用磁记忆检测技术预测井下套管故障

复杂断块油气田的套损井，有近70％是由于地质因素和工程因素造成的。这些因素使套管受到非均匀载荷的作用产生塑性变形。套管承受力而失去平衡，该失衡点为应力集中区，易造成套管弯曲、变形或错断。研究发现．铁磁部件在应力集中部位将发生自然磁化，这种磁化具有不可逆性。这一现象称为磁记忆现象。利用铁磁材料的磁记忆性，研制井下在役套管检测系统。这一检测系统可以快速、准确地检测在役套管的应力集中区所产生的磁记忆信号，从而可快速、准确地判断套管的应力集中区状况。     

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.     

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.     

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。     

基于磁记忆检测方法的虚拟仪器研究

金属磁记忆无损检测技术是一项新兴和科学的无损检测方法,与其他无损检测技术相比,具有更便利、更准确和更可靠的优势。针对该检测方法的特性,开发研究一套虚拟仪器,对铁磁构件的磁记忆信号进行采集,采用小波变化对信号进行去噪分析。实现了离线或在线检测与诊断,可有效判断出试件应力集中部位,找出应力集中点的位置。     

基于改进型小波阈值的输油管道磁记忆信号降噪方法

利用金属磁记忆检测方法对输油管道进行早期诊断时,磁记忆检测信号常常被各种噪声源污染,极大地降低缺陷信号可检测性。在传统软、硬阈值降噪方法基础上,根据磁记忆检测信号的特点,提出了一种改进小波阈值函数与自适应阈值相结合的方法,选用Daubechies小波作为小波函数,分解级数为4层,采用自适应方法计算阈值。用新型漏磁/磁记忆检测仪进行了算法验证,将改进降噪方法应用于磁记忆检测信号的降噪处理。与传统软、硬阈值降噪算法相比,新算法克服了软阈值信号失真和硬阈值不连续、振荡等缺点,提高了重建信号的信噪比,降低了均方根误差值,有效地消除了信号噪声,为正确判断输油管道的应力集中位置及早期诊断提供了理论依据。     

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。     

HMC1022磁阻传感器在磁记忆检测中的应用

金属磁记忆检测是利用磁记忆效应对铁磁性材料的应力集中区进行无损检测的新方法.磁记忆信号非常微弱,磁敏传感器的选择十分重要.文章介绍了一种新型的霍尼韦尔磁阻传感器HMC1022,它具有高灵敏度、高分辨率、抗干扰能力强的特点.通过在磁记忆检测方面的应用实验,证明可完全满足金属磁记忆检测的需要.     

钻具螺纹应力检测及评价软件开发与应用

钻具在服役过程中长期受到复杂载荷作用,其接头螺纹根部易产生疲劳裂纹。金属磁记忆检测技术可有效判断接头螺纹的应力集中区域,为钻具损坏做早期诊断。为此,在研制钻具螺纹应力检测系统的基础上,开发了应力检测评价软件。该软件包括数据采集模块、数据处理模块、智能分析模块和结果输出模块等4大功能模块。对这4大模块做了详细介绍,并给出了检测评价软件流程图。现场应用情况表明,该软件能实现钻具接头螺纹区域应力集中或缺陷的有效检测。     

45号钢带孔板件磁记忆检测试验研究

研究了带单个圆孔的45号钢板状试件在拉伸载荷作用下的磁记忆信号变化规律,并使用TSC-1M-4应力集中磁检测仪,对试件在不同应力阶段进行了检测和数据分析。结果表明:磁记忆检测信号特征参量的变化规律能准确地表征试件应力集中区域位置,是检测板状材料应力集中程度的有效方法。     

焊缝残余应力磁记忆检测系统的设计及应用

设计了焊缝残余应力磁记忆检测分析软件系统及便携式硬件系统。该系统可以实现焊缝残余应力的现场检测,并可以将数据输出到计算机上作进一步分析评价,根据数据曲线所表征出来的特性趋势来分析评价焊缝残余应力的分布状况。实际检测结果表明,磁记忆检测结果与X射线检测结果一致,验证了磁记忆检测结果的正确性。     

基于模糊核支持向量机的管道磁记忆检测缺陷识别

针对金属磁记忆检测管道缺陷判定准则的局限性,通过构造基于梯形模糊数的最大、最小贴近度的模糊核函数,提出了一种基于模糊核支持向量机的缺陷识别方法。通过构建识别函数,将管道状态划分为应力集中、微观缺陷和宏观缺陷3个等级。通过比较未形成缺陷的应力集中区域与微裂纹缺陷的特征,构造了五维支持向量机输入特征向量：小波包频带能量增量、修正傅里叶系数、区域信号的峰峰值、信号的检测切向梯度和检测法向梯度。通过实验设计,对采集的磁记忆信号进行特征提取和缺陷识别。与传统线性核与多项式核识别结果进行比较,分析表明该方法能够有效识别管道缺陷,为金属磁记忆技术精确测定管道缺陷提供了一种新方法。     

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。     

套管损伤磁记忆检测信号的量化识别方法

基于所开展的套管损伤磁记忆损伤判据试验研究成果,对套管损伤的量化识别方法进行了研究。在介绍套管损伤磁记忆信号三维图像重构机理的基础上,借助层间匹配和插值处理,并引入权重,修正插值数据,提高了缺陷重构的精度,同时用HSV彩色空间实现了缺陷图像的显示。通过对局部缺陷处信号的二次重构和对缺陷区域二维断层轮廓信号的分析,确定了缺陷长度、宽度和深度,获得了套管缺陷的表面轮廓,达到了对缺陷可视化识别的目的。应用研制的套管损伤磁记忆检测装置对射孔套管进行三维图像重构和缺陷识别,验证了装置的可靠性。     

存储式测井仪中接箍信号测量方法探讨

在测井过程通过磁定位器检测出油、套管接箍连续剖面曲线 ,可确定下井仪器的精确位置 ,针对磁定位器检出的油、套管接箍信号的特点 ,讨论了存储式测井仪对接箍信号的测量及存储方法。预先在存储式仪器井下单片机程序中设计一个接箍信号数学模型 ,利用信号波形识别方法测量和采集接箍信号 ,只有与接箍信号模型相匹配的测量信号方视为有效接箍信号存储下来 ,与模型不匹配的信号作为无用信号 ,不予采集 ,这样可节省大量数据存储空间。提出通过分析相邻两组测量数组的相关性 ,仅提取增量的方法 ,减少冗余信息来达到压缩数据的目的 ,接箍信号增量信息还可与其它测量参数的增量信息一起编码存储 ,将更能节省存储空间。