng—guo，GAOXiao，ZHAOMing(theKeyLaboratoryofEducationMinistryforPhotoelectricityGas&oilLogging，Xi’anShiyouUniversity，Xi’an710065，China)Abstract：Forthemetalcasingcorrosionperforationdueto

3、variouscauses，detectionmethodsofthemetalcasingcorrosionbasedonconstantcurentsourcefielddistributionisproposed．ThispaperestablishesthemodelofmetalcasingperforationwithfiniteelementsoftwareCOMSOLMultiphysics，andsimulatescurentandelectricfielddistributionsbyusingelectrodestoinjectconstantcurrentintoth

4、ewallofcasing，theresultscanqualitativelyreflecttheorientationandextentofthecasingperforation．Thentherelationshipamongthecurrentintensity,thedistributionoftheelectrodesanddetectionresolutionisexplainedatdetail．Keywords：casingcorosionperforation；currentandelectricfielddistribution；COMSOLMultiph3sics；

5、finiteelementanalysis0引言依次设置与其内壁接触的A、C、D、B四组电极，称之为电套管长期服役于地下高温、高压的恶劣环境中，使得极系。在被测套管内部借助A电极和B电极注入激励电流I，套管壁出现了各种缺陷，这些缺陷的恶化，必然会导致各种建立电场；然后测量C、D电极之间的电势差VCD(AV)，根油气井事故的发生。因此，对于套损检测和对策的研究具据公式8=AV／(PL)计算出所要测量的C、D电极之间金属有重要的意义。管筒的电流密度8，根据公式S=I／8=PIL／AV计算金属管本文利用COMSOLMuhiphysiCs[11多物理场耦合数值分析筒截面积S，根据公式=S／2耵^y计

6、算管筒的平均厚度，技术仿真出恒流源场分布下金属套管穿孔时的电流密度图当远小于管筒半径r时，可以推出管筒受损状况。与电位变化曲线，从而定性地分析出套管穿孔的方位。验证恒流源场分布检测法的可行性，为检测金属套管损坏提供了一种理论依据。l基于COMSOLMutliphysics的金属套管穿子L检测的原理与方法1．1恒流源场分布扫描法检测金属套管缺陷的原理恒定电流注入理想金属套管时，其内部电场分布是均匀的，当套管发生损坏时，内壁的电场强度，电流密度分布就会发生变化。恒流源场分布检测法就是根据这一原图1恒流源场分布检测法的原理理，借助点电极把恒定电流注入套管内壁，在套管内壁形1．2基于COMSOLMU

7、LTIPHYSICS建模计算成稳定电流场，通过测量一段套管内壁中电位或电流密度研究电位差、电流密度与套管电阻的相应关系是恒流的分布，进而推断出套管的受损情况。源场分布扫描法检测套管缺陷的核心。穿孑L属于点蚀的一已知用均匀材料制成的规则形状的导体，其电阻R和种，特性是在材料表面的不连续区域失去金属，而周围区导体的横截面积S成反比，与导体的长度L成正比，其表达域基本保持不受影响_3】。本文对穿孔腐蚀进行有限元仿真