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磁記憶檢測(cè)技術(shù)在射孔套管安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

文檔作者：齊立娟樊建春張來(lái)斌溫東孫秉才張廣偉文檔來(lái)源：中國(guó)石油大學(xué)(北京)機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月13日
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石油機(jī)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(cè)技術(shù)在射孔套管安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用
齊立娟 樊建春 張來(lái)斌 溫 東 孫秉才 張廣偉
(中國(guó)石油大學(xué)(北京)機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院)
摘要：在分析套管損壞機(jī)理的基礎(chǔ)上，采用合理的檢測(cè)手段對(duì)油層套管的損壞情況進(jìn)行檢測(cè)，
對(duì)油田企業(yè)采取有效的預(yù)防措施，延長(zhǎng)套管使用壽命具有重要意義。對(duì)磁記憶信號(hào)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(cè)方法用于井下套管的檢測(cè)中，提出了基于磁記憶檢測(cè)
技術(shù)的套管安全評(píng)價(jià)流程，得到了不同孔徑炮眼與磁記憶檢測(cè)信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。運(yùn)用米澤斯屈服
條件對(duì)射孔段套管的強(qiáng)度進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，在模擬套管內(nèi)部全掏空的情況下，測(cè)試段套管最大等
效應(yīng)力值小于其屈服強(qiáng)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(cè)；套管炮眼；安全評(píng)價(jià)；信號(hào)梯度；半峰寬
中圖分類號(hào)：TG115．28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(kāi)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(shí)，由于油井注水壓
力、地層錯(cuò)動(dòng)、斷層活動(dòng)、傾斜地層滑動(dòng)及地質(zhì)運(yùn)
動(dòng)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(jì)，截止到2004年6月，在大慶
基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃“三高氣田井口安全設(shè)備配套與安全評(píng)價(jià)技術(shù)”(2008BAB37B04)。
2012年第40卷第8期 齊立娟等：磁記憶檢測(cè)技術(shù)在射孔套管安全評(píng)價(jià)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(diǎn)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(yè)巖部位，期
間套損井累計(jì)375口， 占這個(gè)時(shí)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(jì)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(jī)
理的基礎(chǔ)上，采用合理的檢測(cè)手段對(duì)油層套管的損
壞情況進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)油田企業(yè)采取有效的預(yù)防措
施，延長(zhǎng)套管使用壽命具有重要意義。
1 基于磁記憶檢測(cè)技術(shù)的套管安全評(píng)
價(jià)流程 。
i-- 一 i
中，得到實(shí)際缺陷的形狀尺寸參數(shù)，最后通過(guò)數(shù)值
模擬獲得套管的服役狀態(tài)，達(dá)到評(píng)價(jià)套管安全狀態(tài)
的目的。
2 套管炮眼與磁記憶信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系
研究
2．1 試驗(yàn)方案
選取材質(zhì)為N80、長(zhǎng)度700 mm、外徑139．7 mm
的標(biāo)準(zhǔn)API套管試樣5個(gè)，分別在其上預(yù)制直徑為
6、8、10、12和14 mm的孑L，每個(gè)直徑的孔分別
有10個(gè)。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(dòng)平臺(tái)上，勻速對(duì)套管試樣進(jìn)行
檢測(cè)。為了消除測(cè)量誤差，每排孑L均測(cè)量3次。
2．2 試驗(yàn)結(jié)果分析
對(duì)測(cè)量得到的磁記憶原始信號(hào)進(jìn)行濾波、梯度
等處理，得到直徑為6 mm孔的磁記憶信號(hào)梯度，
如圖2所示。
。
o
藝
0
璧
鑒一。
套管長(zhǎng)度／mm
圖2 直徑為6 mm孔的信號(hào)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(guò)孑L眼時(shí)，磁記憶
信號(hào)梯度幅值會(huì)突然增大，無(wú)孔眼的區(qū)域信號(hào)較為
平緩。由于加工誤差，直徑為6 mm孔的實(shí)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(hào)圖上是峰寬值略有差異。為
了消除加工誤差，按照公式(1)對(duì)這10個(gè)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(cè)量出每個(gè)孔處磁記憶
信號(hào)梯度值的半峰寬，同樣對(duì)l0個(gè)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(shí)際均值和半峰寬均值，
從而得到磁記憶信號(hào)梯度值半峰寬與孔徑的對(duì)應(yīng)關(guān)
系，如圖3所示。由圖可以看出，實(shí)際孑L徑d與磁
記憶梯度信號(hào)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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