【摘 要】
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石油套管是石油钻采设备的关键部件之一,随着油田开发的不断深入,石油套管损坏(套损)严重影响了油田的安全生产。常用的工程套损测井法包括:井径测井法、超声测井法和电磁感
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石油套管是石油钻采设备的关键部件之一,随着油田开发的不断深入,石油套管损坏(套损)严重影响了油田的安全生产。常用的工程套损测井法包括:井径测井法、超声测井法和电磁感应测井法等,以上方法只能检测套管宏观尺寸及形状变化,很难发现套管上的裂纹、孔洞、腐蚀坑等早期缺陷。管道漏磁检测技术已达到高精度的水平,可借鉴管道漏磁腐蚀检测技术,开发套管漏磁检测系统,使其成为工程套损测井的必要补充。目前,国内外尚未见到此类技术的报道,其主要原因是套管复杂的工况。本论文在借鉴国内外油气管道漏磁检测技术成果基础上,对石油套管腐蚀检测的关键技术进行了深入、具体的研究,并取得了一些有价值的成果。
首先,根据漏磁检测的基本原理和套管腐蚀检测的特点,建立了套管缺陷漏磁检测的三维有限元数学模型,以有限元仿真为手段,深入研究了缺陷漏磁信号与缺陷几何参数的关系,得出了与缺陷几何参数紧密相关的漏磁信号特征量:基于三维有限元仿真建立了缺陷信号特征与缺陷参数对应的样本库,为缺陷信息的计算机识别打下了基础。
其次,根据在役石油套管复杂工况和漏磁检测的要求开发了一种新型套管漏磁检测系统的电测单元。其特点是采用基于双MCU架构,且具有漏磁数据采集、存储、井深信号采集和数据导出等功能。优化和改进了套管漏磁检测探头的柔性机构,设计了具有高压密封特点且能顺利通过在役套管的电子仓结构。
再次,基于Labview建立了套管缺陷漏磁检测信号回放、小波信号处理和缺陷分析结果报表生成软件系统。系统中提出了小波变换模极大值法截取缺陷漏磁信号的方法及改进的动态聚类RBFNN的缺陷识别方法。改进的缺陷识别方法采用动态聚类的方法获取了RBFNN中心参数、宽度和聚类的个数。克服了K-mean受初始条件的影响无法找到分类最佳点和RBFNN中心参数和宽度很难确定的特点。
最终,将研制的套管漏磁检测系统应用于检测实验室套管的人工缺陷和生产油井的套管。试验验证了样机的通过性、高压密封性、可靠性和样机识别人工缺陷的性能基本达到了设计要求。
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