CN101358948A - 一种地下储气井金属井筒检测装置 - Google Patents

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武新军
徐志远
黄琛
刘栋
康宜华
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Abstract

一种地下储气井金属井筒检测装置，属于地下储气井安全状况检测技术领域。本发明包括地面处理部分和井下探测部分，其中地面处理部分主要包括数据接收单元、绞车单元、上位计算机和显示器，井下探测部分包括依次相接的漏磁传感器、漏磁信号处理模块、第一A/D转换单元和相接的超声波传感器、超声波信号处理模块、第二A/D转换单元，两A/D转换单元一端连接嵌入式微机***，另一端连接位置距离记录单元。本发明综合漏磁检测和超声波检测的特点，对使用过程中金属井筒的腐蚀、疲劳裂纹等现象有效检测，具有可靠性高，现场适应性强的优点。

Description

一种地下储气井金属井筒检测装置
技术领域
本发明涉及地下储气井安全状况检测技术领域，具体涉及对地下储气井金属井筒的腐蚀、疲劳裂纹的检测装置。
背景技术
地下储气井具有安全性较强、储气量大、占地面积小等优点，得到越来越广泛的应用。储气井在长期使用过程中，金属井筒会出现腐蚀、疲劳裂纹等缺陷，成为影响储气井安全使用的重要因素。SY/T 6535-2002高压气地下储气井标准规定，需要定期对储气井进行无损检测，专利号ZL200720079604.5的中国专利文献“CNG储气井运行监控装置”提供了一种CNG储气井运行监控装置，该装置是由罩在储气套管超出地面上部周围的气体集气罩、安装在锚固横梁上的套管位移传感器、套管形变压力传感器、安在气体集气罩上的气体泄露检测仪及安在储气套管充气管线上的储气井压力传感器组成，四个传感器有电缆线连接到数据处理器上，再通过有线传输到CNG气站值班室。该技术方案通过四方面的监测实现了对CNG储气井气体泄露的监控，但是对使用过程中金属井筒出现的腐蚀、疲劳裂纹等缺陷无法检测。
发明内容
本发明提供一种地下储气井金属井筒检测装置，对使用过程中金属井筒的腐蚀、疲劳裂纹等现象有效检测。
一种地下储气井金属井筒检测装置，由地面处理部分1和井下探测部分2构成，所述地面处理部分1包括电源单元3、绞车单元4、上位计算机5、显示器6及数据接收单元8，其中电源单元3分别与绞车单元4、上位计算机5、显示器6、数据接收单元8连接，上位计算机5分别与绞车单元4、显示器6、和数据接收单元8连接；
所述井下探测部分2包括漏磁传感器9、超声波传感器10、漏磁信号处理模块11、超声波信号处理模块12、第一A/D转换单元13、第二A/D转换单元14、嵌入式微机***20及位置距离记录单元21，其中漏磁传感器9通过漏磁信号处模块11连接第一A/D转换单元13，超声波传感器10通过超声波信号处理模块12连接第二A/D转换单元14，位置距离记录单元21分别与第一、第二A/D转换单元13，14的输入端相连接，第一、第二A/D转换单元13，14的输出端和嵌入式微机***20的输入端相连接；嵌入式微机***20的输出端与数据接收单元8的输入端相连接。
本发明综合漏磁检测和超声波检测的特点，对使用过程中金属井筒的腐蚀、疲劳裂纹等现象有效检测，具有可靠性高，现场适应性强的优点。
附图说明
图1为本发明的检测装置总体结构框图；
图2为本发明的井下装置中嵌入式微机***的结构框图；
图3为本发明的井下装置中传感器布置图；
图4为本发明的检测装置实施图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括地面处理部分1和井下探测部分2，两者之间通过铠装电缆实现电源和信号的连接。其中井下探测部分2包括漏磁传感器9、漏磁信号处理模块11、第一A/D转换单元13、超声波传感器10、超声波信号处理模块12、第二A/D转换单元14、嵌入式微机***20及位置距离记录单元21。地面处理部分1包括数据接收单元8、绞车单元4、上位计算机5、显示器6、打印机7及电源单元3。
如图2所示，嵌入式微机***20包括用于数据采集与分析的第一、第二嵌入式微机15、16以及与第一、第二嵌入式微机15、16相接的数据发送单元19。还可增设分别与第一、第二嵌入式微机15、16相接的第一存储器17和第二存储器18。
位置距离记录单元21由光电编码器、弹性联轴器和触发电路组成，光电编码器通过弹性联轴器连接在井下探测器的支撑轮上。检测时，光电编码器实时测量井下探测器的位移，触发电路触发A/D转换单元，控制嵌入式微机20进行信号采集。
如图3所示，对储气井进行检测时，为克服检测盲区，提高传感器空间分辨率，保证缺陷的检出率，本发明中的漏磁传感器9和超声波传感器10可采用沿井筒内表面周向等间距排列的传感器阵列，并且根据井筒22不同的直径规格，其尺寸和数目也随之不同。漏磁传感器9的数目为16～64个，超声波传感器10的数目为4～32个。
如图4所示，本实施例的嵌入式微机15、16采用ARM微处理器或PC104工控机，上位计算机5采用笔记本计算机，检测对象为地下储气井的金属井筒22，实施步骤如下：
检测前，将地面装置1安装于车载平台上，检测时，绞车单元4通过铠装电缆23将漏磁传感器9、漏磁信号处理模块11、超声波传感器10、超声波信号处理模块12、A/D转换单元13(14)、嵌入式微机***20以及位置距离记录单元21等组成的井下探测部分2送入储气井中。
检测时，漏磁传感器9获取由井筒壁缺陷引起的磁场变化量信号，并送入漏磁信号处理模块11进行放大和滤波，然后经第一A/D转换单元13转换成数字信号；超声波传感器10获取由井筒壁缺陷引起的声幅变化信号，并送入超声波信号处理模块12进行放大和滤波，然后经第二A/D转换单元14转换为数字信号。位置距离记录单元21实时记录井下装置在储气井中的位置，并分别触发第一、二A/D转换单元13、14，控制嵌入式微机20进行信号采集，采集后的数字信号一方面存入第一、第二存储器，另一方面送入数据发送单元，通过铠装电缆传输到地面上的数据接收单元8，上位计算机5获取信号进行分析处理，确定被测金属井筒22有无损伤缺陷，缺陷的部位、数量、大小、分布等状况，并在显示器6上现场同步显示和在打印机7上打印检测数据及分析结果。
如果数据发送和接收单元出现故障，则在井下检测完成后，将井下部分2回收到车载平台上，再将第一存储器17和第二存储器18中的数据输出给上位计算机5，以完成数据分析和处理。

Claims (6)

1、一种地下储气井金属井筒检测装置，由地面处理部分(1)和井下探测部分(2)构成，其特征在于：
所述地面处理部分(1)包括电源单元(3)、绞车单元(4)、上位计算机(5)、显示器(6)及数据接收单元(8)，其中电源单元(3)分别与绞车单元(4)、上位计算机(5)、显示器(6)、数据接收单元(8)连接，上位计算机(5)分别与绞车单元(4)、显示器(6)、和数据接收单元(8)连接；
所述井下探测部分(2)包括漏磁传感器(9)、超声波传感器(10)、漏磁信号处理模块(11)、超声波信号处理模块(12)、第一A/D转换单元(13)、第二A/D转换单元(14)、嵌入式微机***(20)及位置距离记录单元(21)，其中漏磁传感器(9)通过漏磁信号处模块(11)连接第一A/D转换单元(13)，超声波传感器(10)通过超声波信号处理模块(12)连接第二A/D转换单元(14)，位置距离记录单元(21)分别与第一、第二A/D转换单元(13，14)的输入端相连接，第一、第二A/D转换单元(13，14)的输出端与嵌入式微机***(20)的输入端相连接；嵌入式微机***(20)的输出端与数据接收单元(8)的输入端相连接。
2、根据权利要求1所述的地下储气井金属井筒检测装置，其特征在于，所述漏磁传感器(9)为漏磁传感器阵列。
3、根据权利要求1所述的地下储气井金属井筒检测装置，其特征在于，所述超声波传感器(10)为超声波传感器阵列。
4、根据权利要求1所述的地下储气井金属井筒检测装置，其特征在于，所述嵌入式微机***(20)包括用于数据采集与分析的第一、第二嵌入式微机(15，16)以及与第一、第二嵌入式微机(15，16)相接的数据发送单元(19)。
5、根据权利要求4所述的地下储气井金属井筒检测装置，其特征在于，所述嵌入式微机***(20)还包括分别与第一、第二嵌入式微机(15，16)相接的第一存储器(17)和第二存储器(18)。
6、根据权利要求1或2或3或4或5所述的地下储气井金属井筒检测装置，其特征在于，所述嵌入式微机***(20)的输出端与数据接收单元(8)的输入端通过铠装电缆连接。
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