[發明專利]基于超聲相控陣技術的儲氣井井筒檢測系統及其檢測方法

在審

• 申請號: 201610057375.0
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105486752A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 鄭凱;王海濤;徐曉丹;王晉;汪文;任毅;丁春雄
• 申請（專利權）人: 江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于無損探傷設備技術領域，涉及針對天然氣加氣站、調峰站及儲氣站等設施的 壓縮儲氣井的壁厚測量和井壁蝕坑、裂紋等檢測的無損探傷技術，尤其是涉及一種基于超聲 相控陣技術的儲氣井井筒檢測系統及其檢測方法。

背景技術

壓縮天然氣(CNG)儲氣井由于安全性能高、占地面積小和建造成本低等優勢，成為目 前國內CNG加氣站的基本儲氣方式。自1997年中國石油川西南礦區在四川建成第一座地下 儲氣井組，中國至今已有8000口儲氣井，其中部分已進入老年期，因地層水的存在和天然氣 本身的低量含硫特性導致井壁腐蝕，存在著爆炸、泄露及井竄等事故隱患。為了保障儲氣井 的安全運行，保護人民的生命財產安全，中國國家質監部門已將儲氣井納入特種設備范疇， 對其設計、制造、使用、檢驗以及維修改造實行全過程的安全監察。

目前，儲氣井壁檢測主要有兩種方式，一種是人工檢測，即手持測厚儀進行逐點檢測； 另一種是自動檢測，即依靠機械裝置和控制系統自動完成。對于深度可達300米的儲氣井， 人工檢測無疑是一件繁重的勞動作業；同時，檢測數據需先存儲，待檢測結束后再處理，所 以，人工檢測不具有實時性。自動檢測又多分為井上設備和井下設備，井下設備是檢測的直 接執行者，井上設備則控制著井下設備的工作方式；兩部分設備間通訊和井下部分的精確定 位要求檢測設備在檢測過程中盡可能地保持靜止，需固定整套檢測裝置，致使此檢測方式相 對復雜。

諸多自動檢測方法中，超聲波檢測因穿透性強、方向性好及靈敏度高等特點逐漸代替電 阻檢測法、電容檢測法、射線檢測法、渦流檢測法等方法。現有的超聲波檢測技術主要采用 是內旋轉檢測系統(IRIS)，分為單探頭旋轉、單探頭聲束旋轉及多層單探頭環形陣列等三種 檢測方式。單探頭旋轉檢測是指探頭軸向垂直于井壁360°旋轉掃描；單探頭聲束旋轉檢測 是指探頭軸向平行于井壁，傾斜45°反射鏡360°旋轉完成掃描；這兩種檢測方式對井筒的 內壁要求極高，儲氣井常見的井筒變形會造成探頭耦合不良、檢測裝置在管內卡頓、檢測信 號丟失等現象，掃查覆蓋率低，造成一定的漏檢現象。多層單探頭環形陣列檢測是指每層探 頭均勻環形排列，層間探頭布置錯開一定角度，可依次激勵探頭進行掃描；相比上述兩種檢 測方式，該檢測的掃查盲區較小，但是，多個單探頭的使用增加了測試裝置的體積，多探頭 之間電性能的不一致性會帶來檢測誤差，操作前的調校比較困難；多探頭間發射角的差別、 裝配不到位，均會降低儲氣井井筒的掃查覆蓋率。

中國專利申請CN21010115676.7公開了一種儲氣井井筒壁厚及腐蝕檢測系統與檢測方 法，采用的是上述多層單探頭環形陣列檢測方法。該專利申請在圓周方向布置多層環形水浸 探頭陣列，檢測系統通過層間錯開一定角度以增大覆蓋測量范圍，層間不同探頭接收的聲波 需要校準，且井下設備在垂直方向上移動位置受層間距離限制，存在著結構復雜、測前調校 困難、掃查覆蓋率低、檢測誤差大的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供了一種基于超聲相控陣技術的儲氣井 井筒檢測系統及其檢測方法，系統檢測裝置結構簡單，測前調校方便，掃查覆蓋率高且可實 時靈活地調整，能夠對腐蝕部分定位細查，檢測速度快，檢測精度高。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案。

本發明的一種基于超聲相控陣技術的儲氣井井筒檢測系統，包括井上設備、井下設備及 復合電纜，所述井上設備包括系統主機、控制箱、收線架、定滑輪；所述的定滑輪安裝有編 碼器；井下設備包括扶正器、檢測儀和環形探頭；所述的復合電纜由內部銅導線、光纖和外 層鋼絲組成；銅導線為井下設備供電，鋼絲拖拽井下設備工作，光纖是系統主機與井下設備 的通訊媒介，其特征在于：

所述的檢測儀為超聲相控陣檢測儀，包括延時模塊、隔離模塊、發射模塊、接收模塊、 采集卡和光端機；所述的發射模塊、接收模塊構成超聲相控陣檢測儀的收發電路；

所述的井下設備設置有一個所述的環形探頭；所述的環形探頭為環形相控陣陣列探頭， 含有均勻分布在一同層圓周上的多個環形相控陣陣元組；所述的每個環形相控陣陣元組具有 16n個陣元；