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摘 要：油气开采中，需要用到大量的套管，套管的运行质量直接影响油气井的生产量和安全性。套管运行环境较为恶劣，很容易出现各种缺陷，需要利用检测仪器进行及时有效的检测，为安全预防工作提供参考。
关键词：套管；缺陷；检测
套管在油水井作业中占据重要地位，然而套管运行期间受地质因素、工程因素、流体介质等多种因素的影响，导致套管很容易出现裂缝、孔洞、变形、缩径和错断等多种缺陷，因此被称为套损井。套管一旦出现问题就会影响油水井的注水效果，进而降低产量，缩短油井使用寿命，甚至会引发其他质量事故。
套损检测是指采用一定的技術手段，对套管的直径、壁厚、变形、腐蚀、孔洞和断裂等状况进行测量，根据测量结果判断油水井的工作状况，为后期的防护措施提供准确参考。目前常用的套损检测技术有超声波检测技术、机械井径检测技术、电磁检测技术、放射性同位素检测技术等，本文将对部分检测技术进行分析：
1 超声检测技术
1.1 原理分析 超声波检测技术用到的仪器有超声波电视或超声波成像仪，该法主要是利用超声波反射原理进行检测。井下仪器在井内旋转扫描，并能发射和接收脉冲式超声波，一旦套管出现异常，回波信号的幅度和传播时间将受到很大影响，经放大后回传到井上，然后利用计算机处理成像，通过2D或者3D的方式显示套管的纵横界面图、时间图、幅度图以及立体图，能对套管的内腐蚀、变形和错断进行直观反应。
1.2 应用举例 以西方阿特拉斯公司数字声波井周成像测井仪来说，仪器对套管扫描时采取脉冲回波的形式，在扫描过程中记录波幅度、回波时间等数据信息，据此可对套管的变形位置、断裂位置或射孔位置进行确定，但对大井眼的成像效果较差；除此之外，还有哈利波顿公司和斯伦贝谢公司的成像仪，不同品牌的成像仪具有的优势不同，在实际应用中应根据具体情况，科学选择成像仪，提高检测的准确性。
2 机械井径检测技术
2.1 原理分析 机械井径检测属于接触式测量技术，测试时，测量臂与套管内壁接触，通过测量臂径向位移的情况反映套管内经的变化情况，然后利用测量臂的内部机械转换结构，使径向位移转为推杆的垂直位移。套管内径若发生异常，就会导致连杆滑键在可变电阻上移动，使电位信号发生变化，将信号放大后传输给地面设备，地面仪器将其转化为相应的井径值和曲线，从而对套管的腐蚀类型和腐蚀程度进行判断。
2.2 仪器分析 机械井径检测仪器种类较多，常用的有X-Y井径仪、微井径仪；从测量臂数目来看，有8臂、18臂、38臂、40臂和60臂井径仪。X-Y井径仪只能利用4支臂对井内两条互相垂直的曲线进行定性分析，无法对套管内的腐蚀问题进行测量，测量误差在±2mm；微井径仪可利用4支臂测量井径两条互相垂直的直径，然后求平均值，以此确定接箍深度、变形部位和射孔质量，分辨率能达到1mm，测量精度可控制在±1mm内；8臂井径仪测量四条井径曲线，但测量缩径在26mm以内的套管时，会遇到阻碍，且很容易出现漏测；40臂井径仪能对套管内壁腐蚀、破裂和变形情况进行准确测量，但同样面临变形套管阻碍问题，降低测量的成功率；36臂和60臂井径仪能对最小井径值和最大井径值进行记录，可绘制6条曲线，能对套管的内壁腐蚀、剩余壁厚、断裂以及变形问题进检测。不同检测仪器均有其自身限制，将不同检测仪器进行集成，采用组合检测仪器，可提高检测精度和准确率，拓展仪器服务范围。
2.3 技术评价
机械井径检测法测量精度较高，可对垂直管道的内壁腐蚀进行精准检测，还能利用专业设备将测井数据转化为3D图像，便于检测人员对故障进行快速判断。不足之处是仪器测量臂较多，可能会在套管变形部位出现刮砂或遇卡现象；若测量臂过少，就容易出现漏测现象，降低检测工作的可靠性；除此之外，机械井径检测技术只能对套管内壁进行检测，无法对外壁腐蚀或损伤进行判断，需要结合其他检测方法使用。
3 电磁检测法
3.1 原理分析 第一，漏磁检测是利用强磁场将套管进行磁化，若套管存在损伤就会改变管道中的磁场分布，导致内部磁力线逸出，从而形成漏磁场；而套管磁通密度大小和变化情况可利用霍尔效应进行测量，并据此对套管的腐蚀情况进行判断。第二，常规涡流检测是根据电磁感应原理，利用发射线圈产生交变电磁场，然后再套管臂上形成环状涡流；若套管存在缺陷，就会影响感应电流的流经途径，同时线圈的阻值也会发生变化，根据载流线圈的抗阻变化就能对套管缺陷状况进行判断。常规涡流检测技术能对套管大规模腐蚀、垂直裂缝、孔以及其他缺陷进行检测，但无法检测管道外表面缺陷，若与漏磁检测法联合使用，可有效减少检测盲区。第三，远场涡流检测是在距离激励线圈2倍管内径以外的远场区进行检测的一种方法，原理是：场强随着两线圈间距的增大而不断衰减，但衰减的趋势越来越缓慢，存在第二种能量传递方式。能量传递途径中若存在缺陷，就能导致线圈中信号幅值和相位发生变化，对检测线圈中的二次感应电动势的大小及相移进行检测，就能获取套管腐蚀或缺陷的相关信息。该法检测范围受限，只能对深度大于1mm，宽度多于0.1mm的裂纹进行测量。
3.2 仪器分析 利用电磁法进行套损检测的仪器较多，而且随着科技的不断进步，新型仪器也开始不断出现，如斯伦贝谢的PAT、英国的Sonder套管成像仪MTT、电磁探伤测井仪（EMDS-TM）等。电磁测井仪是唯一能对多层套管的损伤进行探测的一种仪器，已经在管道安全评估、维护、维修及更换领域得到广泛应用。以电磁探伤测井仪（EMDS-TM）为例，该仪器抗干扰能力较强，可免收泥浆、管壁结蜡、水泥沉积物等外界因素的影响；但无法对套管的变形情况进行定量分析，也无法对套管内外腐蚀进行判断，需要与多臂井径测量仪器组合使用，获取井下套管的全面信息。
参考文献：
[1]潘敏.MIT-MTT套损检测技术及三维成像软件开发[D].长江大学，2014.
[2]赵琳.金属套管腐蚀检测方法与技术研究[D].西安石油大学，2013.
[3]严正国，赵琳，王飞，周超.电磁探伤测井技术及其进展[J].石油仪器，2012，06：41-43+103.
[4]杨兴琴，余迎.套管工程检测新技术[J].测井技术，2014，02：157.
关键词：套管；缺陷；检测
套管在油水井作业中占据重要地位，然而套管运行期间受地质因素、工程因素、流体介质等多种因素的影响，导致套管很容易出现裂缝、孔洞、变形、缩径和错断等多种缺陷，因此被称为套损井。套管一旦出现问题就会影响油水井的注水效果，进而降低产量，缩短油井使用寿命，甚至会引发其他质量事故。
套损检测是指采用一定的技術手段，对套管的直径、壁厚、变形、腐蚀、孔洞和断裂等状况进行测量，根据测量结果判断油水井的工作状况，为后期的防护措施提供准确参考。目前常用的套损检测技术有超声波检测技术、机械井径检测技术、电磁检测技术、放射性同位素检测技术等，本文将对部分检测技术进行分析：
1 超声检测技术
1.1 原理分析 超声波检测技术用到的仪器有超声波电视或超声波成像仪，该法主要是利用超声波反射原理进行检测。井下仪器在井内旋转扫描，并能发射和接收脉冲式超声波，一旦套管出现异常，回波信号的幅度和传播时间将受到很大影响，经放大后回传到井上，然后利用计算机处理成像，通过2D或者3D的方式显示套管的纵横界面图、时间图、幅度图以及立体图，能对套管的内腐蚀、变形和错断进行直观反应。
1.2 应用举例 以西方阿特拉斯公司数字声波井周成像测井仪来说，仪器对套管扫描时采取脉冲回波的形式，在扫描过程中记录波幅度、回波时间等数据信息，据此可对套管的变形位置、断裂位置或射孔位置进行确定，但对大井眼的成像效果较差；除此之外，还有哈利波顿公司和斯伦贝谢公司的成像仪，不同品牌的成像仪具有的优势不同，在实际应用中应根据具体情况，科学选择成像仪，提高检测的准确性。
2 机械井径检测技术
2.1 原理分析 机械井径检测属于接触式测量技术，测试时，测量臂与套管内壁接触，通过测量臂径向位移的情况反映套管内经的变化情况，然后利用测量臂的内部机械转换结构，使径向位移转为推杆的垂直位移。套管内径若发生异常，就会导致连杆滑键在可变电阻上移动，使电位信号发生变化，将信号放大后传输给地面设备，地面仪器将其转化为相应的井径值和曲线，从而对套管的腐蚀类型和腐蚀程度进行判断。
2.2 仪器分析 机械井径检测仪器种类较多，常用的有X-Y井径仪、微井径仪；从测量臂数目来看，有8臂、18臂、38臂、40臂和60臂井径仪。X-Y井径仪只能利用4支臂对井内两条互相垂直的曲线进行定性分析，无法对套管内的腐蚀问题进行测量，测量误差在±2mm；微井径仪可利用4支臂测量井径两条互相垂直的直径，然后求平均值，以此确定接箍深度、变形部位和射孔质量，分辨率能达到1mm，测量精度可控制在±1mm内；8臂井径仪测量四条井径曲线，但测量缩径在26mm以内的套管时，会遇到阻碍，且很容易出现漏测；40臂井径仪能对套管内壁腐蚀、破裂和变形情况进行准确测量，但同样面临变形套管阻碍问题，降低测量的成功率；36臂和60臂井径仪能对最小井径值和最大井径值进行记录，可绘制6条曲线，能对套管的内壁腐蚀、剩余壁厚、断裂以及变形问题进检测。不同检测仪器均有其自身限制，将不同检测仪器进行集成，采用组合检测仪器，可提高检测精度和准确率，拓展仪器服务范围。
2.3 技术评价
机械井径检测法测量精度较高，可对垂直管道的内壁腐蚀进行精准检测，还能利用专业设备将测井数据转化为3D图像，便于检测人员对故障进行快速判断。不足之处是仪器测量臂较多，可能会在套管变形部位出现刮砂或遇卡现象；若测量臂过少，就容易出现漏测现象，降低检测工作的可靠性；除此之外，机械井径检测技术只能对套管内壁进行检测，无法对外壁腐蚀或损伤进行判断，需要结合其他检测方法使用。
3 电磁检测法
3.1 原理分析 第一，漏磁检测是利用强磁场将套管进行磁化，若套管存在损伤就会改变管道中的磁场分布，导致内部磁力线逸出，从而形成漏磁场；而套管磁通密度大小和变化情况可利用霍尔效应进行测量，并据此对套管的腐蚀情况进行判断。第二，常规涡流检测是根据电磁感应原理，利用发射线圈产生交变电磁场，然后再套管臂上形成环状涡流；若套管存在缺陷，就会影响感应电流的流经途径，同时线圈的阻值也会发生变化，根据载流线圈的抗阻变化就能对套管缺陷状况进行判断。常规涡流检测技术能对套管大规模腐蚀、垂直裂缝、孔以及其他缺陷进行检测，但无法检测管道外表面缺陷，若与漏磁检测法联合使用，可有效减少检测盲区。第三，远场涡流检测是在距离激励线圈2倍管内径以外的远场区进行检测的一种方法，原理是：场强随着两线圈间距的增大而不断衰减，但衰减的趋势越来越缓慢，存在第二种能量传递方式。能量传递途径中若存在缺陷，就能导致线圈中信号幅值和相位发生变化，对检测线圈中的二次感应电动势的大小及相移进行检测，就能获取套管腐蚀或缺陷的相关信息。该法检测范围受限，只能对深度大于1mm，宽度多于0.1mm的裂纹进行测量。
3.2 仪器分析 利用电磁法进行套损检测的仪器较多，而且随着科技的不断进步，新型仪器也开始不断出现，如斯伦贝谢的PAT、英国的Sonder套管成像仪MTT、电磁探伤测井仪（EMDS-TM）等。电磁测井仪是唯一能对多层套管的损伤进行探测的一种仪器，已经在管道安全评估、维护、维修及更换领域得到广泛应用。以电磁探伤测井仪（EMDS-TM）为例，该仪器抗干扰能力较强，可免收泥浆、管壁结蜡、水泥沉积物等外界因素的影响；但无法对套管的变形情况进行定量分析，也无法对套管内外腐蚀进行判断，需要与多臂井径测量仪器组合使用，获取井下套管的全面信息。
参考文献：
[1]潘敏.MIT-MTT套损检测技术及三维成像软件开发[D].长江大学，2014.
[2]赵琳.金属套管腐蚀检测方法与技术研究[D].西安石油大学，2013.
[3]严正国，赵琳，王飞，周超.电磁探伤测井技术及其进展[J].石油仪器，2012，06：41-43+103.
[4]杨兴琴，余迎.套管工程检测新技术[J].测井技术，2014，02：157.