RU123457U1 - MAGNETO-PULSE DEFECTOSCOPE-THICKNESS METER OF OIL FIELD PIPELINES - Google Patents

Abstract

1. Магнитоимпульсный дефектоскоп-толщиномер нефтепромысловых трубопроводов (труб), содержащий генераторную катушку индуктивности, измерительные катушки э.д.с. вихревых токов, наведенных в трубах после выключения тока намагничивания в генераторной катушке индуктивности, установленные в магнитопрозрачном корпусе с автономным питанием и электронной схемой, записывающей данные во время измерений, отличающийся тем, что магнитопрозрачный корпус снабжен с одной стороны модулем радиомаяка, а с другой стороны - роликовыми датчиками для измерения пройденного расстояния внутри трубы, а также - набором скребков и упругой манжетой, контактирующими со стенками трубы, а электронная схема содержит блок синхронизации полученных измерительными катушками данных и привязки их к линейным координатам трубы.2. Магнитоимпульсный дефектоскоп-толщиномер по п.1, отличающийся тем, что в магнитопрозрачном корпусе выполнено окно для доступа к электронной схеме, а набор скребков и упругая манжета разделены дистанционными шайбами и закреплены стяжкой.1. Magnetic impulse flaw detector-thickness gauge of oil-field pipelines (pipes), containing a generator inductance coil, measuring coils of electromotive force. eddy currents induced in pipes after switching off the magnetizing current in the generator inductance coil, installed in a magnetically transparent housing with self-powered power supply and an electronic circuit that records data during measurements, characterized in that the magnetically transparent housing is equipped on one side with a radio beacon module, and on the other side - roller sensors for measuring the distance traveled inside the pipe, as well as a set of scrapers and an elastic collar in contact with the pipe walls, and the electronic circuit contains a block for synchronizing the data obtained by the measuring coils and binding them to the linear coordinates of the pipe. 2. Magnetic impulse flaw detector-thickness gauge according to claim 1, characterized in that a window for access to the electronic circuit is made in the magnetotransparent housing, and a set of scrapers and an elastic cuff are separated by spacer washers and secured with a tie.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области разработки нефтегазовых скважин и предназначена для одновременного определения толщин и выявления дефектов в наземных нефтепромысловых трубопроводах.The proposed utility model relates to the development of oil and gas wells and is designed to simultaneously determine thicknesses and identify defects in onshore oil field pipelines.

Известны дефектоскопы, предназначенные для диагностики магистральных трубопроводов, обладающие высокой разрешающей способностью (пат. РФ на полезную модель №40804, G01N 27/87). Внутритрубный магнитный дефектоскоп содержит секции, как для продольного, так и для поперечного намагничивания. Каждая из этих секций содержит систему намагничивания с постоянными магнитами и упругими щетками из стальной проволоки. Данные системы намагничивания создают в стенке трубы магнитное поле насыщения, которое рассеивается дефектами сплошности стенок трубы. Поля рассеяния регистрируются преобразователями магнитного поля, которые выполнены на основе элементов Холла. Преобразователи Холла крепятся к полозам, скользящим по внутренней поверхности трубы и прижимаемым к ней упругими рычагами. Преобразователи, расположенные на секции продольного намагничивания, измеряют продольную, а на секции поперечного намагничивания - соответственно поперечную составляющую магнитного поля. Кроме того, дефектоскоп содержит кольцо преобразователей магнитного поля, измеряющих радиальную составляющую магнитного поля.Known flaw detectors designed for the diagnosis of pipelines with high resolution (US Pat. RF utility model No. 40804, G01N 27/87). The in-tube magnetic flaw detector contains sections for both longitudinal and transverse magnetization. Each of these sections contains a magnetization system with permanent magnets and elastic brushes made of steel wire. These magnetization systems create a saturation magnetic field in the pipe wall, which is scattered by the continuity defects of the pipe walls. Scattering fields are recorded by magnetic field converters, which are made on the basis of Hall elements. Hall converters are attached to runners sliding along the inner surface of the pipe and pressed by elastic levers to it. The transducers located on the section of longitudinal magnetization measure the longitudinal, and on the section of the transverse magnetization, respectively, the transverse component of the magnetic field. In addition, the flaw detector contains a ring of magnetic field transducers that measure the radial component of the magnetic field.

Данные от преобразователей магнитного поля после аналого-цифрового преобразования записываются на носитель данных вместе с информацией от одометрических датчиков, датчиков давления и температуры.Data from magnetic field converters after analog-to-digital conversion is recorded on a data carrier along with information from odometric sensors, pressure and temperature sensors.

Другой известный внутритрубный дефектоскоп (пат. РФ №36485, F17D 5/00) содержит пропускаемый внутри обследуемого трубопровода, корпус, установленные на корпусе контрольные датчики, чувствительные, по меньшей мере, к одному параметру, отражающему состояние стенки трубопровода, а также средства выполнения измерений и обработки данных измерений, при этом датчики установлены по периметру вокруг оси симметрии дефектоскопа в полозах, выполненных способными примыкать к внутренней поверхности трубопровода, в каждом полозе установлен, по меньшей мере, один датчик, при этом каждый полоз закреплен на корпусе дефектоскопа с помощью, по меньшей мере, двух упругих звеньев так, что на периферийном конце каждого упругого звена, кроме периферийного, закреплен ближний к оси дефектоскопа конец, по меньшей мере, одного упругого звена, более удаленного от оси симметрии дефектоскопа, а на периферийном конце каждого периферийного упругого звена закреплен полоз.Another well-known in-line flaw detector (US Pat. RF No. 36485, F17D 5/00) comprises a control probe that is passed inside the inspected pipeline, a housing, control sensors mounted on the housing that are sensitive to at least one parameter reflecting the state of the pipeline wall, as well as measurement tools and processing of measurement data, while the sensors are installed around the perimeter around the symmetry axis of the flaw detector in runners made capable of adjoining the inner surface of the pipeline, at least e, one sensor, with each skid mounted on the flaw detector housing using at least two elastic links so that at the peripheral end of each elastic link, in addition to the peripheral, the end of at least one elastic link closest to the axis of the flaw detector is fixed more distant from the symmetry axis of the flaw detector, and a runner is fixed at the peripheral end of each peripheral elastic link.

Известные дефектоскопы характеризуются сложностью конструкции, большими габаритами и высокой стоимостью изготовления и обслуживания в эксплуатации.Known flaw detectors are characterized by design complexity, large dimensions and high cost of manufacturing and maintenance in operation.

Более простыми по конструкции и менее габаритными являются электромагнитные дефектоскопы с азимутальным и радиальным разрешением, основанные на регистрации приемными катушками индуктивности э.д.с. вихревых токов, наведенных в колоннах после выключения тока намагничивания в генераторной катушке.Simpler in design and less overall are electromagnetic flaw detectors with azimuthal and radial resolution, based on registration by the receiving emf coils of inductance eddy currents induced in the columns after turning off the magnetizing current in the generator coil.

Известен скважинный дефектоскоп-толщиномер МИД-К (МИД-Газпром), разработанный ЗАО НПФ «ГИТАС», который обеспечен современной телеметрической системой, позволяющей передавать большие объемы информации с высокой точностью измерений (Аппаратура МИД-К, развитие и перспективы. А.П.Потапов, А.Н.Наянзин, А.В.Кондрашов, В.Н.Даниленко /Материалы научно-практической конференции «Новая техника и технология для геофизических исследований скважин» //Тезисы докладов конференции в рамках XVIII международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии-2010», г.Уфа, 26 мая 2010 г. - Уфа, 2010. - c.47-51).The well-known flaw detector thickness gauge MID-K (MID-Gazprom), developed by NPF GITAS, is provided with a modern telemetry system that allows the transfer of large amounts of information with high measurement accuracy (MID-K equipment, development and prospects. A.P. Potapov, A.N. Nayanzin, A.V. Kondrashov, V.N. Danilenko / Materials of the scientific-practical conference "New equipment and technology for geophysical research of wells" // Abstracts of the conference within the framework of the XVIII international specialized exhibition "Gas. Oil Techno Logii-2010 ”, Ufa, May 26, 2010 - Ufa, 2010. - p. 47-51).

МИД-К (МИД-Газпром) включают осевой зонд Z, два поперечных зонда (X, Y), зонд ГК и термометр. Аппаратура позволяет определять толщину первой и второй колонн, дефекты, интервалы коррозии и перфорации в двухколонных конструкциях, и используется для мониторинга технического состояния обсадных колонн и НКТ на подземных хранилищах газа (ПХГ) и нефтегазовых скважин (Дефектоскоп-толщиномер магнито-импульсный кабельный МИД-К-ГК (МИД-Газпром).- Реклама ЗАО НПО «ГИТАС», ОАО «Газпром» /Web-сайт: www/gitas.ru.).MID-K (MID-Gazprom) include an Z-axis probe, two transverse probes (X, Y), a HA probe, and a thermometer. The equipment allows determining the thickness of the first and second columns, defects, corrosion and perforation intervals in two-column structures, and is used to monitor the technical condition of casing and tubing in underground gas storages (UGS) and oil and gas wells (Flaw detector-thickness gauge magnetically pulsed cable MID-K -GC (MID-Gazprom) .- Advertisement of NPO GITAS CJSC, Gazprom OJSC / Web site: www / gitas.ru.).

Известен другой скважинный магнитоимпульсный дефектоскоп, который выполнен с автономным питанием, предназначенным для питания электронной схемы, записывающей данные (Автономные скважинные дефектоскопы /В.А.Сидоров, С.В.Степанов, М.Г.Дахнов, В.Г.Божедомов, Д.Ю.Пятницкий, И.А.Сагитов // НТВ АИС «Каротажник», - 1997 г., - Вып.34, с.74-78).Another well-known magnetic pulse flaw detector is known, which is made with autonomous power supply, designed to power an electronic circuit that records data (Autonomous downhole flaw detectors / V.A. Sidorov, S.V. Stepanov, M.G. Dakhnov, V.G. Bozhedomov, D .Yu. Pyatnitsky, I.A. Sagitov // NTV AIS “Logger”, - 1997, - Issue 34, pp. 74-78).

Общее управление дефектоскопом осуществляется микропроцессором, находящимся в скважинном снаряде. Он включает силовые цепи по заранее заданной программе и производит опрос измерительных датчиков. Измеряемые сигналы оцифровываются, подаются в память прибора, предварительно анализируются, что в дальнейшем позволяет через обратную связь регулировать помехоустойчивость системы и ее разрешающую способность.The general control of the flaw detector is carried out by a microprocessor located in the downhole tool. It includes power circuits according to a predetermined program and polls the measuring sensors. The measured signals are digitized, fed into the memory of the device, pre-analyzed, which subsequently allows you to adjust the noise immunity of the system and its resolution through feedback.

Недостатком известных дефектоскопов является невозможность использования в наземных нефтепромысловых трубопроводах (труб) из-за особенностей их конструкций, предназначенных для размещения в скважине.A disadvantage of the known flaw detectors is the inability to use in onshore oil field pipelines (pipes) due to the peculiarities of their designs intended for placement in the well.

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение области применения магнитоимпульсных дефектоскопов.The objective of the proposed utility model is to expand the scope of magnetic pulse flaw detectors.

Указанная задача решается тем, что в магнитоимпульсном дефектоскопе-толщинометре нефтепромысловых трубопроводов (трубы), содержащем генераторную катушку индуктивности, катушки измерения (измерительные катушки) э.д.с. вихревых токов, наведенных в трубах после выключения тока намагничивания в генераторной катушке индуктивности, установленные в магнитопрозрачном корпусе с автономным питанием и электронной схемой, записывающей данные во время измерений, в отличие от прототипа, магнитопрозрачный корпус снабжен с одной стороны модулем радиомаяка, а с другой стороны - роликовыми датчиками для измерения пройденного расстояния внутри трубы, а также - набором скребков и упругой манжетой, контактирующими со стенками трубы, а электронная схема содержит блок синхронизации полученных измерительными катушками данных и привязки их к линейным координатам трубы, при этом в магнитопрозрачном корпусе выполнено окно для доступа к электронной схеме, а набор скребков и упругая манжета разделены дистанционными шайбами и закреплены стяжкой.This problem is solved by the fact that in a magnetic pulse flaw detector-thickness gauge of oil field pipelines (pipes) containing a generator inductor, measurement coils (measuring coils) emf eddy currents induced in the pipes after turning off the magnetization current in the generator inductor installed in a magnetically transparent case with self-contained power supply and an electronic circuit that records data during measurements, in contrast to the prototype, the magneto-transparent case is equipped on one side with a beacon module, and on the other hand - roller sensors for measuring the distance traveled inside the pipe, as well as a set of scrapers and an elastic cuff in contact with the pipe walls, and the electronic circuit contains a block with nhronizatsii received measurement data and anchor coils of coordinates to linear tubes, the housing is in magnitoprozrachnom window for access to the electronic circuit, and a set of scrapers and the elastic cuff and separated by spacers mounted coupler.

На фиг.1 представлена конструкция магнитоимпульсного дефектоскопа-толщиномера.Figure 1 shows the design of a magnetic pulse flaw detector thickness gauge.

На фиг.2 изображена структурная схема магнитоимпульсного дефектоскопа-толщиномера.Figure 2 shows the structural diagram of a magnetic pulse flaw detector thickness gauge.

Конструкция на фиг.1 содержит: магнитопрозрачный корпус 1, в котором установлены генераторная катушка индуктивности и измерительные катушки (на фиг.2 - генераторный и измерительный продольный зонд). Магнитопрозрачный корпус 1 снабжен с одной стороны шарниром 2 для соединения с модулем радиомаяка 3, а с другой стороны - шарниром 4 для соединения с одометрическими колесами 5 (роликовыми датчиками) для измерения пройденного расстояния внутри трубы 6, магнитопрозрачный корпус 1 снабжен набором скребков 7 и упругой манжетой 8, контактирующими со стенками трубы 6.The design of FIG. 1 comprises: a magnetically transparent case 1 in which a generator inductor and measuring coils are installed (in FIG. 2, a generator and measuring longitudinal probe). The magneto-transparent body 1 is equipped on one side with a hinge 2 for connecting with the beacon module 3, and on the other hand with a hinge 4 for connecting with odometric wheels 5 (roller sensors) for measuring the distance traveled inside the pipe 6, the magneto-transparent case 1 is equipped with a set of scrapers 7 and elastic cuff 8 in contact with the walls of the pipe 6.

В магнитопрозрачном корпусе 1 размещены автономное питание и электронная схема, записывающая данные во время измерений (фиг.2). В магнитопрозрачном корпусе 1 выполнено окно 9 для доступа к электронной схеме. Поз.10 - стопорный винт, поз.11 - пружина между одометрическими колесами 5. Между скребками 7 и упругой манжетой 8 вставлены дистанционные шайбы 12. Скребки 7, упругая манжета 8 и дистанционные шайбы 12 закреплены стяжкой 13.In the magnetically transparent case 1 there is an autonomous power supply and an electronic circuit recording data during measurements (figure 2). In the magnetically transparent case 1, a window 9 is made for access to the electronic circuit. Pos.10 - locking screw, pos.11 - spring between odometer wheels 5. Between the scrapers 7 and the elastic sleeve 8 spacers 12 are inserted. The scrapers 7, the elastic sleeve 8 and the spacers 12 are secured with a tie 13.

Согласно структурной схеме (фиг.2) электропитание дефектоскопа состоит из первичного источника питания постоянного тока 14, выход которого подключен к входам источника вторичного питания 15 и источника питания 16 генераторной катушки измерительного зонда 18. Электронная схема содержит блок синхронизации 17 полученных измерительными катушками измерительного зонда 18 данных, переданных в измерительный блок 19, и привязки их к линейным координатам трубы, полученных датчиками одометрических колес 5. Блок синхронизации 17 соединен с контроллером связи 20 с постоянно-запоминающим устройством (ПЗУ) 21.According to the structural diagram (figure 2), the power supply of the flaw detector consists of a primary DC power source 14, the output of which is connected to the inputs of the secondary power source 15 and the power source 16 of the generator coil of the measuring probe 18. The electronic circuit contains a synchronization unit 17 received by the measuring coils of the measuring probe 18 data transmitted to the measuring unit 19, and their binding to the linear coordinates of the pipe obtained by the odometer wheel sensors 5. The synchronization unit 17 is connected to the controller the tie 20 with constantly-only memory (ROM) 21.

Дефектоскоп работает следующим образом.Flaw detector works as follows.

Указанный прибор помещают в исследуемую трубу 6, включают питание электронной схемы через окно 9. Увлекаемый потоком среды в исследуемой трубе прибор продвигается внутри трубы, электронная схема записывает данные измерения в результате работы. По сигналу радиомаяка 3 прослеживается местонахождение прибора во время продвижения его по исследуемой трубе.The specified device is placed in the test tube 6, the electronic circuit is powered on through the window 9. Carried away by the flow of medium in the test tube, the device moves inside the tube, the electronic circuit records the measurement data as a result of the work. By the signal of the beacon 3, the location of the device is traced during its advancement along the studied pipe.

Во время работы по генераторной катушке индуктивности измерительного зонда 18 пропускается импульс тока намагничивания, который возбуждает в окружающей стальной трубе 6 вихревые токи. В приемной катушке измерительного зонда 18 регистрируется э.д.с. переходных процессов как функция времени. Блок измерительный 19 под управлением блока синхронизации 17 разделяет во времени сигналы от измерительной катушки индуктивности, усиливает и оцифровывает их, и по линиям приема сигналов передает в контроллер связи 20 с ПЗУ 21. Поступившие данные записываются в ПЗУ 21.During operation of the generator inductor of the measuring probe 18, a magnetization current pulse is transmitted, which excites eddy currents in the surrounding steel pipe 6. An emf is recorded in the receiving coil of the measuring probe 18 transients as a function of time. The measuring unit 19, under the control of the synchronization unit 17, separates in time the signals from the measuring inductance coil, amplifies and digitizes them, and transmits them to the communication controller 20 with ROM 21 via the signal receiving lines. The received data is recorded in the ROM 21.

Разрушение наземных нефтепромысловых трубопроводов, используемых при эксплуатации, ремонте и бурении нефтегазовых скважин, связано с возникновением различного рода дефектов при эксплуатации труб.The destruction of onshore oil field pipelines used in the operation, repair and drilling of oil and gas wells is associated with the occurrence of various kinds of defects in the operation of pipes.

Нарушение целостности трубы и, как следствие, разрыв ее полным сечением при высоком давлении технологической жидкости или газа внутри трубы могут привести к аварии с тяжелыми последствиями.Violation of the integrity of the pipe and, as a result, rupture of its full cross section at high pressure of the process fluid or gas inside the pipe can lead to an accident with serious consequences.

Проведение наземного контроля технического состояния трубы с наименьшими трудозатратами позволяет выявить и зарегистрировать дефекты типа раковин, вмятин, свищей, поперечных и наклонных трещин и т.д., и своевременно предотвратить нарушение целостности трубы.Conducting ground control of the technical condition of the pipe with the lowest labor costs allows you to identify and register defects such as shells, dents, fistulas, transverse and inclined cracks, etc., and timely prevent violation of the integrity of the pipe.

Claims (2)

1. Магнитоимпульсный дефектоскоп-толщиномер нефтепромысловых трубопроводов (труб), содержащий генераторную катушку индуктивности, измерительные катушки э.д.с. вихревых токов, наведенных в трубах после выключения тока намагничивания в генераторной катушке индуктивности, установленные в магнитопрозрачном корпусе с автономным питанием и электронной схемой, записывающей данные во время измерений, отличающийся тем, что магнитопрозрачный корпус снабжен с одной стороны модулем радиомаяка, а с другой стороны - роликовыми датчиками для измерения пройденного расстояния внутри трубы, а также - набором скребков и упругой манжетой, контактирующими со стенками трубы, а электронная схема содержит блок синхронизации полученных измерительными катушками данных и привязки их к линейным координатам трубы.1. Magnetic pulse flaw detector-thickness gauge of oil field pipelines (pipes) containing a generator inductor, measuring coils emf eddy currents induced in the pipes after turning off the magnetization current in the generator inductor installed in a magnetically transparent case with self-contained power supply and an electronic circuit recording data during measurements, characterized in that the magnetically transparent case is equipped on one side with a beacon module, and on the other hand roller sensors for measuring the distance traveled inside the pipe, as well as a set of scrapers and an elastic cuff in contact with the pipe walls, and the electronic circuit contains a sync block synchronization of the data received by the measuring coils and their binding to the linear coordinates of the pipe. 2. Магнитоимпульсный дефектоскоп-толщиномер по п.1, отличающийся тем, что в магнитопрозрачном корпусе выполнено окно для доступа к электронной схеме, а набор скребков и упругая манжета разделены дистанционными шайбами и закреплены стяжкой.

2. The magnetic pulse flaw detector-thickness gauge according to claim 1, characterized in that a window for accessing the electronic circuit is made in the magnetically transparent case, and the set of scrapers and the elastic cuff are separated by distance washers and secured with a screed.