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磁記憶檢測技術(shù)在射孔套管安全評價中的應(yīng)用

文檔作者：齊立娟樊建春張來斌溫東孫秉才張廣偉文檔來源：中國石油大學(xué)(北京)機械與儲運工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月13日
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石油機械
CHINAPETROLE UM MACHINERY 2012年第40卷第8期
●鉆井技術(shù)與裝備
磁4E'IZ檢測技術(shù)在射孔套管安全評價中的應(yīng)用
齊立娟 樊建春 張來斌 溫 東 孫秉才 張廣偉
(中國石油大學(xué)(北京)機械與儲運工程學(xué)院)
摘要：在分析套管損壞機理的基礎(chǔ)上，采用合理的檢測手段對油層套管的損壞情況進(jìn)行檢測，
對油田企業(yè)采取有效的預(yù)防措施，延長套管使用壽命具有重要意義。對磁記憶信號和套管炮眼形
狀的定量關(guān)系進(jìn)行了探索，并將磁記憶檢測方法用于井下套管的檢測中，提出了基于磁記憶檢測
技術(shù)的套管安全評價流程，得到了不同孔徑炮眼與磁記憶檢測信號的對應(yīng)關(guān)系。運用米澤斯屈服
條件對射孔段套管的強度進(jìn)行了分析評價，在模擬套管內(nèi)部全掏空的情況下，測試段套管最大等
效應(yīng)力值小于其屈服強度，依然滿足生產(chǎn)要求，但由于孔邊存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，套管的安全狀態(tài)
受到了很大影響。
關(guān)鍵詞：射孔套管；磁記憶檢測；套管炮眼；安全評價；信號梯度；半峰寬
中圖分類號：TG115．28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001—4578(2012)08—0052—04
Application of the M agnetic M emory Testing Technology
in Perforation Casing Safety Assessment
Qi Lijuan Fan Jianchun Zhang Laibin Wen Dong Sun Bingcai Zhang Guangwei
(College of Mechanical，Storage and Transportation Engineering，China University of Petroleum，Beijing)
Abstract：On the basis of analyzing the damage mechanism of casing，adoption of reasonable detection means
to detect the damage of casing is significant to oilfield enterprises’taking effective preventive measures to lengthen
the service life of casing．The quantitative relation of magnetic memory signal and casing perforation shape was ex—
plored and the magnetic memory detection method was used to detect downhole casing．The casing safety assess—
ment procedure was formulated on the basis of magnetic memory detection technology，and the corresponding rela—
tion between perforations of different diameters and magnetic memory detection signals was obtained．The Von Mi—
ses yield condition was adopted to analyze and assess the casing strength of the perforation section．In hollowing the
inside of the simulation casing，the maximum equivalent stress value of the casing of the testing section is less than
its yield strength，satisfying the production requirement．But due to the hole—edge stress concentration，the casing
safety is affected remarkably．
Key words：perforation casing；magnetic memory detection；casing perforation；safety assessment；signal
gradient；half peak width
0 引 言
目前，在石油勘探開發(fā)中，射孔完井是主要的
完井方法，大約占完井總數(shù)的90％ 以上 。射孑L
完井后，套管管體出現(xiàn)孔眼，完整性遭到破壞，管
體抗擠毀能力大大降低。同時，由于油井注水壓
力、地層錯動、斷層活動、傾斜地層滑動及地質(zhì)運
動擠壓等外部載荷的影響，使射孑L套管受到不同程
度的損壞。據(jù)統(tǒng)計，截止到2004年6月，在大慶
基金項目：國家科技支撐計劃“三高氣田井口安全設(shè)備配套與安全評價技術(shù)”(2008BAB37B04)。
2012年第40卷第8期 齊立娟等：磁記憶檢測技術(shù)在射孔套管安全評價中的應(yīng)用
油田的54 484口井中，套損井10 240口， 占總井
數(shù)的18．79％ ，其顯著特點之一是套損部位由非油
層套管逐漸轉(zhuǎn)為油層套管。1991年以前套損的層
位主要發(fā)生在薩I組以上的非油層泥頁巖部位，期
間套損井累計375口， 占這個時期套損井總數(shù)的
53．1％ ，而在1992年至1999年薩I組及其以下油
層部位套損情況日益嚴(yán)重，累計達(dá)278口， 占此期
間套損井的80．8％_2j。因此，在分析套管損壞機
理的基礎(chǔ)上，采用合理的檢測手段對油層套管的損
壞情況進(jìn)行檢測，對油田企業(yè)采取有效的預(yù)防措
施，延長套管使用壽命具有重要意義。
1 基于磁記憶檢測技術(shù)的套管安全評
價流程 。
i-- 一 i
中，得到實際缺陷的形狀尺寸參數(shù)，最后通過數(shù)值
模擬獲得套管的服役狀態(tài)，達(dá)到評價套管安全狀態(tài)
的目的。
2 套管炮眼與磁記憶信號對應(yīng)關(guān)系
研究
2．1 試驗方案
選取材質(zhì)為N80、長度700 mm、外徑139．7 mm
的標(biāo)準(zhǔn)API套管試樣5個，分別在其上預(yù)制直徑為
6、8、10、12和14 mm的孑L，每個直徑的孔分別
有10個。將筆者所在課題組自主研發(fā)的磁記憶傳
感器固定在電控移動平臺上，勻速對套管試樣進(jìn)行
檢測。為了消除測量誤差，每排孑L均測量3次。
2．2 試驗結(jié)果分析
對測量得到的磁記憶原始信號進(jìn)行濾波、梯度
等處理，得到直徑為6 mm孔的磁記憶信號梯度，
如圖2所示。
。
o
藝
0
璧
鑒一。
套管長度／mm
圖2 直徑為6 mm孔的信號梯度
Fig．2 Signal gradient of hole with 6 mm diameter
從圖可以看出，當(dāng)傳感器通過孑L眼時，磁記憶
信號梯度幅值會突然增大，無孔眼的區(qū)域信號較為
平緩。由于加工誤差，直徑為6 mm孔的實際尺寸
為(按圖2上順序從1到10)：6．08、6．10、
6．10、6．00、5．94、6．04、6．06、6．10、6．00 和
6．08 mm，表現(xiàn)在信號圖上是峰寬值略有差異。為
了消除加工誤差，按照公式(1)對這10個值求
取加權(quán)平均值 ，結(jié)果為6．05 ITlm。
． ． ．— —
10
d6=Σd6 ／10 (1)
用ORIGIN軟件在圖上測量出每個孔處磁記憶
信號梯度值的半峰寬，同樣對l0個值求加權(quán)平均
值，得到半峰寬均值為6．53 mm。依次可求得8、
10、12和14 mm炮眼的實際均值和半峰寬均值，
從而得到磁記憶信號梯度值半峰寬與孔徑的對應(yīng)關(guān)
系，如圖3所示。由圖可以看出，實際孑L徑d與磁
記憶梯度信號半峰寬值1／2近似呈線性關(guān)系，其表
達(dá)式為：
d =一0．485 31+1．014 84／／2 (2)

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