Page 52 - 无损检测2022年第四期

王 宏,等:
稠油热采井口装置腐蚀缺陷的电磁超声检测

致超声能量衰减较大且声速不一致, 造成检测困难 难点区域。
及缺陷定位偏差; 二是检测空间狭小, 有效实施作业 根据现场不同井口装置的统计结果, 选取量大
空间严重受限, 现有的传感器及检测装置无法使用。 且较为典型的一种井口装置部件( 大四通) 作为研究
目前借助于电磁超声设备基本能够实现高温环境下 对象。该 大 四 通 材 料 为 ZG30CrMo , 服 役 温 度 为

的在线壁厚测量, 但受限于国外设备配套传感器的 280 ℃ , 表面存在锈蚀、 油污, 且检测空间狭小。
尺寸, 诸如四通、 六通肩部( 相贯线区域) 等很多重点
2 仿真建模及分析
部位的检测尚未实现 [ 4 ] , 给井口装置的安全服役造
成了重大隐患。 根据大四通设计图纸给出的尺寸, 建立仿真模
针对 SAGD 井口装置的复杂结构和复杂工况, 型, 并根据检测重点关注的区域, 对模型进行简化,
笔者通过有限元仿真研究了专门的电磁超声检测工 简化模型如图 3 所示, 简化的仿真模型如图 4 所示。
艺, 并通过试验验证其可行性, 为解决井口装置腐蚀 模型中, 大四通材料设置为结构钢, 线圈材料为铜。

在线检测奠定了技术基础, 同时为检测人员使用电 激励源采用中心频率为 2 MHz的高斯窗调制的 3
磁超声技术开展检测提供了有益参考。 个周期正弦信号。

1 检测对象

稠油热采井口装置包含的结构件有双管六通、
球阀、 大小四通等, 不同的组合构成了不同用途的井
口装置。抽油井的典型组成形式如图 1 所示, 包含
热采阀门 4 个、 双管六通 1 个、 大四通 1 个及抽油管
1 根。井口装置本体与支管过渡的肩部为井口装置
减薄重点区域( 见图 2 ), 含杂质原油的冲蚀作用极
图 3 大四通简化模型
易造成减薄, 是泄漏事故发生的重要原因。再者, 肩
部两侧的壁厚是不同的, 即肩部为不等厚结构这将
导致肩部处的底面反射波与等壁厚结构的底面反射
波存在较大差异, 某些位置的回波可能较弱或消失。
因 此, 该部位成为井口装置的重点检测区域及检测

图 4 大四通简化的仿真模型
对大四通工件进行解剖后发现实际尺寸与图纸
存在一定差别, 内部的圆角过渡实际为直角结构( 见
图 1 抽油井的典型组成形式 图 5 )。因此根据实际工件对仿真模型做出调整, 修
正后的仿真模型如图 6 所示。

图 2 井口装置减薄重点区域示意 图 5 大四通解剖件实物

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2022 年 第 44 卷 第 4 期
无损检测