在用油管剩余壁厚检测方法

　　油管壁减薄直接造成其所能承受的压力减小,从而极易引发井下事故。一直以来,人们都非常重视油管的偏磨及腐蚀问题,使用各种方法对其进行检测,但其中很多都只能判断缺陷的有无,无法对油管的具体损坏程度即油管的剩余壁厚进行定量判断,但是,这恰恰是最重要的。剩余壁厚的大小是决定油管能否继续使用或降级使用的重要因素之一,不能定量判断会带来两种不良后果,一是将可以使用的油管判废,二是将达不到要求的油管继续使用。以上两种情况都会带来巨大的经济损失。所以,迫切需要一种能满足现场检测要求的油管剩余壁厚检测方法。作者采用周向磁化并将主磁通与漏磁通检测结合的方法对壁厚进行测量,取得较好的效果。

　　1　检测原理

　　以往的研究采用沿油管轴向的主磁通测量法,测量被检油管内的磁通量变化^[1~4]。在油管磁化饱和的情况下,其内磁感应强度保持不变,所以,油管的横截面积总和与磁通量大小成线性关系。当油管壁在周向均匀变化时,可推算出油管的平均壁厚。事实上,在用油管周向壁厚是不均匀的,呈现大面积均匀磨损、多偏磨,小面积深沟槽及均匀腐蚀等复杂情况,上述方法很难得到油管实际壁厚。为此,采用纵向磁化检测方法(图1),由永久磁铁构成磁回路,沿油管周向磁化,根据磁路Kirchkoff定律可知

　　式中　Φr———衔铁中的磁通

　　Φt———油管中的磁通

　　Φm———两磁极间空气中的磁通

　　将式(1)中的磁通表述为磁感应强度与截面积的乘积,可得下式

　　式中　———衔铁中的平均磁感应强度

　　———油管中的平均磁感应强度

　　———两极间空气中的平均磁感应强度

　　Tr———衔铁厚度

　———油管平均厚度

　　hm———磁敏元件高度

　　L———探头的轴向长度

　　在磁饱和情况下,和是常量,与衔铁和油管的磁特性有关,同时Tr和hm是常量,最终可得

　　简化可得

　　式中　

　　由此可见,磁极间空气中的平均磁感应强度直接反映油管局部壁厚的变化,这就是主磁通法测量油管壁厚的基本原理。主磁通检测大面积磨损偏磨和均匀腐蚀缺陷有较高的检测精度,但对小面积深沟槽检测的误差较大,主要原因是壁厚在局部被均化了,使检测值比实际情况小。为此,再增加漏磁检测功能以补偿这一影响,方法是采用同一磁场测量单元通过适当的布置使其能同时捕获主磁通量和漏磁通量,实现主磁通与漏磁通的综合检测。