油田井下套管受力状况方位磁记忆测井技术研究

刘贵文

（大庆油田有限责任公司第五采油厂作业大队 黑龙江大庆 163500）

随着我国经济的腾飞，作为在国民经济中占重要地位的石油产业也快速发展了起来，在全国各油田陆续得到开发的同时，各种油井套管出现损坏的速度也日趋上升，严重影响着油田开采的可持续发展。井下复杂的环境对套损的检测提出了更高的技术要求，为了预测套管的异常应力集中区，方位磁记忆检测技术开始应用到油田井下套管检测中。它的应用不仅为套损原因分析提供了力源方位信息，也更适用于井下高温、干扰多的环境。方位磁记忆检测技术的研制进一步提高了我国油田井下套损检测技术水平，对我国的石油产业的发展产生了重大的影响。

一、油田井下套损分析

套管出现损坏的井，按照性质和程度来分可分为：一是套管错段井，主要是由于受到强大的压力，导致套管在水平方向上错段，断开处附近弯曲变形程度超过了套管的塑性程度；二是套管变形井，套管的变形刚好处在套管的塑性范围类；三是套管破漏井，由于腐蚀、射孔或套管自身缺陷或寿命到期等情况下出现的套管破漏。

套管损坏会给油田生产带来诸多不便，导致油田注采井网布局不合理，影响开发效果，经济效益变差。要保护套管，延长其使用寿命，就必须采取有效的治理措施，从井网布置、完井等各个方面做好预防工作。

二、磁记忆检测仪原理

金属磁记忆检测技术(MMMT)是迄今为止对铁磁构件内部损伤进行早期诊断唯一可行的无损检测新技术，其主要优点是能对存在于铁磁性材料中的应力集中区域进行检测，实现对材料结构损伤的早期探测与诊断，准确地评价设备的安全性能，对防止事故的产生具有极其重大意义。

铁磁性金属在受到工作负荷时，由于受地磁场和载荷的共同作用，其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，并在未变形、变形集中区以及应力区形成最大的漏磁场的变化，即所谓的金属磁记忆场。根据这一原理制作的检测仪器，通过记录金属表面的磁场分布情况，可以对金属构件的应力集中程度以及是否存在缺陷等情况进行诊断。

三、方位陀螺测井仪原理

方位陀螺测井仪是利用陀螺具有保持空间方向的不变性，即恒向性来测量油井井斜方位角的测斜仪器。其主要部件是一个具有三向自由度的陀螺，转速很高，不管整个仪器如何运动，陀螺轴的方向始终保持不变。它可以利用陀螺高速旋转和不受磁性干扰的特点，在套管内进行井斜方位角的测量，也可在有磁环境内进行单点定向测量。通过陀螺测井仪，可以知晓井眼的真实轨迹，描述出真实井位，帮助挖掘出油井剩余油，为油田增产提供参考依据。

四、方位磁记忆技术在套损检测中的应用

磁记忆检测技术是不需要专门的磁化设备的，其成本低，操作简单，检测灵敏度高，能够准确地辨别和定位微小缺陷。也不受套管污垢以及结蜡的影响，在气体或液体中都可进行检测，能准确地显示出金属构架应力集中区域，对金属构件早期损伤进行检测。

磁记忆与裂纹宽度具有一定的关系，沿着裂纹的方向，当裂纹宽度增加时，漏磁场的值也随着增加，当裂纹宽度从大到小时，漏磁场的值不是立即减小，而是先继续增大，再减小，并不按原路线返回。磁记忆测井技术中，应力产生的磁记忆信号是十分微弱的，传感器检测输出信号的幅度很低，同时输出信号中又有低高频成分、热噪声等输出引起的直流量，因此磁记忆硬件中，必须对它进行滤波、放大、隔离等处理。当油井套管所受压力增大时，磁记忆响应的峰值也呈上升的关系，因此，可以通过磁记忆峰值的情况，对套管异常受力的分布状况进行检测。

结束语：随着经济技术的发展，全国各油田陆续得到开发，套管损坏对油田安全生产的影响也日益增大，而方位磁记忆检测技术则实现了油田井下套管的受力状况和受力方位的检测，为金属套管外磁性物质位置及方位探测提供了技术手段，直接提高了油田开发与生产的安全性，对我国石油产业的发展产生了重大的意义。本研究分析了油田井下套管受损的原因，对磁记忆检测仪和方位陀螺检测仪的工作原理作出了说明，以此来论述方位磁记忆检测技术在测井技术中的应用成果，希望我国的石油产业经济能够实现稳定、健康、可持续地发展。

[1]沈鹏征.套管损伤情况电磁检测技术研究[D].西安石油大学，2013.

[2]赵琳.金属套管腐蚀检测方法与技术研究[D].西安石油大学,2013.

[3]刘青昕，张友明，王灿松等.油田井下套管状况受力状况方位磁记忆测井技术[C].全球华人无损检测高峰论坛论文集，2011，3（4）：475-480.