金属磁记忆检测井下套管应力集中的研究

金属磁记忆技术可有效判断应力集中区,对套管的损伤进行早期诊断.利用铁磁材料的磁记忆性,研制井下在役套管检测系统.该检测系统依据采集的磁记忆信号,可准确地判断套管的应力集中区状况.设计了井下磁记忆检测仪的系统硬件结构,给出核心传感器电路的研制方案,保证仪表可靠性和高灵敏度;针对井下复杂的环境,数据处理方面采用中值滤波和自适应小波消噪方法,以提高磁记忆信号的信噪比.提出了新的特征量诊断方法,保证可靠地判断套管应力集中危险区域.通过实验验证该方法的有效性和可行性.     

MMMT—2磁记忆检测系统及在钻机检测中的应用

石油钻机关键受力零部件承受载荷大,载荷性质和使用工况恶劣,一旦发生事故,将造成重大财产损失。磁记忆检测技术能够检测出铁磁性构件的应力集中区,并能够对应力集中程度进行评估。为此,阐述了应力与铁磁构件磁场状态之间的内在联系和磁记忆检测的基本原理,给出了MMMT—2磁记忆检测系统的构成和主要技术参数。通过对在役钻机关键零部件的实际检测,表明磁记忆检测技术可以检测出钻机零部件的应力集中区,并且能够对应力集中程度进行评估,对钻机关键零部件进行早期诊断,及时发现可能的损伤源,对钻机的安全使用能起到较好的预警作用。     

非接触式磁检测技术在长输管道外检中的应用

长输管道在失效断裂前往往会在相应的位置出现应力集中的现象,而传统的无损检测方法和漏磁检测技术无法对应力集中做出相应预警。非接触式磁检测技术利用铁磁材料具有金属磁记忆的特性,对管道上方的空间磁场梯度进行采取和分析,可以找到材料的应力集中区,从而发现材料的早期隐形损伤。非接触式磁检测技术成功地检测出了广西天然气管道的应力集中区,并利用金属磁记忆检测仪对较大隐患点进行开挖验证,验证结果和非接触式磁检测技术结论一致,证明了非接触式磁检测技术是检测铁磁材料应力集中的有效手段。     

磁记忆无损检测变送器的研制

通过采用磁敏传感器和二级放大电路研制了磁记忆无损检测变送器．并对该变送器进行了实验测试。实验结果表明该变送器能有效检测铁磁构件的应力集中以及构件的早期缺陷；磁记忆检测是对在役铁磁性部件进行早期缺陷诊断的有效手段。     

焊接缺陷早期探伤诊断的新方法

随着无损检测技术的不断发展,对金属构件进行早期的探伤诊断成为无损检测领域的一个新的研究热点。金属磁记忆检测方法是利用铁磁物质的磁机械效应,通过检测金属构件的漏磁场强度来确定应力集中部位,并根据应力集中进一步确定焊接缺陷的一种无损检测手段。与其它无损检测方法相比它最大的优点在于能够早期“预言”容易产生缺陷的位置并且直接利用地磁场进行检测而无须对构件进行另外的磁化。简要介绍了金属磁记忆检测方法的研究现状、原理、设备及其发展前景。     

基于磁记忆的导管架平台关键构件预检测研究

随着服役年限的增加,导管架海洋平台结构将产生缺陷和损伤。金属磁记忆技术可实现对铁磁性金属构件内部应力集中区的检测,因此可用于对导管架平台结构的应力集中检测。在介绍金属磁记忆检测机理后,将该技术应用到导管架平台结构预检测上,并以CEP导管架平台上部组块为对象开展了应力集中检测。经与超声检测结果对比,验证了金属磁记忆技术在导管架平台结构检测的适用性。研究结果表明,金属磁记忆检测能快速准确地对平台结构进行应力集中检测,其检测结果可为平台年检计划的制定提供依据和参考。     

基于小波变换的套管金属磁记忆检测信号处理

套管受到非均匀载荷的作用易产生塑性变形,在应力集中区,易造成套管弯曲、变形或错断,用金属磁记忆技术可有效判断套管应力集中区域.对于含有噪声非平稳性的井下磁记忆信号,把指数小波去噪技术和希尔伯特(Hilbert)变换应用到了磁记忆的信号分析中.基于信号与噪声在小波分析中不同尺度的传播特性,利用小波非线性滤波方法消除了噪声、提高了信噪比.同时利用Hilbert变换得到磁记忆信号的包络线,从而有效提取了特征量.     

钻杆缺陷部位裂纹扩展磁记忆检测试验研究

介绍了金属磁记忆检测的原理、试验方案和试验步骤,并对试验结果进行了分析。试验研究表明,金属磁记忆检测技术可以较好地检测铁磁性构件的隐形损伤,准确、可靠地检测出铁磁构件以应力集中为特征的危险部位,实现构件的早期损伤诊断。     

金属磁记忆技术在埋地金属管道应力集中区检测中的应用

在埋地金属管道检测中,非开挖状态下如何检测应力集中区是一个亟需解决的问题。金属磁记忆技术可以检测地磁场作用下的埋地金属管道应力集中区,通过分析检测到的管道表面磁场法向分量及其梯度值可确定应力集中区位置。利用TSC-4M金属磁记忆检测仪分别对位于小区占压、林地和穿跨越区域的埋地管道进行了应力检测,管道应力集中区检测结果与开挖验证结果相符。检测结果表明,金属磁记忆检测技术可以在非开挖状态下进行埋地金属管道应力集中区检测,能够对管道进行早期诊断,检测结果准确可靠。     

基于磁记忆检测的应力集中程度分级试验研究及其在钻机评估中的应用

金属磁记忆检测是一项新型无损检测技术,是检测铁磁构件中应力集中缺陷的有效手段,但在实际检测评价中存在应力集中程度的分级问题.在论述磁记忆检测技术原理及特征参数的基础上,通过对45#钢和Q345#钢的疲劳试验磁记忆检测数据的分析,指出磁记忆特征参数可以作为构件应力集中程度的判据,并给出了这2种材料应力集中程度的分级结果.在钻机安全评估中的成功应用表明,将磁记忆检测特征参数作为评估应力集中程度的判据是合理的,但具体分级数值范围依赖疲劳试验确定.     

磁记忆法检测井下金属套管应力的实验研究

依据铁磁材料的磁致伸缩方程,推导出磁记忆方程,并进一步解释了磁记忆效应,阐明了应力与地磁场的作用。通过大量的套管加力检测实验,发现套管所受应力与磁记忆检测信息间具有良好的对应关系,磁记忆检测方法可以分级评价套管的应力状况。     

井下金属套管应力磁记忆检测信号的处理

由于地质和工程方面的原因,井下套管受到非均匀载荷的作用易产生塑性变形.用金属磁记忆检测技术可有效判断套管的应力集中区域,为套管损坏进行早期诊断.井下的干扰和噪声对金属磁记忆检测数据影响很大.因此,磁记忆信号的处理与分析技术是磁记忆法检测与评价井下金属套管应力的技术关键与难点.在实际检测中,磁记忆信号属于随机信号、不具有平稳性,宜采用小波技术分析磁记忆信号.该文介绍了在磁记忆信号定量分析中开发的小波消噪信号处理方法,采用Db4小波函数、分解层数4层及其信号数字滤波、信号反演等相关技术,该方法有效地消除了各种噪声的干扰,依据处理后的磁记忆信号可精确分析判断套管的受力位置.     

页岩膨胀应变及固井质量对套管变形的影响研究

威荣地区页岩气井套管变形问题突出,但目前引发该区域套管变形的机理尚不明确。该文基于页岩理化性质,分析了页岩膨胀应变对套管应力的影响,研究了考虑页岩膨胀应变条件下的固井质量与套管变形的关系。研究表明:威荣地区页岩呈硬脆性,力学强度高,水化后强度变化不明显;页岩膨胀应变及固井质量的综合作用对套管应力有明显影响,当水泥环缺失及存在微环隙时,能为膨胀应力提供足够的释放空间,降低套管应力,当膨胀应力不能被充分释放时,需尽量保证井筒组合体结构的完整性。高密度射孔对膨胀应力的释放具有积极效果,在合理的射孔参数条件下开展高密度射孔作业是预防套管变形的有效措施之一。该研究为同类页岩气藏套管变形机理研究提供了参考。     

磁记忆检测技术在射孔套管安全评价中的应用

在分析套管损坏机理的基础上,采用合理的检测手段对油层套管的损坏情况进行检测,对油田企业采取有效的预防措施,延长套管使用寿命具有重要意义。对磁记忆信号和套管炮眼形状的定量关系进行了探索,并将磁记忆检测方法用于井下套管的检测中,提出了基于磁记忆检测技术的套管安全评价流程,得到了不同孔径炮眼与磁记忆检测信号的对应关系。运用米泽斯屈服条件对射孔段套管的强度进行了分析评价,在模拟套管内部全掏空的情况下,测试段套管最大等效应力值小于其屈服强度,依然满足生产要求,但由于孔边存在应力集中现象,套管的安全状态受到了很大影响。     

大情字油田套管损坏机理认识及防控对策

吉林油田乾安地区目前已进入开发中后期,水井套管损坏现象突出,严重影响了油田注水开发效果。因此以乾安地区大情字油田为研究对象,分析了套损形态特征及套损分布统计规律,开展了套损段岩石物理力学性质实验研究,并进行了地应力及其它各类套损影响因素数模分析。研究结果表明,该地区套损主控因素为注水后泥岩吸水软化,套管周围形成椭圆形分布的非均匀地应力外载,导致套管抗挤强度大幅度降低。最后提出了针对性的套损防控技术对策。     

钻具接头应力磁记忆检测试验研究

钻具螺纹疲劳应力集中区域容易发生突然断裂。通过钻具接头试样拉伸磁记忆检测试验,分析试样在不同拉应力条件下的磁记忆信号变化规律及原因,采用区域积分面积-应力关系曲线方法分析试样拉伸过程磁记忆信号特征规律。研究结果表明:磁记忆检测方法可以有效地判定钻具接头疲劳应力状态。为磁记忆检测技术在钻具接头应力状态评价的应用提供依据。     

采用随钻扩眼技术提高海相气藏盐岩夹层套管服役的安全性

随着以南方海相碳酸盐岩储层为主要勘探目标的中国石油工业二次创业的展开,气井服役套管全寿命期内的完整性管理必将成为长期、高效开采海相气藏资源过程中一个不可回避的难点。为此,基于四川盆地川东地区三叠系现场地质资料和岩心蠕变试验数据建立了套管、水泥环和盐岩夹层耦合三维力学模型,耦合应力场、温度场及非线性蠕变,研究了深部海相气藏盐岩夹层服役套管的安全性变化规律;提出了采用随钻扩眼技术提高海相气藏盐岩夹层服役套管安全性的新思路、基于附加载荷和等效抵抗强度的扩眼尺寸设计方法,以及海相气藏盐岩夹层服役套管剩余强度和剩余寿命的定量预测方法,研究了扩眼对套管服役安全性的影响情况。结果表明:(1)扩眼可增大服役套管的剩余强度,扩眼率40%时的完整套管剩余强度为无扩眼时的1.57倍,且在一定程度上能改善腐蚀套管应力集中的状况;(2)套管设计服役寿命越长,扩眼对提高服役套管安全性的贡献就越明显。该研究成果可为海相气藏井服役套管全寿命期内的完整性管理提供新的思路及定量决策依据。     

注汽工艺管柱对热采井套损的影响

针对多轮次蒸汽吞吐的情况下 ,胜利油田热采区块套损井数逐年增多的问题 ,分析了不同隔热性能的隔热管对套管温度、热应力分布的影响 ,表明提高隔热管的隔热性能可有效降低套管温度和热应力 ;对隔热管接箍区和封隔器附近套管的温度和热应力进行了计算分析 ,发现在这两个区域套管壁的温度和热应力均大大高于管体区平均值 ,该段套管容易损坏。在此基础上 ,提出采用新型注汽工艺管柱结构、采用高真空隔热油管和改进接箍结构等防止套损技术措施