基于砂粒碰撞管壁信号识别的套管漏点检测方法研究

摘要

随着油井生产时间的延续，套管与下部防砂管柱损坏日益严重。套管与防砂管柱出现破损后，会严重出砂，过度出砂会影响油井正常生产，及时发现并确定漏点深度，对油气井的补救、维修工作具有重要意义。目前，国内外用于井下套管损伤检测的方法主要有机械井径法、超声波法、电磁法与光学法等。每种检测方法均存在一定缺陷，如检测成本高、检测效率低或易受套管柱内流体性质的影响等。本文针对目前已有检测方法的不足，提出了一种新的检测理论及方法，以期快速有效的进行套管漏点深度检测，为油田安全生产提供技术支持。 本文提出了一种基于砂粒碰撞管壁信号识别的漏点检测方法，研究构建了一套漏点检测实验装置，并优选所用检测设备、传感器及数据处理方法，设计了基于砂粒碰撞管壁信号识别的漏点检测实验，通过实验探索该理论及方法的可行性。 实验过程中，以漏点孔径和位置作为实验变量，分析信号特征，识别砂粒冲击信号，确定砂粒冲击时间，进行漏点定位计算。利用小波包分析方法分析实验数据，确定了16.2KHz～19.4KHz为特征频段，在特征频段中，砂粒冲击信号特征明显。结果表明，计算结果与实际数据相符，验证了本文提出的漏点检测模型的可行性。

目录

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第一章 绪 论

1.1 课题的背景及研究意义

1.2 国内外相关领域的研究现状

1.2.1 国内外检测方法现状

1.2.2 信号处理方法现状

1.3 论文主要的研究内容及创新点

1.3.1 主要的研究内容

1.3.2 创新点

1.4 本章小结

第二章 漏点检测基本原理

2.1 检测基本原理

2.1.1 振动的描述

2.1.2 检测原理概述

2.2 信号采集处理系统

2.2.1 多通道数据采集仪

2.2.2 传感器

2.2.3 信号采集处理软件

2.3 检测信号处理方法

2.3.1 信号时域分析

2.3.2信号频域分析

2.3.3小波包分解

2.3.4信号特征识别

2.3.5信号时间确定

2.4 本章小结

第三章 漏点检测实验装置

3.1模拟实验管路设计

3.2模拟实验台架构建

3.2.1气泵空压机

3.2.2储气罐

3.2.3涡街流量计

3.2.4管路压力表

3.2.5弹簧全启式安全阀

3.2.6漏点管路设计

3.3 本章小结

第四章 气固两相流含砂流动数值模拟

4.1 气固两相流流动特性

4.1.1 气相运动方程

4.1.2 固相运动方程

4.2 气固两相流在漏点处的流动状态模拟

4.2.2 网格划分

4.2.3 气砂两相流模拟

4.3 砂粒撞击管壁数值模拟

4.4 本章小结

第五章 漏点检测实验

5.1 力锤实验

5.1.1 实验设计

5.1.2 力锤实验

5.2 漏点检测实验设计

5.2.1 实验流程设计

5.2.2 实验用品选择

5.3 漏点检测结果分析

5.3.1 实验信号时域图

5.3.2 实验结果时参变量分析

5.4 小波包分析

5.4.1 小波包分析

5.4.2 结果分析

5.5 定位计算

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢