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油田油管無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究

文檔作者：楊延泉文檔來(lái)源：勝利油田物資供應(yīng)處物資檢驗(yàn)所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年09月22日
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2013 年第5 期
油田油管無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究
楊延泉（勝利油田物資供應(yīng)處物資檢驗(yàn)所山東東營(yíng)257000）
摘要：在石油的開(kāi)采過(guò)程中，需要用到大量的油管，油管在石油開(kāi)采過(guò)程中發(fā)揮中重要的作用，油管的質(zhì)量直接關(guān)
系到油井能否正常的安全生產(chǎn)。因此需要開(kāi)展油管損傷檢測(cè)技術(shù)研究，特別是油管的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究。文章通
過(guò)研究分析，提出了一種綜合利用渦流法和漏磁法的油管無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，研究了油管無(wú)損測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)和工作原
理。該方法可以有效的提高油田油管檢測(cè)的精度和效率，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了油管無(wú)損檢測(cè)裝置的安全性和有效性。
研究對(duì)于提高油管檢測(cè)的效率和質(zhì)量具有重要的意義。
關(guān)鍵詞：油田油管無(wú)損檢測(cè)裝置工作原理效率精度
油管是原油生產(chǎn)過(guò)程中油氣、注水、筑起等采油采氣作業(yè)的
井下通道，并且能夠被起出和下入、多次使用的鋼柱管。在實(shí)際
采油作業(yè)中，抽油管會(huì)承受拉伸、內(nèi)壓、壓裂、酸化等嚴(yán)苛的作業(yè)
工作環(huán)境。同時(shí)，受高溫高壓的影響，特別是膨脹效應(yīng)、溫度效
應(yīng)、螺旋效應(yīng)和活塞效應(yīng)的作用下，油管經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生各種彎曲，
而抽油管的彎曲將會(huì)導(dǎo)致抽油桿彎曲， 繼而導(dǎo)致油管壁和抽油
桿的自身磨損。抽油管的磨損和斷裂將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)井不出油，造
成生產(chǎn)油井停工停產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)損失巨大。油管的磨損和破裂的嚴(yán)重
后果要求我們必須定期對(duì)油管進(jìn)行檢測(cè)。目前使用最頻繁的檢
測(cè)技術(shù)主要是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)就是指在不損傷材
料和成品的條件下，根據(jù)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常引起的對(duì)光、熱、電
等反應(yīng)的不同， 研究其表面和內(nèi)部是否存在缺陷的一種技術(shù)手
段。通過(guò)無(wú)損檢測(cè)，能夠掌握缺陷與強(qiáng)度的關(guān)系，從而評(píng)價(jià)構(gòu)件
的允許負(fù)荷和剩余壽命，及時(shí)對(duì)油管進(jìn)行修理。目前應(yīng)用于油管
無(wú)損檢測(cè)的方法很多，主要有磁粉探傷法、滲透檢測(cè)法、微波檢
測(cè)法、渦流檢測(cè)法和漏磁檢測(cè)法，本文主要采用渦流檢測(cè)法和漏
磁檢測(cè)法兩種方法來(lái)研究油管無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。通過(guò)無(wú)損
檢測(cè)得到的信號(hào)難免帶有噪聲， 尤其在探頭結(jié)構(gòu)相對(duì)于缺陷形
狀不合理的情況下。因此，需要利用信號(hào)處理方法對(duì)信息進(jìn)行處
理。油管的無(wú)損檢測(cè)和現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)相互結(jié)合應(yīng)用，能夠準(zhǔn)
確的檢測(cè)出油管是否受損以及損傷的情況。
一、油管檢測(cè)的原理
對(duì)油管進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程主要是先將油管洗凈、放入檢測(cè)臺(tái)，
然后將油管螺旋式前進(jìn)穿過(guò)漏磁傳感器，進(jìn)行漏磁檢測(cè)，最后在
經(jīng)過(guò)渦流傳感器，進(jìn)行渦流檢測(cè)。油管在經(jīng)過(guò)漏磁傳感器后，油
管就進(jìn)行了磁化，有利于磁導(dǎo)率變小，這樣能降低對(duì)渦流檢測(cè)的
影響。經(jīng)過(guò)兩種傳感器采集到的信號(hào)，并將信號(hào)做相應(yīng)的處理，
輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，從而確定缺陷的損傷程度。渦流檢測(cè)原
理主要是利用金屬處于變化的磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生渦狀流動(dòng)的電流的
原理進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)金屬管道處于電磁感應(yīng)的下，會(huì)產(chǎn)生渦流，而
渦流的大小、分布與金屬管道的狀況有關(guān)。這樣，根據(jù)渦流的大
小和分布，就能反映出金屬管道的狀態(tài)，進(jìn)而判斷金屬管道是否
存在缺陷。漏磁檢測(cè)原理則是針對(duì)高磁導(dǎo)率的鐵磁性材料被磁
化后，有缺陷的地方磁力線就會(huì)發(fā)生彎曲變形，并且有部分磁力
線會(huì)泄漏出來(lái)，經(jīng)過(guò)磁敏傳感器檢測(cè)該泄漏磁場(chǎng)，從而判斷缺陷
是否存在。在油管無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，首先要對(duì)油管進(jìn)行磁化，這
是檢測(cè)的第一步， 決定著被測(cè)對(duì)象能否產(chǎn)生出可被測(cè)量和可被
分辨的磁場(chǎng)信號(hào)。因此，針對(duì)不同的測(cè)量目標(biāo)，磁化方式和磁化
強(qiáng)度的選擇就會(huì)不同。磁化的方式主要有直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁、
復(fù)合磁化和綜合磁化。磁化強(qiáng)度的選擇應(yīng)以管道的缺陷和結(jié)構(gòu)
特征產(chǎn)生的磁場(chǎng)能否被檢測(cè)到為前提， 并需要綜合考慮檢測(cè)信
號(hào)的信噪比和檢測(cè)裝置的經(jīng)濟(jì)性，選擇最優(yōu)的磁化強(qiáng)度。
二、油管缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)采集及信號(hào)處理方法
油管缺陷檢測(cè)系統(tǒng)是由信號(hào)發(fā)生器、傳感器、預(yù)處理器、數(shù)
字信號(hào)處理器和油管支撐裝置構(gòu)成的。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，探傷
傳感器在油管中運(yùn)行，從而探測(cè)獲得缺陷信息。而信號(hào)預(yù)處理裝
置則是將傳感器獲得的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大、疊加、濾波等處理，
處理后的信息數(shù)據(jù)傳送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并進(jìn)行相關(guān)的信號(hào)處理，
最后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行缺陷分析。在油管檢測(cè)過(guò)程中，無(wú)論是油管
運(yùn)動(dòng)還是檢測(cè)傳感器運(yùn)動(dòng)， 都必須讓探頭掃描到被檢測(cè)油管的
所有表面，沒(méi)有掃到的，則會(huì)被漏檢。因此在檢測(cè)的時(shí)候主要靠
檢測(cè)探頭的周向旋轉(zhuǎn)，掃描區(qū)域在油管上呈螺旋線軌跡，探測(cè)器
的位置和速度則需要精準(zhǔn)的控制機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。信號(hào)的預(yù)處理
是對(duì)信號(hào)的放大、除噪、誤差補(bǔ)償?shù)?，是檢測(cè)系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)。系
統(tǒng)在獲取信號(hào)后，應(yīng)該先對(duì)信號(hào)進(jìn)行平滑處理，剔除數(shù)據(jù)中可能
出現(xiàn)的短促干擾信號(hào)和孤立點(diǎn)。同時(shí)，在油管檢測(cè)時(shí)會(huì)受到工頻
電壓等因素的干擾，會(huì)產(chǎn)生離散的異常信號(hào)點(diǎn)，這就需要進(jìn)行粗
大誤差的處理，剔除異常信號(hào)點(diǎn)。當(dāng)前對(duì)于數(shù)字信號(hào)的處理的方
法主要是短時(shí)傅立葉變換和小波變化法。小波變換是當(dāng)前最先
進(jìn)的處理方法， 能夠在指定頻帶和時(shí)間段內(nèi)的信號(hào)成分進(jìn)行分
析，可以聚焦到信號(hào)的任何細(xì)節(jié)，特別是對(duì)油管缺陷引起的突變
性信號(hào)比較敏感。
三、數(shù)據(jù)融合理論及在油管檢測(cè)中的應(yīng)用
在油管缺陷的無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中， 我們主要應(yīng)用的是渦流傳
感器和漏磁傳感器， 主要是為了提高對(duì)缺陷檢測(cè)的精度和準(zhǔn)確
的定位缺陷的位置。因此，我們需要將兩種傳感器采集的信息進(jìn)
行數(shù)據(jù)融合的處理，從而得出更為準(zhǔn)確、可靠的結(jié)論。多傳感器
的信息融合能夠充分利用多個(gè)傳感器的資源， 將各個(gè)傳感器的
空間和時(shí)間上的互補(bǔ)進(jìn)行優(yōu)化組合， 產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的一致性解釋
和描述。經(jīng)過(guò)多傳感器的信息融合，提高了整個(gè)傳感器系統(tǒng)的有
效性。按照信息抽象的融合的層次可將融合層次分為檢測(cè)級(jí)融
合、目標(biāo)識(shí)別級(jí)融合和位置級(jí)融合。在油管檢測(cè)系統(tǒng)中主要應(yīng)目
標(biāo)識(shí)別級(jí)融合， 主要包括數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征級(jí)融合和決策級(jí)融
合。數(shù)據(jù)融合就是將各種傳感器的原始數(shù)據(jù)預(yù)處理之前就進(jìn)行
數(shù)據(jù)的綜合和分析，保留了原有的數(shù)據(jù)；特征級(jí)融合是對(duì)預(yù)處理
和特征提取后獲得的環(huán)境特征信息進(jìn)行綜合分析和處理； 決策
級(jí)融合是最高級(jí)進(jìn)行的融合，具有良好的實(shí)時(shí)性和容錯(cuò)性。信息
融合模型主要是通過(guò)功能、結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型等方面進(jìn)行研究和
表示。
參考文獻(xiàn)
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