專利名稱：井下腐蝕監(jiān)測設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在操作期間或者在封井的同時(shí)對井的導(dǎo)管柱和套管柱的狀態(tài)進(jìn)行超聲波監(jiān)測，以區(qū)別出腐蝕的開始和位置，以及在任何類型的井內(nèi)其擴(kuò)展的速度，包括油井，氣井，水井和多相流體井。
背景技術(shù)：
已經(jīng)采用了各種裝置和方法來探測和/或監(jiān)測在井的導(dǎo)管柱，或管段和井的套管柱上腐蝕的擴(kuò)展，該過程通常被稱為“井下”腐蝕監(jiān)測。如這里所用的，“腐蝕”包括這種缺陷，如金屬損耗，銹斑和裂縫，如果不加以檢查，這些缺陷可能擴(kuò)展而導(dǎo)致管段失效。
對于油、氣或水井以及野外的操作和設(shè)備而言，井下腐蝕監(jiān)測特別重要，不僅在于為了避免操作期間的失效而預(yù)測井的導(dǎo)管和套管的有用壽命，而且在于確定為盡量減小這種腐蝕的化學(xué)添加劑的效率。
盡管目前采用的監(jiān)測井下腐蝕的方法有多種，它們都需要使用金屬線來安裝和/或收回置于預(yù)定位置的裝置或輸送測井工具。這些現(xiàn)有技術(shù)方法包括連接在一金屬絲或電纜端部的金屬線測井工具；由金屬線設(shè)置和回收的試樣；由金屬線設(shè)置和收回的可編程電子探頭。為了應(yīng)用任何一種這些方法，必須使井停止使用。按正常程序關(guān)閉該井以進(jìn)行腐蝕監(jiān)測的成本很高，不僅在于直接的勞動力費(fèi)用，而且在于損失生產(chǎn)和利潤。此外，由于在井道中安裝插入裝置所造成的流動阻斷可能產(chǎn)生誤導(dǎo)的腐蝕速度數(shù)據(jù)。
對于已安裝的井的導(dǎo)管和套管，利用超聲波以檢測管段壁厚并探測缺陷的設(shè)備和方法是已知的，但必須由金屬線輸送且承受所有插入裝置的同樣的限制。而且，由于金屬線工具從一個(gè)檢測點(diǎn)到另一個(gè)檢測點(diǎn)的不精確的定位，不可能獲得關(guān)于在原處的腐蝕速度的可靠數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有超聲波金屬線裝置的另一較大限制是要求它們需要在一充滿液體的管子中運(yùn)行，以傳輸數(shù)據(jù)。這一要求限制了它們在多相和氣井中的使用。
所以，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備和方法，其允許進(jìn)行井下腐蝕監(jiān)測，而無需使井停止服務(wù)或中斷流動，并且其可被用于所有類型的井，即水井，油井，氣井和/或多相井。
本發(fā)明的另一目的是允許用任何所需的頻率或者甚至連續(xù)地獲得和分析腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一目的是允許腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)可從安裝井的導(dǎo)管柱和/或套管柱的時(shí)候獲得，以提供一基線，并由此區(qū)別腐蝕的開始以及它在被監(jiān)測的管段上的擴(kuò)展速度。
本發(fā)明的還一目的是提供一種經(jīng)濟(jì)的和成本效果高的在現(xiàn)場進(jìn)行井下腐蝕監(jiān)測的方法和設(shè)備，其將提供可靠的數(shù)據(jù)而無需借助于金屬線和插入工具及方法。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法可實(shí)現(xiàn)上述目的和進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，其包括提供一組壓電式傳感器，所述傳感器以一預(yù)定的和固定的陣列連接在一段井的套管或?qū)Ч艿慕饘俦砻嫔?。在第一?yōu)選實(shí)施例中，形成一給定的固定陣列的該組傳感器由導(dǎo)線導(dǎo)電地連接于至少一個(gè)微處理器，該微處理器設(shè)置在傳感器陣列附近。微處理器也導(dǎo)電地連接于一導(dǎo)電電纜，該導(dǎo)電電纜從井下位置的套管或?qū)Ч懿慷我揭槐砻嬖O(shè)備，該表面設(shè)備有一電源，計(jì)算機(jī)引導(dǎo)的控制和檢測裝置，數(shù)據(jù)處理和存儲裝置，和顯示裝置，如一打印機(jī)和/或CRT監(jiān)視器。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，可采用一無線系統(tǒng)，其中該微處理器導(dǎo)電地連接于套管柱或?qū)Ч苤?，后者用作在表面設(shè)備和微處理器之間傳輸電信號的導(dǎo)體。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，一參考塊體安裝在腐蝕監(jiān)測傳感器陣列的附近，制造該參考塊體的材料相同于被監(jiān)測的管段的材料。參考決體與任何腐蝕源隔離。參考塊體最好呈有臺階的楔形的形式，具有一組預(yù)定的厚度，該厚度例如對應(yīng)于被監(jiān)測的管段的原始壁厚，一或多個(gè)中間的較小的厚度，楔形的最厚部分對應(yīng)于允許井連續(xù)工作的套管管段或?qū)Ч芄芏蔚念A(yù)定的最小安全厚度。傳感器也安裝于在參考塊體上形成臺階的各表面上，并且這些傳感器被導(dǎo)電地連接于一微處理器，該微處理器可以是與傳感器的固定陣列相關(guān)的微處理器相同的微處理器，或者可以是一獨(dú)立的微處理器，其隨后由電纜連接于表面控制設(shè)備，或者作為選擇如果采用無線系統(tǒng)就直接地連接于套管柱或?qū)Ч苤?br> 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器的固定陣列，帶傳感器和相關(guān)微處理器的參考塊體，或微處理器被固定在一短段的連接器管段上，該連接器管段被用來連接標(biāo)準(zhǔn)長度的井的套管管段和/或?qū)Ч芄芏?。采用短段的連接器管段便于監(jiān)測設(shè)備的組裝，也便于將其放置在井孔內(nèi)。由于隨管柱進(jìn)入井孔在任何情況下均需連接器來連接多個(gè)管段，所以幾乎不需要附加的時(shí)間和勞力，來提供用以沿管柱在任何所需數(shù)量的垂直位置周期性或基本上連續(xù)地進(jìn)行腐蝕監(jiān)測的能力。在本發(fā)明的方法的實(shí)踐中，在井口處所需的主要附加步驟是導(dǎo)電電纜的連接和固定，該電纜用于從地面上的設(shè)備傳送信號和從微處理器接收信號。但是，在采用了無線系統(tǒng)的實(shí)施例中，將不再需要這些附加的步驟。
在方法的實(shí)踐中，一普通目的的計(jì)算機(jī)設(shè)置有適當(dāng)?shù)能浖?，以產(chǎn)生一信號來激活各微處理器，并且該信號通過導(dǎo)電電纜傳輸，或者作為選擇采用無線傳輸系統(tǒng)，其中管柱用作一導(dǎo)體。在收到激活信號后，各微處理器激活其相關(guān)的傳感器并接收所產(chǎn)生的關(guān)于套管柱或?qū)Ч苤?傳感器連接于其上)的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，或者在參考塊體的情況下接收來自與潛在腐蝕源隔離的塊體的基線或比較數(shù)據(jù)。在各被監(jiān)測的位置處的微處理器然后將數(shù)據(jù)通過導(dǎo)電電纜或無線傳輸裝置傳輸?shù)奖砻嬖O(shè)備。數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)引導(dǎo)的控制和檢測裝置接收，該數(shù)據(jù)從所述控制和檢測裝置可以或是被之間傳送到數(shù)據(jù)存儲裝置，或是先被傳送到數(shù)據(jù)處理裝置然后被傳送到數(shù)據(jù)存儲裝置。一旦數(shù)據(jù)已被處理，它就可用來以打印的形式顯示，或者目視可見地顯示在一CRT監(jiān)視器上。
從本發(fā)明的下面的詳細(xì)描述中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可明顯看出本發(fā)明的設(shè)備和方法的各種其他實(shí)施例和結(jié)構(gòu)。
附圖的簡要描述

圖1是一簡化的示意性剖視圖，示出了一典型的井，用以生產(chǎn)液態(tài)或氣態(tài)碳?xì)浠衔?，水，或多相流體；圖2是圖1的放大的局部剖視圖；圖3是一段井的套管的剖視圖，示出了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖4是一示意性電路圖，示出了圖3所示本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例；圖4A是一示意性電路圖，示出了圖4中一單元的細(xì)節(jié)；圖5是一段井的套管的剖視圖，示出了本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖6是一示意性的電路圖，示出了無線傳輸數(shù)據(jù)的另一優(yōu)選實(shí)施例；
圖7是一典型的參考塊體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖7A是圖7的塊體的端視圖；和圖7B是圖7的塊體的俯視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述如圖1的簡圖所示，生產(chǎn)儲層流體的井10包括一環(huán)繞一導(dǎo)管柱3的套管柱2，該導(dǎo)管柱3向下伸入地表到達(dá)儲層巖石，由此抽取儲層流體。各導(dǎo)管柱包括多段由連接器(未示出)連接的管段4。在鉆井時(shí)使構(gòu)成套管柱的管段降低入位，并借助于多種管連接器的任一一種將它們固定在一起。隨后，將多段構(gòu)成導(dǎo)管柱的管段降入套管，以提供從儲層中將儲層流體抽出的通道。圖2中示出了構(gòu)成套管柱和導(dǎo)管柱的多段管段的空間關(guān)系。
在圖3中示意性示出的本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，套管管段20的一較短部段設(shè)有一組壓電式傳感器26，它們以一固定的陣列連接在外套管表面22上。在一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，該固定陣列包括至少三個(gè)縱向隔開的行并且各行包含至少三個(gè)繞管段的圓周徑向隔開，即以120°間隔，的傳感器。傳感器26的固定陣列由導(dǎo)線27導(dǎo)電地連接于至少一個(gè)微處理器28。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)微處理器被設(shè)置在相關(guān)傳感器陣列的附近。
參照圖4的示意圖，導(dǎo)電電纜32從一組微處理器28延伸到一表面設(shè)備80，該表面設(shè)備包括一電源70和相關(guān)的計(jì)算機(jī)引導(dǎo)的控制和檢測裝置72，數(shù)據(jù)處理和存儲裝置74，以及打印裝置88和顯示裝置90，其設(shè)置在表面上，優(yōu)選在一車輛中或是一永久性設(shè)備。
該控制和檢測裝置包括一普通的計(jì)算機(jī)和軟件程序，以激活各單獨(dú)的微處理器和各相關(guān)的傳感器，以接收來自各微處理器的數(shù)據(jù)，并隨后傳輸所述數(shù)據(jù)或是用以存儲或是用以處理。
在一選擇性的優(yōu)選實(shí)施例中，在表面接收的數(shù)據(jù)從該表面控制裝置通過例如一遙測單元或一地面線路(未示出)被傳輸，用以在遠(yuǎn)離井的位置進(jìn)行處理和存儲。該實(shí)施例特別適用于監(jiān)測一或多個(gè)在隔離區(qū)或遠(yuǎn)離野外服務(wù)辦公室的井的狀態(tài)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中公知的方法和程序，由計(jì)算機(jī)引導(dǎo)的檢測和控制裝置72產(chǎn)生的信號通過導(dǎo)電電纜32被傳送到各微處理器28，微處理器然后被激活以將信號傳送到與各微處理器相關(guān)的傳感器26的陣列。由成陣列的傳感器產(chǎn)生和接收的信號被返回到它們的相關(guān)微處理器28，以傳輸?shù)奖砻嬖O(shè)備80中的數(shù)據(jù)接收，處理和存儲裝置74。
在將數(shù)據(jù)存儲在記憶裝置之前，或之后，可對其進(jìn)行處理。處理的數(shù)據(jù)本身可被存儲，和/或使它們可用來傳送到一顯示裝置。井的導(dǎo)管或套管的被監(jiān)測部分的狀態(tài)以數(shù)字和/或圖象的形式被顯示在一計(jì)算機(jī)監(jiān)視器90上和/或打印輸出88上，并且該數(shù)據(jù)被輸入一適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)存儲或記憶裝置74。
在圖3所示的本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器陣列和相關(guān)的微處理器被封閉在一保護(hù)罩40內(nèi)，該保護(hù)罩例如通過焊接42固定在管段的外部。導(dǎo)線32穿過位于罩40上的流體密封的密封墊或密封套43，制造該罩的材料最好相同于或十分類似于制造它所連接的導(dǎo)管柱或套管柱的材料。為了監(jiān)測一段導(dǎo)管或套管的外表面的狀態(tài)，傳感器36的一第二陣列被固定在保護(hù)罩40的內(nèi)表面44上，并由適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線連接到相關(guān)的微處理器38，該微處理器然后被導(dǎo)電地連接到導(dǎo)電電纜32。隨后，適當(dāng)?shù)男盘柋惠斔偷絺鞲衅鞯耐獠筷嚵胁脑搨鞲衅鞯耐獠筷嚵薪邮招盘枺摂?shù)據(jù)被處理，用以如同上面結(jié)合用來監(jiān)測導(dǎo)管柱或套管柱內(nèi)部的一段的狀態(tài)的方法和設(shè)備所描述的那樣。
參照圖3，各井下裝置最好包括至少一個(gè)參考塊體60。如圖7,7A和7B所最清楚地顯示，參考塊體60可以取一有臺階的楔形形式，其構(gòu)形和操作將在下面詳細(xì)描述。
從上面的描述可以理解，傳感器的激活可以按照任何理想的時(shí)間表或頻率，或者在一大體連續(xù)基礎(chǔ)上。而且，在將導(dǎo)管柱和/或套管柱組裝和降入井孔內(nèi)時(shí)，可以將任何數(shù)量的單獨(dú)的傳感器陣列插在導(dǎo)管柱和/或套管柱上。
參照圖5，示出了另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中傳感器陣列連接在一接頭或管配件50上，該接頭連接在各段導(dǎo)管管段或套管管段的端部，以將它們連接在一起。導(dǎo)管或套管管段的端部的外表面設(shè)置有一錐狀構(gòu)形23，其與接頭或管配件50的內(nèi)部錐狀表面54對應(yīng)。通過螺紋表面或者現(xiàn)有技術(shù)中的其他裝置來實(shí)現(xiàn)接頭50和管段端部的這種結(jié)合。在該實(shí)施例中，接頭50可以用與管段相同或類似型號和級別的鋼制造，并設(shè)置有一個(gè)容納傳感器和微處理器的槽52，以盡量減小連接有罩的管配件的總外徑。接頭50的這種改進(jìn)的構(gòu)造被設(shè)計(jì)成盡量加大導(dǎo)管柱和套管柱之間或者套管柱和巖石之間的間隙，以便在安裝期間盡量減小損壞傳感器陣列和微處理器的危險(xiǎn)。根據(jù)上面所描述的實(shí)施例，連接在改進(jìn)接頭50上的傳感器和相關(guān)的微處理器設(shè)有一如圖5所示的保護(hù)罩40。將用以監(jiān)測管內(nèi)腐蝕的傳感器陣列26，以及作為選擇用以監(jiān)測管外腐蝕的傳感器陣列36，連接在改進(jìn)的管接頭50上的優(yōu)點(diǎn)有幾個(gè)。由于必須在任何情況下安裝管接頭，所以不需要安裝附加的較短的監(jiān)測管段，并且接頭的數(shù)量保持在最少，由此節(jié)省了時(shí)間，勞力和資金?？梢砸院苄〉某杀靖脑鞓?biāo)準(zhǔn)的管配件，并用標(biāo)準(zhǔn)的程序進(jìn)行安裝，而不需要特殊訓(xùn)練的勞動力。最重要的是，在安裝管柱期間，可以容易地將有待監(jiān)測的管柱的管段之間的間隔或間距確定為各監(jiān)測點(diǎn)的最終位置。
例如，如果單獨(dú)的管段在長度上是“L”英寸，并對井的最深部分的腐蝕狀態(tài)的監(jiān)測是以3L英寸的間距進(jìn)行，那么在將管柱降入該井時(shí)就使用一改造的接頭50連接每第三個(gè)管段。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的設(shè)備包括一參考塊體60，如圖7中示意性示出的。制造參考塊體的材料可以相同于或類似于被監(jiān)測的導(dǎo)管柱或套管柱，并且正如其名字所表示的，它將提供一或多個(gè)關(guān)于材料厚度的參考或比較數(shù)據(jù)。參考塊體制有臺階并且設(shè)置有固定在其臺階表面上的一組傳感器62，并被安裝成它與腐蝕源隔離。在圖7的實(shí)施例中，臺階楔形參考塊體60設(shè)有用于三個(gè)不同厚度的傳感器。從各對傳感器62′和62″和62接收的數(shù)據(jù)對應(yīng)于被穿過相應(yīng)厚度的優(yōu)質(zhì)金屬(即不受腐蝕影響)的信號。各對傳感器62由導(dǎo)線66連接到微處理器64。如果沒有采用無線系統(tǒng)，微處理器64亦由導(dǎo)電電纜32連接到表面控制和檢測裝置。由于參考塊體及其傳感器將經(jīng)受與連接在被監(jiān)測的導(dǎo)管柱上的相鄰傳感器相同的條件，如溫度和壓力，所以影響參考塊體的在一段時(shí)間上產(chǎn)生的局部條件的任何變化可作為一基線或者校正系數(shù)被應(yīng)用于與腐蝕相關(guān)的數(shù)據(jù)。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，與傳感器對62對應(yīng)的參考塊體的最大厚度與被監(jiān)測的管段的壁厚相同。這樣，甚至在將管柱置于井孔內(nèi)之前，就可以建立在來自參考和管段表面上的相應(yīng)傳感器和相關(guān)微處理器的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。在開始腐蝕的情況下，可以通過與從參考塊體傳感器對62′和62″所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來估計(jì)腐蝕的進(jìn)程。如圖7所示，塊體60的最薄部分可被設(shè)定為連續(xù)操作所需的或者可接受的最小管段厚度，這樣當(dāng)從監(jiān)測傳感器接收到與這一厚度對應(yīng)的數(shù)據(jù)，就辨別出該管段進(jìn)行更換。
也應(yīng)當(dāng)理解，如果沒有采用無線系統(tǒng)，導(dǎo)電電纜32將從各監(jiān)測位置沿管柱延伸到表面。在一優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)電電纜32在相鄰的監(jiān)測單元25之間在一平行回路中延伸，各單元具有適當(dāng)?shù)妮斎?輸出插座，用于導(dǎo)電地接納和固定電纜，以防其在管柱移動期間挪動。
主導(dǎo)電電纜32用夾子、夾扣或者現(xiàn)有技術(shù)已知的其他裝置固定在導(dǎo)管的表面上。電纜32被固定以防止拉伸并保護(hù)電纜防止機(jī)械磨損和其他損壞。當(dāng)局部條件要求時(shí)，安裝一井頭壓力隔板或者電安全隔板(未示出)，并使電纜穿過這些裝置。
本發(fā)明還設(shè)想了借助于無電纜傳輸裝置在表面控制裝置和一或多個(gè)井下微處理器28之間傳輸信號和數(shù)據(jù)的方法，如圖6示意性所示。在該實(shí)施例中，連接表面控制裝置到微處理器28的電纜32由一導(dǎo)電連接于井的導(dǎo)管和套管的發(fā)送機(jī)/接收機(jī)代替，其用作一信號通道。
圖6以方塊圖示意性地示出了這些元素之間的關(guān)系，其中一組微處理器28和相關(guān)的傳感器陣列26被安裝在例如導(dǎo)管柱30上。電源70，控制和檢測裝置72和數(shù)據(jù)存儲和處理裝置74由適當(dāng)?shù)碾娎|連接。此外，發(fā)送機(jī)/接收機(jī)24′導(dǎo)電地連接于控制和檢測裝置72并連接于包含傳感器陣列26的管柱30。
各微處理器28被編程或被構(gòu)造成提供一獨(dú)特的區(qū)分信號，這樣可得知其在管柱上的位置，由此可得知其深度。出于數(shù)據(jù)記錄和顯示目的，微處理器亦可被編程，以區(qū)別各個(gè)其相關(guān)的傳感器。
與參考塊體60相關(guān)的各微處理器被編程或被構(gòu)造成可獨(dú)特地區(qū)別圖7中的各傳感器62，如62′,62″和62，以及從臺階楔形上的各個(gè)此位置推導(dǎo)出的數(shù)據(jù)。在本方法的實(shí)施中，從表面控制裝置傳送一信號，以激活一或多個(gè)在一或多個(gè)特定位置處的井下微處理器28，和與該微處理器相關(guān)的傳感器陣列。由各微處理器從與之相關(guān)的傳感器陣列所接收的數(shù)據(jù)，與該微處理器的獨(dú)特的區(qū)分信號一起，被傳送回在地球表面的數(shù)據(jù)接收和處理裝置。與各微處理器相關(guān)的數(shù)據(jù)可或是被直接輸入，或是首先處理然后被輸入在一個(gè)與各微處理器的獨(dú)特區(qū)分碼相對應(yīng)的位置處的數(shù)據(jù)存儲裝置。該數(shù)據(jù)可被找回以作進(jìn)一步處理，或者傳送到數(shù)據(jù)顯示裝置，如一CRT監(jiān)視器，或者一打印機(jī)，其可以數(shù)字和/或圖象的顯示產(chǎn)生一數(shù)據(jù)的復(fù)制件。
可以理解對上面公開的實(shí)施例可作出各種改動。所以，該描述不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的，而僅僅是示例性的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通熟練技術(shù)人員在后面的權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)可想象其他改動。
權(quán)利要求
1．一種井下腐蝕監(jiān)測設(shè)備，用于確定一段井的導(dǎo)管柱或者井的套管柱的狀態(tài)，該設(shè)備包括(a)一組壓電式傳感器，其以一固定的陣列設(shè)置，沿縱向和軸向相互隔開，并繞被監(jiān)測的該段導(dǎo)管柱或套管柱的圓周固定；(b)一導(dǎo)電地連接于傳感器的微處理器，用以激活該傳感器并用以接收和發(fā)送由傳感器產(chǎn)生的信號；(c)一電源和從該電源延伸到該微處理器的導(dǎo)電裝置；(d)控制和檢測裝置，用以激活微處理器并用以接收，記錄和處理微處理器的數(shù)據(jù)輸出信號；和(e)與控制和檢測裝置相關(guān)的顯示裝置，用以顯示關(guān)于腐蝕速度和該段導(dǎo)管柱或套管柱上缺陷的位置的數(shù)據(jù)。
2．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中壓電式傳感器包括從由石英，陶瓷和聚合物以及從石英，陶瓷和聚合物形成的混合物所構(gòu)成的組中選擇處的一種材料。
3．如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中多段導(dǎo)管柱，或套管柱或兩者的腐蝕速度被監(jiān)測。
4．如任一權(quán)利要求1至3所述的設(shè)備，其中傳感器的固定陣列包括至少三個(gè)縱向隔開的傳感器。
5．如任一權(quán)利要求1至3所述的設(shè)備，其中傳感器的固定陣列包括一組縱向隔開的繞導(dǎo)管柱或套管柱的圓周延伸360°的傳感器。
6．如任一權(quán)利要求1至5所述的設(shè)備，其中傳感器的固定陣列連接在一導(dǎo)管柱或套管柱的外表面上。
7．如任一權(quán)利要求1至5所述的設(shè)備，其中傳感器的固定陣列連接在一套管柱的內(nèi)表面上。
8．如任一權(quán)利要求1至7所述的設(shè)備，其中傳感器連接在一段導(dǎo)管柱或套管柱上，該段是中間接頭連接器。
9．如任一權(quán)利要求1至7所述的設(shè)備，其中連接器連接在一接頭連接器上，制造該接頭連接器的材料相同于或類似于相關(guān)導(dǎo)管柱或套管柱的材料。
10．如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中接頭連接器設(shè)置有一繞其圓周延伸的槽，傳感器設(shè)置在該槽的底部。
11．如任一權(quán)利要求1至10所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括至少一個(gè)與腐蝕源隔離的參考塊體和一組固定在該參考決體上的傳感器。
12．如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中制造參考塊體的材料相同于或類似于相關(guān)套管或?qū)Ч艿牟牧稀?br> 13．如任一權(quán)利要求11至12所述的設(shè)備，其中參考塊體具有不同厚度的部分，并且至少兩個(gè)傳感器固定在各部分上。
14．如任一權(quán)利要求1至13所述的設(shè)備，其中傳感器由一保護(hù)罩包圍。
15．如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中制造保護(hù)罩的材料相同于或類似于安裝它的該段導(dǎo)管柱或套管柱材料。
16．如權(quán)利要求14或15所述的設(shè)備，其中傳感器的一固定陣列連接在該保護(hù)罩的內(nèi)表面上。
17．如任一權(quán)利要求14至16所述的設(shè)備，其中連接于傳感器陣列的微處理器由該保護(hù)罩封閉。
18．如任一權(quán)利要求1至17所述的設(shè)備，其中微處理器設(shè)置在與之連接的傳感器附近。
19．如任一權(quán)利要求1至18所述的設(shè)備，其中傳感器的固定陣列設(shè)置在用以組裝成一管柱的導(dǎo)管管段或套管管段的一較短部段上。
20．如任一權(quán)利要求1至19所述的設(shè)備，其中電源選自由電池，DC電源和熱溫差電源構(gòu)成的組。
21．如任一權(quán)利要求1至20所述的設(shè)備，其中電源設(shè)置在地面上在被監(jiān)測的導(dǎo)管或套管管段附近。
22．一種用以對至少一段井的導(dǎo)管柱或套管柱進(jìn)行井下腐蝕監(jiān)測的方法，所述方法包括的步驟為(a)以縱向和徑向隔開的第一固定陣列將一組壓電式傳感器設(shè)置在一個(gè)導(dǎo)管柱或套管柱或兩者的至少一段的表面上；(b)導(dǎo)電地將一編程的微處理器連接于傳感器的該第一陣列并連接于一電源；(c)提供控制，數(shù)據(jù)接收、處理、顯示和存儲裝置，以將電信號傳送到微處理器和從微處理器接收信號；(d)將信號傳送到該微處理器以激活該傳感器；(e)從傳感器接收信號并將該信號通過微處理器傳送到數(shù)據(jù)接收和處理裝置；(f)處理關(guān)于在被監(jiān)測的該段管柱上存在腐蝕和缺陷的數(shù)據(jù)，并將該處理過的數(shù)據(jù)顯示在該顯示裝置上。
23．如權(quán)利要求22所述的方法，其中到微處理器的信號被間歇地傳輸。
24．如權(quán)利要求22或23所述的方法，進(jìn)一步包括的步驟為提供一參考塊體，制造該參考塊體的材料相同于或類似于被監(jiān)測的管柱的材料；以與管柱隔離的關(guān)系將參考塊體固定在傳感器的第一固定陣列附近；從傳感器和與塊體相關(guān)的微處理器獲得關(guān)于參考塊體的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，將關(guān)于參考塊體的狀態(tài)的數(shù)據(jù)與關(guān)于被監(jiān)測的該段管柱的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
25．如任一權(quán)利要求22至24所述的方法，其中一組傳感器陣列和導(dǎo)電地連接的微處理器被安裝在導(dǎo)管柱或套管柱或?qū)Ч苤吞坠苤鶅烧叩囊唤M間隔開的部段上。
26．如任一權(quán)利要求22至25所述的方法，進(jìn)一步包括的步驟為提供一保護(hù)罩，制造該保護(hù)罩的材料相同于或類似于被監(jiān)測的該段管柱的材料；安裝該罩，以封閉在該段外表面上的傳感器固定陣列；將一組傳感器和一相關(guān)的微處理器設(shè)置在該保護(hù)罩的內(nèi)表面上，以形成一第二固定陣列；和從第一和第二固定陣列獲得數(shù)據(jù)，由此相對于該參考塊體確定被監(jiān)測的該段的表面的可比較的內(nèi)部和外部狀態(tài)。
27．如權(quán)利要求22至26所述的方法，其中至少一段井的導(dǎo)管柱或套管柱是在一產(chǎn)油的井內(nèi)。
全文摘要
在將管柱置于井孔內(nèi)時(shí)，通過在預(yù)定的位置安裝已經(jīng)設(shè)有一壓電式傳感器陣列(26)和一微處理器(28)的管段(20)，來確定和監(jiān)測一段井的導(dǎo)管和套管上腐蝕的存在和速度，該微處理器控制送到和來自各傳感器陣列的信號，以及送到和收自地面上的控制和檢測裝置的信號。沿管柱各位置的微處理器通過導(dǎo)電電纜和/或無線裝置(其用管柱作為電信號的傳導(dǎo)路徑)導(dǎo)電地連接于表面控制和檢測裝置。
文檔編號E21B47/00GK1317070SQ99810634
公開日2001年10月10日 申請日期1999年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月15日
發(fā)明者B·V·約翰遜 申請人:沙特阿拉伯石油公司