【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油井下管道断裂位置检测，具体地，涉及一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法。
技术介绍
1、目前已有的检测方法声学原理法，包括负压波检测法、声波检测技法等虽然可以实现对油井的断管检测，但检测时需要提前安装在管段两侧的压力传感器所收集的大量数据，才能实现对井下管道泄漏位置的判断，灵活性较差。地面间接检测法如红外热成像法和气体成像法虽然可以及时判断断裂，但难以准确定位断管位置，且受其他热源影响较大，并且探测距离有限，准确度较差。现有技术的检测方法对于复杂环境下的管道位置均存在很大局限性，影响检测效率和准确率。基于scada软件检测技术可利用管道瞬态模型实现对断管的检测，但系统具有较高的维护成本。综上所述，现有技术的检测方法对于复杂环境下的断管位置的检测都存在很大局限性，影响井下断管检测的效率和准确率，同时成本居高不下。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术的问题，本专利技术提供一种新型的、利用井下管道断裂引起的磁场变化的油井断管位置检测装置及方法，该种方法相较于以往传统检测方法，其检测准确度更高，判断断管位置更精确，检测速度更快，成本更低，维护更简单，解决了以往检测方法的准确度和速度问题。
2、本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法，本专利技术的检测设备包括磁力计、核心控制器、通信转接模块、伸缩杆、通信模块。所述磁力计、核心控制器、通信转接模块依次固定于伸缩杆末端；所述核心控制器使用的硬件方案为stm32
3、优选的，本专利技术通过线缆传递信号控制电机，本设备能通过伸缩电机推动改变伸缩杆位置，使井下的本设备能够获得更准确数据；所述专利技术在不断深入油井管道同时，磁力计持续检测周围的磁场，得到有关磁场的原始数据，并将数据传递给核心控制器，核心控制器作为数据处理单元，计算处理磁力计得到的原始数据，并得到三个维度的磁通量。
4、优选的，所述核心控制器将处理后得到的数据传给所述通信转接模块，转换后的数据经载波通信模块通过线缆回传至地面上位机；所述上位机对所接收的数据进行处理得到磁场变化率数据，与标定油井管道的磁场变化率数据进行对比，可得到井下断管位置信息。
5、优选的，检测设备的外部壳管为铝合金材料；检测设备放入外部壳管中后，检测设备通过卡紧螺栓防止从外部壳管掉落；检测设备末端接有锥形钻头。
6、优选的，所述磁力计与核心控制器之间利用串口进行通信，所述核心控制器与通信转接模块之间用串口-网口转换模块进行通信，所述通信模块和地面站上位机两大部分之间通过线缆进行连接，建立起完善的数据通信链路。
7、优选的，检测设备电源线通过焊接在平垫片上与线缆端连接；检测设备接地线通过焊接在与导电外壳连接的平垫片上完成接地。
8、优选的，线缆通过带螺纹的金属接头与检测设备连接，金属接头与线缆连接处表面贴有屏蔽胶带；线缆在地面部分存放于绞盘当中。
9、优选的，上位机中将所得变化率数据与已有的标定油井管道磁场强度变化率数据库进行比较，从而确定出断管的位置。
10、优选的，本专利技术提供一种特殊数据采集与处理方法，在无裂隙的标定油井管道中放入该专利技术，得到一个比较可信的标定油井管道磁通量变化率数据库；磁力计1不断检测周围的磁场，得到有关磁场的原始数据，并将数据上传到核心控制器，核心控制器作为数据处理单元，利用数据处理单元去处理磁力计1得到的原始数据，得到三个维度的磁通量；通过通信方案将上述所得的数据传入地面站上位机，并按照下述公式计算出管道中磁通量的变化率(以x轴为例，其他两轴处理方式一致)：
11、δi＝fφx(xi)
12、
13、式中，φxi表示第i个磁通量的大小，δi表示上位机接收到的第i个磁通量数据的变化率，xi表示上位机接收到的第i个磁通量数据对应的管道深度，ti表示上位机接收到的第i个磁通量数据对应的时间。在具体计算时，按照下述公式进行：
14、
15、xi＝v·ti
16、式中，v表示伸缩杆4的伸缩速度，可以近似认为该速度为一恒定值。
17、通过上述运算，可得到油井管道各处的深度值序列以及各处的磁通量变化率值序列，可得到油井管道中磁通量变化率关于油井管道深度的函数。上位机将所得变化率数据与已有的标定油井管道磁场强度变化率数据库进行比较，从而确定出断管的位置。
18、本专利技术所具有的的优点包括：
19、1、该专利技术通过测量油井管道中磁通量变化率数据并与标定油井管道中磁通量变化率数据进行比较，确定油井下断管位置，该思路能够极大提高断管位置确定的准确度，也能极大提高断管探测的速度，提高工作效率。
20、2、该专利技术通过载波通信系统来将采集到的数据回传至地面站上位机，这种方式中，电源与数据同线，且数据传输的稳定性大大提高，传输距离长，使得探测的深度范围比较大。
21、3、该专利技术的检测端结构比较简化，成本相较其他方案比较低，且该专利技术的使用寿命较长，所以在时间维度上看该专利技术的平均成本比较低，适合于工业生产。
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1.一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法，其特征在于，检测设备包括磁力计(1)、核心控制器(2)、通信转接模块(3)、伸缩杆(4)、通信模块(5)；所述磁力计(1)、核心控制器(2)、通信转接模块(3)依次固定于伸缩杆(4)末端；所述通信模块(5)通过有螺纹外壳连接长线缆与地面上位机变化。
2.采用权利要求1所述的一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法，其特征在于，包括以下检测步骤：
3.根据权利要求2所述的一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：当井下某处管道发生断裂，会导致周围磁场变化，若定义磁通量变化率为磁通量对管道深度的导数，则此处油井管道的磁通量变化率会发生变化；通过磁力计(1)和核心控制器(2)所收集的管道中各处磁通量变化率是磁通量变化率关于位置的函数。
4.根据权利要求2所述的一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：所述磁力计(1)与核心控制器(2)之间利用串口进行通信，所述核心控制器(2)与通信转接模块(3)之间用串口—网口转换模块进行通信，所
5.根据权利要求2所述的一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：在上位机中将所得变化率数据与已有的标定油井管道磁场强度变化率数据库进行比较，从而确定出断管的位置。
...【技术特征摘要】
1.一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法，其特征在于，检测设备包括磁力计(1)、核心控制器(2)、通信转接模块(3)、伸缩杆(4)、通信模块(5)；所述磁力计(1)、核心控制器(2)、通信转接模块(3)依次固定于伸缩杆(4)末端；所述通信模块(5)通过有螺纹外壳连接长线缆与地面上位机变化。
2.采用权利要求1所述的一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法，其特征在于，包括以下检测步骤：
3.根据权利要求2所述的一种伸缩式磁传感器井下断管检测设备及检测方法，其特征在于，所述步骤s2包括：当井下某处管道发生断裂，会导致周围磁场变化，若定义磁通量变化率为磁通量对管道深度的导数，则此处油井管道的磁通量变化率会发生...
【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，方坚，谈余龙，
申请(专利权)人：苏州州域科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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