一种基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器及检测方法与流程

本发明属于石油测井，具体涉及一种基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器及检测方法。

背景技术：

1、在油气开发过程中，井下套管受高温高压地质活动、化学腐蚀和修井作业等因素的影响出现套管变形、裂断和内外壁腐蚀等套损问题，不仅影响油井寿命和开发效率，也使开发生产成本不断增加，影响油田开发的质量和效益。因此，开展油井套管损伤检测对于保证油井安全、环保、高效地开发，延长油田开发寿命具有重要作用。

2、电磁法套损检测技术主要包括磁测厚和电磁探伤两种类型。前者通过远场涡流在不同井筒套管壁厚的传播时间的差异来识别套管的井筒情况，对于多层套管的井筒识别能力较弱；后者使用瞬变电磁法(tem)来进行检测，通过测量井下套管的电磁参数如电导性、电磁性和介电常数等，研究井下完整套管和井筒套管的电场和磁场空间分布规律和感应涡流衰减的时间特性，分析出套管井筒的大小和类型信息。电磁探伤技术是一种无接触式检测方法，其对复杂井下环境具有一定的检测适应性和套管损伤检测能力。然而，随着油田作业对套管井筒的分辨率需求的增加，对于环境结构复杂的井况，上述检测方法的探测精度和周向分辨率无法满足测井反演解释质量要求。

3、由于瞬变电磁法具有穿透能力强、对低阻体敏感、探测范围可控和探测信息丰富等优点，近年来得到迅速发展。在瞬变电磁法井下套管井筒检测领域形成了多种商用化仪器。然而，由于井下仪器空间结构所限，其横向探头少，磁场分布区域小，探测能范围不宽，井下套损检测位置及方位分辨能力差。

4、为了在获得方位信息的同时还能保证探测性能，西安石油大学针对横向探头的缺点，提出一种阵列偏心阵列结构，该结构提升了探头使用灵活性，能够在一定程度上提升仪器分辨率，然而，高分辨率要求使得仪器的长度大幅增加，仪器制造工艺复杂，引线加长干扰增大，信噪比降低，这种以传统磁芯绕线探头为主的信号接收系统难以提升仪器性能。针对上述问题，中国专利cn201921496802提出了阵列式探头，利用不同方向及数量的探头组合形成阵列，以提升探测分辨率。尽管这些方法能够在一定程度上提高井下瞬变电磁探测的纵向分辨率，但仪器探测的方位分辨率仍然不高，不能高精度地有效检测与定位套管损伤的相对方位。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器及检测方法，通过将体积小、测量精度高且对z轴分量敏感的tmr传感器绕发射探头排成一圈，构成环形阵列分布，使每个tmr传感器对不同的检测扇区检测。这种环形阵列结构既可以提高tmr传感器的探测范围和检测灵敏度，也可以提高被测信号的测量精度和稳定性。通过高精度dsp数据采集电路设计，提高仪器检测精度。通过探测信息的精准识别和处理方法，提高套损检测的周向分辨率及相对方位分辨率。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提供了一种基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器，包括组合探测臂，

4、所述组合探测臂由若干个单节探测臂从上至下依次连接而成，所述组合探测臂上设置有组合探测臂传感器，所述组合探测臂传感器由所述单节探测臂的内部阵列水平排列设置的若干个单臂探测臂传感器组成；所述组合探测臂传感器能够将井下套管周向扇区等分成36份，相邻的所述组合探测臂传感器的中心间隔均为10度。

5、本发明进一步，所述单节探测臂包括单臂探测臂传感器、探测支臂、tmr固定凹槽、不锈钢空心管；所述单臂探测臂传感器设置在探测支臂上，所述探测支臂设置在tmr固定凹槽内，所述tmr固定凹槽开设在不锈钢空心管上。

6、本发明进一步，所述单节探测臂上设置的单臂探测臂传感器呈环形阵列排布，相邻的所述单臂探测臂传感器之间的中心间隔均为40度。

7、本发明进一步，还包括仪器电路筒腔体，所述仪器电路筒腔体用于设置信号采集电路模块。

8、本发明进一步，所述仪器电路筒腔体的腔体承压为140mpa。

9、本发明进一步，所述信号采集电路模块包括依次连接的差分放大电路、扫描采样电路模块、a/d模数转换模块、dsp处理器、电缆传输通讯模块。

10、本发明进一步，还包括扶正器，所述扶正器设置在组合探测臂的两端。

11、本发明提供了一种基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器的检测方法，包括以下步骤：

12、s1：获取传感器阵列数据，后经过差分放大电路以及电缆传输通讯模块将井下仪器检测信号传输至地面系统的上位机进行数据存储后进行数据预处理，得到预处理后的数据；

13、s2：将预处理后的数据整合绘制三维图得到套损检测成像图。

14、本发明进一步，所述s1中，所述获取传感器阵列数据的过程为：将套损检测仪器上提测井时，套损检测仪器中的组合探测臂传感器扫描探测所对应的检测扇区的套损信号，获得传感器阵列数据。

15、本发明进一步，所述s1中，所述数据预处理的过程为将存储数据进行数据校正以及数据格式转换；所述s2中，所述数据整合的过程为将数据插值归一化。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明提供一种基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器，所述仪器基于隧道式磁阻tmr传感器阵列排布，增设4层36个环形分布的tmr扇区检测传感器阵列，设计高精度的数据采集电路系统,提高了仪器的方位分辨率和检测精度。通过将体积小、测量精度高且对z轴分量敏感的tmr传感器绕发射探头排成一圈，构成环形阵列分布，使每个tmr传感器对不同的检测扇区检测。这种环形阵列结构既可以提高tmr传感器的探测范围和检测灵敏度，也可以提高被测信号的测量精度和稳定性。

18、本发明提供一种基于隧道式磁阻传感器的套损检测方法，采用独立的前置放大单元电路，减少了道间的干扰，提高了检测的信噪比，对于提高套损检测的周向分辨率及相对方位分辨率具有积极效果，然后通过高精度dsp数据采集电路设计，提高仪器检测精度。通过套损检测阵列的三维成像方法，精准识别和处理探测信息，精准识别探测信息和处理，能够提高套损检测的周向分辨率及相对方位分辨率，其检测结果形象直观，所述方法提高了套损检测方位分辨率的处理解释精度。

技术特征：

1.一种基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器，其特征在于，包括组合探测臂(2)，

2.根据权利要求1所述的基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器，其特征在于，所述单节探测臂(9)包括单臂探测臂传感器(13)、探测支臂(10)、tmr固定凹槽(11)、不锈钢空心管(12)；所述单臂探测臂传感器(13)设置在探测支臂(10)上，所述探测支臂(10)设置在tmr固定凹槽(11)内，所述tmr固定凹槽(11)开设在不锈钢空心管(12)上。

3.根据权利要求1所述的基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器，其特征在于，所述单节探测臂(9)上设置的单臂探测臂传感器(13)呈环形阵列排布，相邻的所述单臂探测臂传感器(13)之间的中心间隔均为40度。

4.根据权利要求1所述的基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器，其特征在于，还包括仪器电路筒腔体(15)，所述仪器电路筒腔体(15)用于设置信号采集电路模块。

5.根据权利要求4所述的基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器，其特征在于，所述仪器电路筒腔体(15)的腔体承压为140mpa。

6.根据权利要求4所述的基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器，其特征在于，所述信号采集电路模块包括依次连接的差分放大电路(26)、扫描采样电路模块(25)、a/d模数转换模块(19)、dsp处理器(21)、电缆传输通讯模块(3)。

7.根据权利要求1所述的基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器，其特征在于，还包括扶正器，所述扶正器设置在组合探测臂(2)的两端。

8.一种根据权利要求1至6任意一项所述的基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述s1中，所述获取传感器阵列数据的过程为：将套损检测仪器上提测井时，套损检测仪器中的组合探测臂传感器(14)扫描探测所对应的检测扇区的套损信号，获得传感器阵列数据。

10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述s1中，所述数据预处理的过程为将存储数据进行数据校正以及数据格式转换；所述s2中，所述数据整合的过程为将数据插值归一化。

技术总结本发明公开了一种基于隧道式磁阻传感器的套损检测仪器及检测方法，属于石油测井技术领域。所述检测仪器包括组合探测臂，所述组合探测臂由若干个单节探测臂从上至下依次连接而成，所述组合探测臂上设置有组合探测臂传感器，所述组合探测臂传感器由所述单节探测臂的内部阵列水平排列设置的若干个单臂探测臂传感器组成；所述组合探测臂传感器能够将井下套管周向扇区等分成36份，相邻的所述组合探测臂传感器的中心间隔均为10度。套损检测方法，包括以下步骤：获取传感器阵列数据，后经过差分放大电路以及电缆传输通讯模块将检测信号传输至上位机进行数据存储后进行预处理，得到预处理数据；将预处理后的数据整合绘制三维图得到套损检测成像图。技术研发人员：李科,包德洲,陈涛,刘国权,鲁保平,刘杰,童茂松,陈强,秦伟,张杰,孙玲受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20