油田套管超声探伤技术研究.pdf

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2013年第4期
油田套管超声探伤技术研究
卢立维(中石化胜利油田分公司物资供应处物资检验所山东东营2570
摘要:在石油开采过程中,需要用到大量的套管,套管是油井生产重要材料。近年来随着油田油井数量的增多,使
用套管数量也在不断的增加。油田套管的质量缺陷会影啊到油田的正常牛产,严重的会给油田带来巨大的经济损失
文中通过调研分析,研究了套管超声波探伤的原理方法,并且研究了一种新型的超声波复合探头技术。通过研究对于
提高油田套管的探伤质量其有重要的意义。
关鍵词:油田套管超声波探伤探头精度
套管在石油开采中发挥着巨大的作用,由于套管在制造时超声波探头检测的范围要相对的小一些,为了能够保证超声波
经常会出现部分疏松或者有杂质的现象,容易引起套管内部裂探伤能够完全的监测整个套管表而,需要将套管不断的旋转,该
纹和孔隙的产生,在使用的过程中容易发生安全事故。因此需要方法的使用需要配备相应的机械设备。局部水浸超声探测探伤
加强油?套管的檢測技术研究,超声波檢测是目前常用的套管术指的是将待监测的套管一部分放入到水中,再把超声波探
检测方法之一,超声波检測技术利用超声波的反射和折射等特头放到水中或者部分放到水中,这种方式可以节约大量的水资
性可以实现套管损伤的监测,超声波探伤技术以其应用范闱大、源,而且在探伤的过程中,套管放到水中的时间较短,减少了套
精度高、费用低、操作简单、安全等优点,已经被普遍的应用各个管在水中的浸泡时间。这种方式也是利用水作为耦合剂,超声波
行业部件的探伤
在水中传输时能量会衰减,所以该方法也不能一次完全的将套
1.套管超声波探伤方法硏究
管整个表檢査完,需要一定的机械装置來辅助移动和转动套
套管超声波探伤技术是利用超声波在传输过程中的反射和管。
折射规律米进行探伤的,当超声波传输到套管表面时,在套管的
2.新型套管超声探伤复合探头技术研究
表层会发生超声波的折射和反射现象,超声波的折射和反射规
在套管超声波探伤的过程中,套管的探伤速率是探头设计
律和光的折射反射规律一致,当超卢波折射到套管内部时,就会的重要参数,在利用自动套管超卢探伤技术中,通常情况下采用
在套管内壁和外壁之间来回的反射。套管内部如果出现裂纹和的是螺旋式前进方式,通过研究可以得到,探头的探伤速度和探
孔隙,这些裂纹和孔隙可以作为一个新的波源,波源反射的超声伤的螺旋间距以炇探头的檢测范固有关,在探伤的过程中,探头
波将会被超声波接受探头接受。如果套管内部没有损坏,探头则在横向上的探伤面积和纵向的探伤而积不同,探头在横向上的
接收不到相应的反射波。通过对探头接受到的回波信号分析,可监测面积要比纵向上的监测面积要大,在本设计中探头的横向
以确定套管内部损坏程度的大小。横向超声波探伤技术,主要用监测范同为纵向的监测范的两倍,这样可以提高套管超声探
来探伤套管的横向损坏,通过将探头对准套管的中心,在套管的伤的效率。超声波探头的探测范围和探头的形状也有很大关系,
上部以一定的角度,利用超声波发射探头向套管表面发射超声我们改变了探头品片的参数,提高了探头的探测范围,将现有的
波,超声波会在套管内外壁之间米回的反射,通过对每个点发射探头晶片分成的两部分,将其对称的放置。套管超声探伤探头的
波信号的强弱分析,就可以判断出该位置套管是否发生损坏。同频率和套管的组成、制造工艺、探头结构参数等有关,因此需要
时还可以确定在横向方向上套管内部损坏程度的大小。纵向超综合考虑影响探头频率的各种因素。在使用焦点探头时,探头的
声波探伤技术主要是用米探测套管内部圆周方向的套管损伤,频率增加,会导敛超声波東焦距的减小,这样可以提高薄壁套管
该方法在套管圆周截面上,超声波探头和套管截面存在一定的的检测精度,对于厚壁的套管探測的精度要相对降低。而且当探
角度,超卢波发射探头在套管的上部发射超卢波,超声波会在套头的焦距减小时,探伤的速度也会相成的减小。因此不能盲目的
管截面方向上,在套管的内外壁之间来回的反射,由于截面形状増加超声波探伤探头的频率,要根据实际条件确定合适的探头
因素的限制,探头发射的超声波会被探头接受一部分,其余大部频率,本设计采用的探头频率为四兆赫兹。超声波在人射到套管
分还是入射到套管内部中。接触式超声波套管探伤技术主要指表面时,一部分的超声波会反射到水中,另外一部分的超声波会
的是将测量探头自接和套管接触,这种方式可以保证探头和套折射到套管中,当超声波以不同的角度人射时,折射后套管中的
管良好的连接,在探头的设计中要保证探头和套管的良好接触,折射波也不同,通过实验可以得到当超声波的折射角为四十度
需要根据套的曲率半径来设计相应曲率半径的探头,从而保时,超声波的透射能量最高,因此选择该角度相对应的入射角为
证探头和套管表而良好的耦合,同时在套管和探头之间要涂抹20°。
相应的超声波耦合剂。这种探头和套管直接接触的方式,超声波
3结束语
的能量损失小,因此监测的范围相对大一些。但是该方法在操作
油田套管的探伤是保证套管质量,减少油气生.产事故的有
的过程中,受到人为操作方式限制,超声波入射套管方式差别较效途径,因此需要加强油田套管超声探伤技术研究,文章研究了
大,造成了套管内超声波各种波形的混杂,从而降低了超声波探套管超声探伤技术的原理方法,并且提出了一种新型的超声波
伤的精度。套管的半径越小,这种现象越明显,因此该类型的探探伤探头技术,确定了该套管超声探头的关键参数。通过研究提
伤方法不适合小直径的套管探伤。水浸法超声波探測技术的探高了油回套管探伤的精度,对于促进油田的安全稳定生产具有
头和套管不直接接触,而是利用水作为套管和探头的耦合剂,在
定的意义。
探测的过程中,将套管浸到水中。该技术可以避免探头和套管的
参考文献
直接接触,从而有效的减少了探头的损坏,同时该方法可以使用
[]沈里亚,超声波探原璆及其应取M]北京:机械工业出
大功率的超声波探头,面且适用于套管的自动化探伤,极大的减版社.,1982
少了套管探伤的时间,提高了探伤的效率。该方法采用的耦合剂
2]朱晓恒.超声探伤技术在无损检中的应用卩现代电子
为水,不需要特殊的耦合剂,使用成本低,因此得到了广泛的应技术,2010
用。但是由于该方法探头和套管不直接接触,超声波在水中传播
时会损耗一定的能量,到达套管的超声波能量不是很高,该技术