磁测应力技术1
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从套损事故的“被动检查”到套管应力检测这 是一种跨越式的研究思路。
3、目的意义
大多数套损事故的直接诱因是地层应力和孔隙压力等不
平衡造成的，外力的变化引起套管内应力的变化，从而引发
套损。 磁测应力技术实现了套管井下受力状况的直接测量，为油 井套损监测预防提供有效手段。它不仅为了解套管受力状况 提供了有效的检测方法，也为油水井套管大修效果评价、油 田开发措施安全界限确定等方面提供了重要技术信息。这必 将大大提高套损预防和治理措施效果，有效降低生产成本， 有利于油田的持续高效发展，其经济效益和社会效益将是非
建模与计算方案设计
套管计算模型及坐标示意图
有限元计算结果
92.944MPa
82.917MPa
选择线分布载荷、圆柱作用两种施加载荷方式。
压力为5MPa时1000mm长套管沿x轴方向的应力分布
三、技术优势与地质效果
• 套管应力测井技术是根据磁测应力原理研发的一 种新测井方法与仪器，主要用于检测油井钢套管 在发生宏观变形之前的应力、应变情况，用以判 断发生套损的趋势和危险程度。仪器系统带有6个 应力测量极板，按60度间隔等分布置，并带有陀 螺方位测井仪器。该测井方法的优势主要有：1、 能够给出套管应力分布的状况及相对大小；2、可 以判断挤压套管的方式；3、给出套管受挤压力的 方位；4、可以结合其它资料判断油、水井套损趋 势。
二、 MST-Ⅱ检测仪器原理与仪器结构
1、方法原理 套管应力检测技术的物理基础是基于铁磁材料 受外部机械力作用时（包括环境温度影响），其 内部应力σ变化能引起导磁系统磁导率变化的特 性，通过测量导磁系统的磁导率变化量Δ ，进而 检测铁磁体内部应力变化。磁导率的变化量Δ与 内应力σ之间有下列线性关系： Δ/ ∝ 00σ
4、技术水平 去年研制成功的MST-Ⅱ套管应力检测仪器 已经成功用于现场工程测井。经过8口井的现 场试验证明它完全达到了工程应用水平。 它实现了真正意义的套管应力测量。
主要技术指标： （1）应力测量重复误差小于8.3％ ； （2）井下仪器外径90mm（极板外径96mm） ； （3）仪器耐压大于32MPa；耐温85℃； （4）应力仪器测量速度大于120m/h；
主要优势与特点
• 套管应力测井技术是根据磁测应力原理研发的一 种新测井方法与仪器，主要用于检测油井钢套管 在发生宏观变形之前的应力、应变情况，用以判 断发生套损的趋势和危险程度。仪器系统带有6个 应力测量极板，按60度间隔等分布置，并带有陀 螺方位测井仪器。 • 该测井方法的优势主要有：1、能够给出套管应力 分布的状况及相对大小；2、可以判断挤压套管的 方式；3、给出套管受挤压力的方位；4、可以结 合其它资料判断油、水井套损趋势。
根据它来判断套损趋势、预测套损，进而采取预防措施。
2、解决问题的思路
套损预报预防的前提是能否给出局部的应力变化 情况，我们这项研究工作的目的就是寻找一种直 接检测套管内部应力变化的方法和检测仪器，使 其在发生塑性型变之前就能给出指示，真正实现 预测预报的目标。我们不是反复去研究井径的测 量精度问题，而是更进一步的去研究套管的应力 变化。
形成的技术成果－MST-Ⅱ应力检测仪
形成的技术成果－井下仪器故障诊断系统
1、钢套管受力分析与实验研究
开展了物理与数学模型建模及有限元计算，完
成了两种管材的24种加载方式的理论计算和实验
数据校核；建立不同载荷条件下的应力-应变静态
数据库。
这部分工作主要目的是研究探讨钢套管在非均匀 受力下有限元建模的合理性，以便确定其计算结 果的准确性和其做为“理论刻度”标准的可信度。
外力F
σ
Δ
信号输出
2、井下应力检测仪器组成
1、控制与传输短节； 2、自然伽马短节； 3、方位测量短节； 4、多臂井径测量短节 5、支撑臂短节； 6、磁测应力短节； 等六节组成。
数传与主控
方位仪器
扶 正 器
16臂井径仪 支 撑 卡 瓦 应力传感器
井下仪器结构图
3、研究的主要内容
全部研究工作包括十几个部分组成，它 们是“磁测应力的基础研究、应力信号提 取、传感器与极板研制、检测仪器系统总 体方案、井下仪器结构设计、系统总线设 计、电路设计、测控软件设计、辅助测试 设备开发、钢套管受力分析、套损机理分 析和解释预报方法研究”等。
一、概 述
1、油田套损的现状
油水井套损及防控问题一直是困扰油田生产的难题之一， 其根本出路是解决套损预防的问题，而套损预报预防的前 提是能否给出套管局部的应力变化情况。套管应力检测技
术就是一种直接检测套管内部应力变化的方法和检测仪器，
它能为套损检测和预防提供最直接的客观信息，使套管在 发生塑性形变之前就能给出明确指示。矿场技术人员可以
ห้องสมุดไป่ตู้
4、研究的主要内容
基础研究与可行性研究
RMS效应实验、应力信号提取 传感器、极板、结构设计、电路设计 管材结构的有限元分析与实验 总结学习、理论分析
仪器研制
力学分析与室内试验
油井套损机理分析
工程实施
实际资料的采集、初步分析
基础实验、井径、MAC资料对比
应力资料解释
5、突破的关键技术
（1）完成了磁测应力信号的提取，实现了套管应力分布状况 的直接测量； （2）研制了实用的RMS-Ⅲ应力传感器和新型RMSP-Ⅳ极板； （3）完成了油井钢套管受力分析和检测规律研究； （4）完成了套损机理研究、单井应力分布的解释技术研究； （5）研制出应力仪器的刻度检验系统和RMS传感器测试同步采 集记录系统等专用设备的开发，为传感器和仪器的测试与标 定提供了技术支持； （6）研制出的“MST-Ⅱ套管应力检测仪器”系统，具有性能可 靠、操作简便、抗干扰能力强、检测结果直观等特点。 （7）实现了磁测应力技术成功应用于石油测井行业，使其达到 了工程应用的水平，填补了该领域的一项空白。
常可观的。
大庆测井公司套管应力检测技术介绍 1、研究历程回顾 大庆测井一公司从1999年前后开始跟踪研究此 技术，在过去的十年里，我们先后开展了“可行 性研究” （1999－2001）、“套管应力监测技术研 究”（2002－2005）和“油田套损预测及应力检测 仪器研制”（2007－2009）工作。 两次作为局重大项目的开题、立项使我们不论 从资金还是技术方面都得到了各方面的巨大支持， 为该技术在油田的应用打下了坚实的基础。 在该项技术中，我们获得两项国家发明专利。 获得局科技进步一等奖一项。
3、目的意义
大多数套损事故的直接诱因是地层应力和孔隙压力等不
平衡造成的，外力的变化引起套管内应力的变化，从而引发
套损。 磁测应力技术实现了套管井下受力状况的直接测量，为油 井套损监测预防提供有效手段。它不仅为了解套管受力状况 提供了有效的检测方法，也为油水井套管大修效果评价、油 田开发措施安全界限确定等方面提供了重要技术信息。这必 将大大提高套损预防和治理措施效果，有效降低生产成本， 有利于油田的持续高效发展，其经济效益和社会效益将是非
建模与计算方案设计
套管计算模型及坐标示意图
有限元计算结果
92.944MPa
82.917MPa
选择线分布载荷、圆柱作用两种施加载荷方式。
压力为5MPa时1000mm长套管沿x轴方向的应力分布
三、技术优势与地质效果
• 套管应力测井技术是根据磁测应力原理研发的一 种新测井方法与仪器，主要用于检测油井钢套管 在发生宏观变形之前的应力、应变情况，用以判 断发生套损的趋势和危险程度。仪器系统带有6个 应力测量极板，按60度间隔等分布置，并带有陀 螺方位测井仪器。该测井方法的优势主要有：1、 能够给出套管应力分布的状况及相对大小；2、可 以判断挤压套管的方式；3、给出套管受挤压力的 方位；4、可以结合其它资料判断油、水井套损趋 势。
二、 MST-Ⅱ检测仪器原理与仪器结构
1、方法原理 套管应力检测技术的物理基础是基于铁磁材料 受外部机械力作用时（包括环境温度影响），其 内部应力σ变化能引起导磁系统磁导率变化的特 性，通过测量导磁系统的磁导率变化量Δ ，进而 检测铁磁体内部应力变化。磁导率的变化量Δ与 内应力σ之间有下列线性关系： Δ/ ∝ 00σ
4、技术水平 去年研制成功的MST-Ⅱ套管应力检测仪器 已经成功用于现场工程测井。经过8口井的现 场试验证明它完全达到了工程应用水平。 它实现了真正意义的套管应力测量。
主要技术指标： （1）应力测量重复误差小于8.3％ ； （2）井下仪器外径90mm（极板外径96mm） ； （3）仪器耐压大于32MPa；耐温85℃； （4）应力仪器测量速度大于120m/h；
主要优势与特点
• 套管应力测井技术是根据磁测应力原理研发的一 种新测井方法与仪器，主要用于检测油井钢套管 在发生宏观变形之前的应力、应变情况，用以判 断发生套损的趋势和危险程度。仪器系统带有6个 应力测量极板，按60度间隔等分布置，并带有陀 螺方位测井仪器。 • 该测井方法的优势主要有：1、能够给出套管应力 分布的状况及相对大小；2、可以判断挤压套管的 方式；3、给出套管受挤压力的方位；4、可以结 合其它资料判断油、水井套损趋势。
根据它来判断套损趋势、预测套损，进而采取预防措施。
2、解决问题的思路
套损预报预防的前提是能否给出局部的应力变化 情况，我们这项研究工作的目的就是寻找一种直 接检测套管内部应力变化的方法和检测仪器，使 其在发生塑性型变之前就能给出指示，真正实现 预测预报的目标。我们不是反复去研究井径的测 量精度问题，而是更进一步的去研究套管的应力 变化。
形成的技术成果－MST-Ⅱ应力检测仪
形成的技术成果－井下仪器故障诊断系统
1、钢套管受力分析与实验研究
开展了物理与数学模型建模及有限元计算，完
成了两种管材的24种加载方式的理论计算和实验
数据校核；建立不同载荷条件下的应力-应变静态
数据库。
这部分工作主要目的是研究探讨钢套管在非均匀 受力下有限元建模的合理性，以便确定其计算结 果的准确性和其做为“理论刻度”标准的可信度。
外力F
σ
Δ
信号输出
2、井下应力检测仪器组成
1、控制与传输短节； 2、自然伽马短节； 3、方位测量短节； 4、多臂井径测量短节 5、支撑臂短节； 6、磁测应力短节； 等六节组成。
数传与主控
方位仪器
扶 正 器
16臂井径仪 支 撑 卡 瓦 应力传感器
井下仪器结构图
3、研究的主要内容
全部研究工作包括十几个部分组成，它 们是“磁测应力的基础研究、应力信号提 取、传感器与极板研制、检测仪器系统总 体方案、井下仪器结构设计、系统总线设 计、电路设计、测控软件设计、辅助测试 设备开发、钢套管受力分析、套损机理分 析和解释预报方法研究”等。
一、概 述
1、油田套损的现状
油水井套损及防控问题一直是困扰油田生产的难题之一， 其根本出路是解决套损预防的问题，而套损预报预防的前 提是能否给出套管局部的应力变化情况。套管应力检测技
术就是一种直接检测套管内部应力变化的方法和检测仪器，
它能为套损检测和预防提供最直接的客观信息，使套管在 发生塑性形变之前就能给出明确指示。矿场技术人员可以
ห้องสมุดไป่ตู้
4、研究的主要内容
基础研究与可行性研究
RMS效应实验、应力信号提取 传感器、极板、结构设计、电路设计 管材结构的有限元分析与实验 总结学习、理论分析
仪器研制
力学分析与室内试验
油井套损机理分析
工程实施
实际资料的采集、初步分析
基础实验、井径、MAC资料对比
应力资料解释
5、突破的关键技术
（1）完成了磁测应力信号的提取，实现了套管应力分布状况 的直接测量； （2）研制了实用的RMS-Ⅲ应力传感器和新型RMSP-Ⅳ极板； （3）完成了油井钢套管受力分析和检测规律研究； （4）完成了套损机理研究、单井应力分布的解释技术研究； （5）研制出应力仪器的刻度检验系统和RMS传感器测试同步采 集记录系统等专用设备的开发，为传感器和仪器的测试与标 定提供了技术支持； （6）研制出的“MST-Ⅱ套管应力检测仪器”系统，具有性能可 靠、操作简便、抗干扰能力强、检测结果直观等特点。 （7）实现了磁测应力技术成功应用于石油测井行业，使其达到 了工程应用的水平，填补了该领域的一项空白。
常可观的。
大庆测井公司套管应力检测技术介绍 1、研究历程回顾 大庆测井一公司从1999年前后开始跟踪研究此 技术，在过去的十年里，我们先后开展了“可行 性研究” （1999－2001）、“套管应力监测技术研 究”（2002－2005）和“油田套损预测及应力检测 仪器研制”（2007－2009）工作。 两次作为局重大项目的开题、立项使我们不论 从资金还是技术方面都得到了各方面的巨大支持， 为该技术在油田的应用打下了坚实的基础。 在该项技术中，我们获得两项国家发明专利。 获得局科技进步一等奖一项。