套管金属耗损检测方法及工程化装置研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目套管金属耗损检测方法及工程化装置研究学科专业仪器科学与技术学号201521070421作者姓名张晓琳指导教师李焱骏副教授分类号密级注1UDC学位论文套管金属耗损检测方法及工程化装置研究（题名和副题名）张晓琳（作者姓名）指导教师李焱骏副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业仪器科学与技术提交论文日期2018.4.3论文答辩日期2018.5.15学位授予单位和日期电子科技大学201

2、8年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONTESTINGMETHODSANDENGINEERINGDEVICEOFMETALLOSSINCASINGAMasterDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:InstrumentsScienceandTechnologyAuthor:ZhangXiaolinSupervisor:AssociateProf.LiYanjunSchool:SchoolofAt

3、uomationEngineering摘要摘要石油套管是支撑油井井壁的金属管道，在石油勘测过程中大量使用，保证了钻井过程和钻完井后整个井内石油开采工作的正常运行。但由于环境等因素的影响，套管金属极易出现耗损，给国家造成重大的经济损失。因此，套管金属耗损情况的检测成为了石油开采和设备维护中的重点工作。论文内容结合“套管金属耗损检测仪”项目进行研究，旨在通过对套管金属耗损检测方法的研究设计能够定性且定量检测出套管金属管壁损伤状态的工程化装置。且在检测效率与精度均达到要求的条件下，保证该装置在井下能够稳定工作。本文首先对比几种目前国内外先进的套管金属耗损检测原理，分析使用远场

4、涡流检测的原因。再根据远场涡流检测原理分析了远场激励产生的电涡流在套管管壁中的变化规律，建立信号与套管金属损伤情况的评价模型。其次，利用有限元仿真软件（ANSYS）的管道磁力线仿真模型建立激励信号频率与套管金属耗损检测范围的关系。根据套管金属耗损检测仪井下工作流程，分析了噪声处理、微弱信号检测和检测精度等问题。分析管道测相精度要求，详细介绍两种典型的测相方法：阈值检测法和数字相敏检波法。在套管金属耗损检测仪电路设计中，基于仪器的低功耗及实际可测管道壁厚范围等要求，在激励模块进行频率和调制度可调的SPWM信号设计。SPWM信号控制逆变电路，将高压送入激励线圈使其产生远场涡

5、流信号。电涡流经过电磁转换后两次穿过管壁，最终以感应电压的形式由远场检测线圈接收并送至检测模块电路。检测模块信号处理电路对携带有套管金属耗损信息的感应电压信号进行调理与计算，得到具体的损耗信息。本文最后论述了套管金属耗损检测系统的调试与分析。测试并分析了各模块电路工作情况，数据处理结果，以及实验套管的耗损检测情况。测试的结果证实了套管金属耗损检测仪能够完成套管金属管壁损伤的检测工作，验证了本文的方法分析及电路设计。关键词：套管金属耗损，远场涡流检测，阈值检测，数字相敏检波IABSTRACTABSTRACTOilpipelineisametalpipethatsuppor

6、tsthewallofoilwell,whichisextensivelyusedintheprocessofoilexplorationtoensurethenormaloperationofthedrillingprocessandoilproductionthroughthewellafterdrilling.However,themetalofoilpipelineissusceptibletowearandtearduetotheinfluenceofworkenvironmentandotherfactors,whichhascausedsignifican

7、teconomiclosses.Therefore,thedetectionofmetallossofoilpipelinehasbecomethefocusofoilexplorationandequipmentmaintenance.ThethesisfocusesonMulti-frequencyEddyCurrentPipelineLossInspectionToolresearch,amingtodesignanengineeringdevicethatiscapableofqualitativelyandquantitativ