金属套管腐蚀检测方法与技术研究

杨立功

【摘要】在我国的石油行业当中，金属管道可以说是被广泛的运用起来。但是又会时常因为温度的变化以及腐蚀性液体/气体等的因素对金属管道的影响，导致出现金属管道被腐蚀的现象。由于这种现象对油水井的影响过大，这也就导致我们必须及时有效的对套管腐蚀状况进行检测，本文主要对金属管道腐蚀的检测方法进行分析，由此来研究出金属套管在检测方法当中的技术研究。

【关键词】套管腐蚀；检测方法；技术现状

在石油行业当中，金属套管是大多数油田用来固井的工具。但是了解过的人可能都知道，在石油井的井底气温的温度是非常的高的，而且井底的压力大，腐蚀类的气体液体也都比较多，这些在一定程度上都会对金属套管产生一定的影响，这就导致我们不得不对金属套管的腐蚀状况进行及时的检测。那么针对这种现象，国内外都对其研究出了一系列的研究方法。

1.国内研究的检测技术及现状

1.1机械井径测井仪

机械井径测井仪有着非常多的种类，比如说微井径仪、八臂井径仪、两壁井径仪等都是属于机械井径测井仪的。这类方法有优点也有缺点。优点是：能够准确的识别出套管弯曲及错判和利用这种方法以后我们可以从其成像图中准确的观察出变形的主要截面形态。而缺点却又：一、机械井径测井仪所得出来的数据一般存在着很大的误差；二、多臂的井径仪对井眼的要求特别的高，又容易卡堵，而且在一些内径小一点的管道不能进行检测；三、用这种方法所获得的信息量较少；四、精度也比较低。

1.2电磁检测技术

在电磁检测技术当中，一共有四类检测方法：一是磁记忆检测技术；二是漏磁检测技术；三是电磁探伤检测技术；四是远场涡流检测技术。

1.2.1磁记忆检测技术 在磁记忆检测技术方面，齐丽娟和张静等人都在这方面有着较为深入的研究。在她们的研究之下，得出了金属套管射孔眼孔径和磁记忆信号呈近似线性关系。这些研究人员在鉴于我国国内对磁记忆技术还不是十分成熟的情况下，利用了有限元分析软件对金属套管的安全性进行了评比，然后再为此技术中所存在的缺陷提出解决方案。而这种检测方法的优点有：一、不需要配备专门的磁化设备；二、磁记忆检测技术的检测机器灵敏度高，且检测程度深所受提离效应的范围也比较小；三、这种技术可以不受结垢和钻井液的影响，且能够在气体和液体的状况下进行检测；四、该检验技术的设备较为轻便，且成本低；五、能够对金属套管在早期时所受伤害进行检测。而这种检验方法的唯一缺点就是在对定量分析这一方面比较困难。

1.2.2漏磁检测技术 在漏磁检测技术当中，我国以陈金忠为领导的研究团队在这一方面为其建立了金属套管缺陷漏磁检测的硬、软件系统。除此之外，他们还指出我们需要在分析检测结果方面建立一个缺陷样本库，以此可以更好的进行检测。那么这种检测方法的优点则有：一、在实现自动化方面比较方便，而且没有污染，可靠性也高；二、使用这种检测方法可以在检测的过程中实现同时检测内外壁的目标，由此来实现缺陷初量化。但是这种检测技术只能用于在铁磁性的材料上，局限范围较大，而且这种检测方法的精度也比较低，不适合拿这种检测方法去检测闭合型的裂纹。

1.2.3电磁探伤检测技术 在电磁探伤检测技术上，谢荣华对它的研究比较深。他在通过对电磁伤测井上进行的模型试验以及在使用现场的情况进行分析以后，得出电磁探伤检测技术可以正确的检验出金属套管的损伤。而这种技术的优点就在于：一、可以用它来检测油管内多层金属套管的损伤状况，所以一般将它多用于贪官普查方面；二、这种检测方法是不受流体类型以及金属套管内结蜡和污垢的影响的；三、我们可以利用他来检测大面积的金属套管腐蚀的情况。但是这种检测方法的缺点就在于它不能精确的测量出金属套管的椭圆度，只能大略的得出测量油管的和金属套管的内外径的平均值，在准确度这方面有所差异。

1.2.4远场涡流检测技术 在远场涡流检测技术这方面，对其研究有重要贡献的有吴则中等人。他们深入的向我们介绍了远流漩涡的原理以及它的特性。而曲民兴等人则是在对远场涡流检测技术上面研究的同时研制出了一种可以同时将其用于检测油水井的油管以及金属套管的远场涡流探头，更进一步的推动了这一检测技术的发展。那么这种检测技术的优点主要有：一、不会受到金属套管内的介質以及探头的检测速度的影响；二、由于在检测的过程中，机器都不会与金属套管的表层有所接触，所以在检测之后可以不用清洗；三、该检测方法的覆盖面积大，且检测速度也很快；四、这种检测方法所用到的设备轻巧、体积小，具有良好的灵活性。但是同样的这种检测方法的缺点就在于它不能够很好的将内外壁的腐蚀区分开来。

1.3超声成像检测技术

在超声成像检测技术方面，中石油测井公司与华中科技大学一起为其研究出了高性能的测井仪。这种测井仪能够根据超声成像系统的测量原理对金属套管进行测量。而这种检测方法的优点就在于：一、用这种检测方法检测出来的结果都比较直观，而且不会受到人为的干扰，检测结果较为合理；二、该种检测方法中所使用的检测仪器穿透力强，所检测的程度也较深；三、该检测方法的检测对象较为广泛；四、检测结果可以随时调动出来；五、检测成本相对于其它的检测方法来看是比较低的，而且对环境以及人体没有坏处。但是这种检测方式的缺点有：一、如果正在检测的过程中不能保证居中测量，那么则有可能会影响检测仪器的转动以及成像的效果；二、使用该种检测方法需要保证金属套管的表面不能存有积蜡或者是斑点等之类的物体存在，不然会对检测结果有很大的影响。

1.4井下视像检测技术

井下视像检测技术一般被用于在新疆、胜利、大庆等石油地，我们主要将这种检测方式用来对石油井底落物来进行检测以及对金属管道损伤的检测。这种的检测方法的优点主要在于我们在使用这种检测方法进行检测的时候能够在现场直接为检测人员显示井下金属套管的图像，有着检测结果直观以及较高的检测精准度。但是这检测方法的缺点就在于这种检测方法所受到的井下情况的影响比较大，像类似于金属套管表面如果存有结垢、井筒内的液体浑浊都有可能会影响到该检验方法的精准度，所以我们在使用这种方法的时候需要提前对金属管道做相对应的处理。

2.国外研究的检测技术及现状

2.1机械井径测井仪

在国外的机械井径测井仪中有多触点成像仪和成像井径测井仪这两种。多触点成像仪是由斯伦贝谢公司所研发出来的一种检测工具，使用这种检测工具可以对油管以及金属套管的管住进行精细的测量。这种测量仪即使在高度倾斜的套管内也可以保持有效的定心力。而井下视像检测技术则是由贝克休斯公司所研发出来的检测仪器，这种检测仪器主要被我们用来对井下的金属套管状况提高分辨率，它可以被用来识别油气井当中所存在的一些潜在的泄露，能够确定出金属套管的腐蚀以及磨损的具体情况。在成像井径测井仪当中，它的每一个 工具使用都有一系列的表层坚硬的井径仪触臂，这些触臂我们可以将其用来测量一些比较有微小变化的井径，能够准确无误的将检测到的数据清楚地传送到地表来。

2.2电磁检测技术

2.2.1数字电磁测井服务 数字电磁测井服务是贝克休斯用来对多通道的金属套管进行检测的一种检测服务方式。我们使用数字电磁检测技术可以检测出在单根或者是多层的油井管中的金属套管的壁厚变化。当该检测方法的磁场在受到金属套管的厚度以及材料的渗透率的影响，遇到了一个不正常的数据是，该检测方法的检测仪器会在图像中用一条曲线来表达出它所测得的缺陷。

2.2.2垂直测井套管检测 垂直测井套管检测方法也是贝克休斯公司的一种金属套管检测服务，这种检测方法主要是利用漏词测量来对油井管内的金属套管内、外部的腐蚀情况进行检测。一般我们将其分析出来的腐蚀程度分为两种，一种是普通腐蚀，另外一种则是孤立点蚀。我们由此来对金属套管的腐蚀情况来进行分类，在这种检测方式上由于该检测方式需要提供金属套管的内外壁腐蚀的精度来进行指示，这就要求在这种测量方式的服务范围内，金属套管的尺寸必须在244.5mm～558.8mm之间

2.2.3电磁扫描金属套管检测工具 电磁扫描金属套管检测工具是属于斯伦贝谢公司的检测服务工具，该工具的构造中是以远场涡流为原理的。使用电磁扫描金属套管的检测工具可以使我们在检测的过程当中不需要移动井油管，二是可以直接的进行检测，这种工具方式为我们的检测提供了更加简洁的检测方式，节约了不少的时间和成本。

2.3超声检测技术

在国外，他们在超声检测技术这个方面上比我们国内要发达很多，在超声检测技术上，国外有圆周声波扫描仪和超神波套管成像仪。我们使用圆周声波扫描仪可以同时获得金属套管的超声检测结果以及水泥的评价状况，我们可以将圆周声波扫描仪用在多种井下条件操作。在圆周声波扫描仪当中，它的传感器可以作为发射头来使用。而超神波套管成像仪是斯伦贝谢公司对USI设备的改进，该设备的测井速度可以达到914m/h，并且可以承受的住177摄氏度的高温以及138MP的高壓。我们可以用它来检测出内径为114.3到339.7mm的金属套管。这种检测设备在一定程度上提高了回波检测质量，能够通过分析反射信号来得到金属套管当中的套管厚度以及表面状况图像。

3.结束语

通过上文我们可以发现，在对金属套管腐蚀检测方法上来说，国内外的研究方法都仅仅只是集中在超声成像检测、涡流检测以及漏磁检测方面上。虽然说这些检测方法在一定程度上有所帮助，但是这些检测方法在定量分析方面较为困难。当然这几种办法都各有好坏，所以这也就告诉我们要将这几种检测方法结合在一起研究。还有，在国外对油水井当中的金属套管的检测方式以及设备是要高于我国的，这就要求我们还需要像国外学习，吸取他们在这方面的经验。

参考文献

[1]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.

[2]陈颖.油套管损伤磁法检测技术研究[D].南昌航空大学，2012.

[3]彭学文.双层钢管瞬变电磁检测技术研究[D].南昌航空大学，2010.

[4]贾广芬.管道超声无损检测技术的研究与应用[D].青岛科技大学，2011.