基于超声波套管错断探测技术的研究

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1、国内图书分类号：TE931学校代码：10213国际图书分类号：622.2密级：公开工程硕士学位论文基于超声波的套管错断探测技术研究硕士研究生：孙明东导师：陈志刚副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TE931U.D.C:622.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHOFDETECTIONTECHNOLOGYOFCASINGDISLOCATIONBASEDONULTRASOUNDCandidat

2、e：SunMingdongSupervisor：AssociateProf.ChenZhigangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着石油资源的开采，油水井套管受各种地质

3、因素以及生产的影响，出现了错断情况，如不修复将不能正常生产。受井下环境的影响，目前还没有有效的测量手段测量错断套管位置，因而无法进行后续的套管修复，这给油田生产造成了极大的经济损失。根据套管地下环境情况，本文确定了超声波测量方法。对超声波在地下混合媒质中的传输特性进行研究，分析超声波参数对探测的影响，为后续探测系统的研制奠定基础。本文在综合分析了国内外超声探测技术研究现状的基础上，针对本文研究对象，分析了超声波特性对探测的影响。依据超声波测量距离原理，分析了超声波的开角以及超声波的侧瓣所引起的测量误差。对超声波换能器产生的声场特性进行了研究，主要包括超声波探头的

4、研究，声场结构及超声波指向性的研究，换能器频率响应及测量盲区的研究，确定了超声波探头的结构及频率。依据超声波在理想媒质中的波动方程，推导出超声波在混合媒质中的波动方程。对超声波在混合媒质中传输的衰减特性进行了研究，包括粘滞吸收衰减、热传导吸收衰减、散射衰减，分析了衰减特性对超声波传输距离的影响。对超声波在混合媒质中传输的动态特性进行了研究，得到超声波传输时各种因素对其的影响程度。为了更好的研究超声波在混合媒质中的传输规律，搭建了超声波在混合媒质中传输的地面模拟实验装置，并设计了超声波在混合媒质中传输的实验方案，进行了超声波在单一媒质和混合媒质中的传输实验。通过对

5、实验数据的分析验证了理论推导的正确性。关键词：套管；错断；超声波；混合媒质；特性I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththeexploitationofoilresources,thereistheoccurrenceofdislocationofcasingofoilwellsbecauseofvariousgeologicalfactorsandtheeffectofproduction.Ifcasingofoilwellsisnotrepaired,theproductionwillnotbeabletogoon.Nowtherearen

6、oteffectivemeasurementstomeasurethepositionofthedislocatedcasingbecauseofthewellsituations,socasingcannotberepaired.Thiscausesgreateconomiclossestooilfield.Inordertodeterminethepositionofthedislocatedcasingunderground,thisarticleselectsthemethodofultrasonicdetectiontomeasurethedistan

7、ce.Thisarticlemainlystudiesthetransmissioncharacteristicsofultrasonicinthemixedmediumunderground,analyzesthefeasibilityofultrasonicdetection,determinestheparametersofultrasound,laysthefoundationforthedevelopmentoffollow-updetectionsystem.BasedonComprehensiveanalysisoftheultrasounddet

8、ectioninChin