Индукционный зонд для определения дефектов обсадных колонн Советский патент 1983 года по МПК E21B47/00 E21B47/12 

Изобретение относится к промысловой геофизике, в частности к средствам контроля технического состояния обсадных колонн и насосно-комнрессорных труб, находящихся в скважине. Известно устройство для контроля дефектов труб, содержащее корнус, размещенный по периметру корпуса многоэлементный намагничивающий блок, включающий п Побразных магнитопроводов, ориентированных полюсами вдоль оси корпуса, многоэлементный измерительный преобразователь, расположенный в межполюсном пространстве магнитопроводов, и узел крепления преобразователя, выполненный в виде охватывающего корпус плавающего кольца с фланцем, посредством подвесок закрепленного на магнитопроводе. Элементы преобразователя сгруппированы в модули, каждый из которых с возможностью поворота и перемещения в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, закреплен на кольце с помощью по крайней мере двухэлементной щарнирной подвески, состоящей из щарнирно соединенных между собой контактной и соединительной пластин и плоской пружины, один конец которой взаимодействует с соединительной пластиной, второй - с контактной, на которой закреплен модуль преобразователя 1. Недостатками указанного устройства являются сложность конструкции и низкая разрещающая способность при контроле дефектов типа перфорированных отверстий, сопровождаемых щероховатостью в виде парафиновых или цементных корок. При контроле подобных участков датчик устройства отходит от контролируемой поверхности, при этом наводимый сигнал становится соизмеримым с сигналом от дефекта. Известно также устройство для контроля дефектов, содержащее дифференциальный магнитный зонд с парами одинаковых измерительных катущек, расположенных по окружности симметрично вокруг оси зонда и перекрываемых плоскостью внутренней поверхности трубы. Катушки намотаны на одинаковых сердечниках 2. Недостатком данного устройства является низкая разрещающая способность при контроле мелких дефектов типа перфорациопных отверстий и симметричных прерывистых повреждений вокруг оси трубы, обусловленная отсутствием локально направленного магнитного потока. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения дефектов обсадных колонн, содержащее генераторную катущку и индикаторные катущки, установленные симметрично относительно оси генераторной катушки, плоскости витков которых перпендикулярны плоскости витков генераторной катущки, снабженные П-образными сердечниками нз материала с высокой магнитной проницаемостью, расположенные в генераторной катущке аксиально и равноудаленно, причем на полюсных торцах сердечников установлены индикаторные катущки, оси одного ряда которых смещены относительно осей другого ряда на величину, равную радиусу индикаторной катущки. Данное устройство позволяет надежно отбивать интервалы перфорации и зоны фильтра 3 . Однако при некачественной перфорации возможны пропуски регистрируемого количества отверстий. Это обусловлено тем, что магнитный поток индукционного зонда созх:1ается одной генераторной катущкой, и при наличии мелкого дефекта он будет обтекать его, не создавая большого магнитного сопротивления, т. е. сигнал будет регистрироваться недостаточно четко. Цель изобретения - повыщение чувствительности и разрешающей способности зонда при обнаружении мелких дефектов. Поставленная цель достигается тем, что индукционный зонд для определения дефектов обсадных колонн, содержащий немагнитный герметический корпус с основанием, на которо.м размещены П-образные сердечники, на полюсных торцах каждого из которых размещены индикаторные катущки, установленные аксиально и равноудаленно относительно оси генераторной кату1аки, причем оси одних индикаторных катушек смещены относительно других на величину, равную радиусу индикаторной катушки, снабжен дополнительными катушками, которые включены между собой согласно и последовательно с генераторной катущкой и размещены в средней части П-образных сердечников.. При этом дополнительные катушки выполнены с равным числом витков. Введение дополнительных катушек позволяет создать дополнительные магнитные потоки, которые, складываясь с магнитным потоком генераторной катущки, увеличивают плотность .магнитных линий. При появлении мелких дефектов происходит увеличение сопротивления магнитному потоку. ЭДС, наводимые в индукционных катущках, более четко отбивают .мелкие дефекты. Для создания равномерных и локальных потоков дополнительные катущки .мотаны равным количеством витков. На фиг. 1 приведен индукционный зонлт, общий вид; на фиг. 2 - функциональная блок-схема измерительной аппаратуры. Индукционный зонд содержит (фиг. 1) генераторную катушку 1, Н-образные магнитные сердечники 2, на торцах которых установлены индикаторные катушки 3. В средней части П-образных сердечников размещены дополнительные катушки 4, соединенные согласно между собой и последовательно с генераторной катушкой и расположенные на немагнитном цилиндрическом основании 5, закрепленные винтом 6. Устройство находится в обсадной колонне 7, где оно центрируется пружинами 8. Устройство помещено в охранный немагнитный герметичный кожух 9.

Проводником жилы 10 (фиг. 2) каротажного кабеля 11 генераторная катушка 1 через электронный блок (усилитель) 12, измерительную панель 13 соединяется с генератором 14 синусоидальных колебаний, который, в свою очередь, соединен с блоком 15 питания. Индикаторные катушки 3 подсоединены к коммутатору 16, усилителю 12 и через жилы 17 и 18 соединены с измерительной панелью 13 и регистратором 19.

Устройство работает следующим образом.

На каротажном кабеле 11 индукционный зонд опускают в обсадную колонну 7. От генератора 14 через измерительную панель 13 подают питание по жиле 10 в электронный блок 12, генераторную катушку 1 и дополнительные катушки 4. В результате сложения первичных магнитных полей от катушек I и 4 происходит повышение плотности суммарного магнитного потока, т.е. создается равномерно направленный поток от катушки 1 и локально направленный магнитный поток от дополнительных генераторных катушек 4, который концентрируется на небольшом (узком) участке внутренней-поверхности исследуемой колонны. ЭДС, наводимые в индикаторных катушках 3 при отсутствии дефектов, равны по амплитуде и фазе, при этом выходной сигнал попарно и встречно включенных катушек 3 будет равен нулю.

При появлении дефекта возникает большое сопротивление прохождению локально направленного магнитного потока, в результате чего происходит перераспределение потока от генераторной катушки 1 и дополнительных катушек 4 вокруг нарушения сплошности металла. В результате происходит разбаланс ЭДС на встречно включенных индикаторных катушках, сигналы из которых поступают на коммутатор 16, усилитель 12 и далее по жилам 17 и 18 в измерительную панель 13 и регистратор 19.

В результате введения в предлагаемое устройство дополнительных катушек повысилась чувствительность и разрешающая способность при обнаружении мелких дефектов типа перфорационных отверстий за счет создания локальных магнитных потоков от катушек 4, которые отсутствуют в прототипе.

1. ИНДУКЦИОННЫЙ ЗОНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, содержащий немагнитный герметический корпус с основанием, на котором размещены П-образные сердечники, на полюсных торцах каждого из которых размещены индукторные катущки, установленные аксиально и равноудаленно относительно оси генераторной катущки, причем оси одних индикаторных катущек смещены относительно других на величину, равную радиусу индикаторной катущки, отличающийся тем, что, с целью повыщения его чувствительности и разрешающей способности, он снабжен дополнительными катущками, которые включены между собой согласно и последовательно с генераторной катушкой и размещены в средней части П-образных сердечников. 2. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные катущки выполнены с равным числом витков. Сд ю х ел 05