面向多层管柱结构的脉冲涡流检测有限元分析和缺陷判别方法研究
发布时间：2021-05-08 15:02
近年来,随着我国社会经济的快速发展,油气能源的需求量与日俱增,采用无损检测手段对油气井采集系统进行有效评估成为保障油气采集作业安全的重要手段。脉冲涡流检测方法因其不受非铁磁性干扰的影响、检测速度快等优势,在油气井结构缺陷检测中备受关注。本文结合相关科研项目,面向油气井工程实际需求,开展了多层管柱结构脉冲涡流检测的基于有限元分析的数值仿真和缺陷定性定量分析方法研究。在进行适当的抽象与简化后,本文应用基于有限元分析法的数值仿真方法分析了油气井多层管柱结构的脉冲涡流检测信号特征和规律;研究了典型缺陷的判别和分类方法;并针对油气井多层管柱结构缺陷检测中最小套管内径这一关键参数,开展定量分析方法研究。论文主要的研究工作与创新点如下:（1）针对油气井多层管柱结构脉冲涡流检测响应规律复杂以及在各种典型场景下检测机理研究薄弱等问题,研究了基于有限元分析的数值仿真建模方法,对横缝、纵缝、弯曲变形、挤压变形等典型缺陷以及实际检测中采用的三个方向的探头,设计了单层套管纵向探头模型、单层套管横向探头模型、油管+套管纵向探头模型等多组数值仿真模型,采用有限元分析法进行求解,分析了不同场景下的响应信号和空间电磁场...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：207 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 无损检测概述
1.2.1 无损检测方法及其在油气井多层管柱结构中的应用概述
1.2.2 脉冲涡流检测概述
1.3 国内外研究现状
1.3.1 脉冲涡流检测技术研究热点
1.3.2 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测方法研究现状
1.3.3 研究现状小结和需要进一步研究的问题
1.4 课题的提出和论文主要研究内容
第二章 脉冲涡流检测技术基础
2.1 脉冲涡流检测系统结构
2.2 脉冲涡流检测原理
2.2.1 脉冲涡流检测的理论解释和基于麦克斯韦电磁场理论的机理分析
2.2.2 脉冲涡流的趋肤效应
2.3 油气井多层管柱的脉冲涡流检测
2.3.1 油气井多层管柱脉冲涡流检测实验试件
2.3.2 油气井多层管柱脉冲涡流检测实验仪器
2.3.3 油气井多层管柱脉冲涡流检测信号分析
2.3.4 油气井多层管柱脉冲涡流检测的特征与难点
2.4 本章小结
第三章 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测的基于有限元分析的数值仿真建模研究
3.1 引言
3.2 有限元分析基本原理及模型构建方法
3.3 基于有限元分析的油气井多层管柱结构脉冲涡流检测机理研究
3.3.1 单层套管纵向探头模型有限元分析
3.3.2 单层套管横向探头模型有限元分析
3.3.3 油管+套管纵向探头模型有限元分析
3.4 仿真模拟结果对比和总结
3.5 本章小结
第四章 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测缺陷定性分析方法研究
4.1 引言
4.2 基于随机森林分类的油气井多层管柱结构缺陷定性检测方法
4.2.1 脉冲涡流检测信号的基线漂移现象及基于分段最小二乘法的基线去除方法
4.2.2 基于改进主成分分析的特征提取方法
4.2.3 基于随机森林分类的定性分析方法
4.3 实验验证与数据分析
4.3.1 油气井单层管柱结构缺陷定性判别实验结果分析
4.3.2 油气井油管+套管管柱结构缺陷定性判别实验结果分析
4.3.3 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测缺陷定性分析实验结论
4.4 本章小结
第五章 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测缺陷定量分析方法研究
5.1 引言
5.2 基于随机森林回归的油气井多层管柱结构缺陷定量分析方法
5.2.1 组合特征量提取方法
5.2.2 基于随机森林回归的定量分析方法
5.3 实验验证与数据分析
5.3.1 油气井单层管柱结构缺陷定量分析实验结果分析
5.3.2 油气井油管+套管管柱结构缺陷定量分析实验结果分析
5.3.3 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测缺陷定量分析实验结论
5.4 本章小结
第六章 论文工作总结和展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于超声波技术的井壁成像系统设计[J]. 夏琼. 化工管理. 2018(24)
[2]基于堆叠自编码器神经网络的复合电磁检测铁磁性双层套管腐蚀缺陷分类识别方法[J]. 张曦郁,李勇,闫贝,敬好青. 空军工程大学学报(自然科学版). 2018(01)
[3]油气井井筒完整性系统风险评估方法[J]. 何汉平. 石油钻探技术. 2017(03)
[4]林海雪原中,中国石油新命脉从“不可能”到“可能”[J]. 曹阳,赵晓飞. 中国石油和化工. 2017(01)
[5]连续油管电磁无损检测试验分析及应用[J]. 王立敏,宋志龙,常家玉. 石油矿场机械. 2015(07)
[6]脉冲涡流方法过油管检测套管横向裂缝研究[J]. 付跃文,喻星星. 机械工程学报. 2014(24)
[7]连续油管在线磁法检测研究与应用[J]. 齐昌超,于润桥,程强强,龙盛蓉. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2013(04)
[8]浅谈南翼山油田套管损坏原因及修复方法[J]. 姜明玉. 科技与企业. 2013(18)
[9]套管检测技术研究进展[J]. 杨旭,刘书海,李丰,张仕民,王文明. 石油机械. 2013(08)
[10]神泉、雁木西油田注水井套变分析与治理[J]. 王艳兵,张顺林,任坤,郑如忠,白世忠. 内蒙古石油化工. 2011(17)
博士论文
[1]基于随机森林的视觉数据分类关键技术研究[D]. 张乾.华南理工大学 2016
[2]平板导体缺陷复合式涡流检测技术研究[D]. 陈佩华.浙江大学 2014
[3]涡流阵列无损检测中裂纹参数估计和成像方法研究[D]. 刘波.国防科学技术大学 2011
[4]多层导电结构电涡流检测的解析建模研究[D]. 范孟豹.浙江大学 2009
硕士论文
[1]面向钢轨踏面斜裂纹伤损的脉冲涡流检测方法研究[D]. 彭谢丹.浙江大学 2018
[2]多层导电结构脉冲涡流检测信号处理和内部缺陷判别方法研究[D]. 骆旭伟.浙江大学 2018
[3]基于随机森林算法的高维不平衡数据分类研究及应用[D]. 杨浩宇.郑州大学 2017
[4]双权重随机森林预测算法及其并行化研究[D]. 郭豪.哈尔滨工业大学 2017
[5]多臂井径测井资料处理与解释方法研究[D]. 王勇.长江大学 2016
[6]多层导电结构内部状态脉冲涡流检测与评估方法研究[D]. 赵凌.浙江大学 2016
[7]油水井套管探伤应用关键技术研究[D]. 吴亮.西安石油大学 2015
[8]石油测井套管电磁探伤技术[D]. 靳海华.西安石油大学 2014
[9]主成分分析法研究及其在特征提取中的应用[D]. 陈佩.陕西师范大学 2014
[10]基于脉冲涡流的管道内检测技术研究[D]. 李春雨.内蒙古大学 2014
本文编号：3175546
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：207 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 无损检测概述
1.2.1 无损检测方法及其在油气井多层管柱结构中的应用概述
1.2.2 脉冲涡流检测概述
1.3 国内外研究现状
1.3.1 脉冲涡流检测技术研究热点
1.3.2 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测方法研究现状
1.3.3 研究现状小结和需要进一步研究的问题
1.4 课题的提出和论文主要研究内容
第二章 脉冲涡流检测技术基础
2.1 脉冲涡流检测系统结构
2.2 脉冲涡流检测原理
2.2.1 脉冲涡流检测的理论解释和基于麦克斯韦电磁场理论的机理分析
2.2.2 脉冲涡流的趋肤效应
2.3 油气井多层管柱的脉冲涡流检测
2.3.1 油气井多层管柱脉冲涡流检测实验试件
2.3.2 油气井多层管柱脉冲涡流检测实验仪器
2.3.3 油气井多层管柱脉冲涡流检测信号分析
2.3.4 油气井多层管柱脉冲涡流检测的特征与难点
2.4 本章小结
第三章 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测的基于有限元分析的数值仿真建模研究
3.1 引言
3.2 有限元分析基本原理及模型构建方法
3.3 基于有限元分析的油气井多层管柱结构脉冲涡流检测机理研究
3.3.1 单层套管纵向探头模型有限元分析
3.3.2 单层套管横向探头模型有限元分析
3.3.3 油管+套管纵向探头模型有限元分析
3.4 仿真模拟结果对比和总结
3.5 本章小结
第四章 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测缺陷定性分析方法研究
4.1 引言
4.2 基于随机森林分类的油气井多层管柱结构缺陷定性检测方法
4.2.1 脉冲涡流检测信号的基线漂移现象及基于分段最小二乘法的基线去除方法
4.2.2 基于改进主成分分析的特征提取方法
4.2.3 基于随机森林分类的定性分析方法
4.3 实验验证与数据分析
4.3.1 油气井单层管柱结构缺陷定性判别实验结果分析
4.3.2 油气井油管+套管管柱结构缺陷定性判别实验结果分析
4.3.3 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测缺陷定性分析实验结论
4.4 本章小结
第五章 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测缺陷定量分析方法研究
5.1 引言
5.2 基于随机森林回归的油气井多层管柱结构缺陷定量分析方法
5.2.1 组合特征量提取方法
5.2.2 基于随机森林回归的定量分析方法
5.3 实验验证与数据分析
5.3.1 油气井单层管柱结构缺陷定量分析实验结果分析
5.3.2 油气井油管+套管管柱结构缺陷定量分析实验结果分析
5.3.3 油气井多层管柱结构脉冲涡流检测缺陷定量分析实验结论
5.4 本章小结
第六章 论文工作总结和展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于超声波技术的井壁成像系统设计[J]. 夏琼. 化工管理. 2018(24)
[2]基于堆叠自编码器神经网络的复合电磁检测铁磁性双层套管腐蚀缺陷分类识别方法[J]. 张曦郁,李勇,闫贝,敬好青. 空军工程大学学报(自然科学版). 2018(01)
[3]油气井井筒完整性系统风险评估方法[J]. 何汉平. 石油钻探技术. 2017(03)
[4]林海雪原中,中国石油新命脉从“不可能”到“可能”[J]. 曹阳,赵晓飞. 中国石油和化工. 2017(01)
[5]连续油管电磁无损检测试验分析及应用[J]. 王立敏,宋志龙,常家玉. 石油矿场机械. 2015(07)
[6]脉冲涡流方法过油管检测套管横向裂缝研究[J]. 付跃文,喻星星. 机械工程学报. 2014(24)
[7]连续油管在线磁法检测研究与应用[J]. 齐昌超,于润桥,程强强,龙盛蓉. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2013(04)
[8]浅谈南翼山油田套管损坏原因及修复方法[J]. 姜明玉. 科技与企业. 2013(18)
[9]套管检测技术研究进展[J]. 杨旭,刘书海,李丰,张仕民,王文明. 石油机械. 2013(08)
[10]神泉、雁木西油田注水井套变分析与治理[J]. 王艳兵,张顺林,任坤,郑如忠,白世忠. 内蒙古石油化工. 2011(17)
博士论文
[1]基于随机森林的视觉数据分类关键技术研究[D]. 张乾.华南理工大学 2016
[2]平板导体缺陷复合式涡流检测技术研究[D]. 陈佩华.浙江大学 2014
[3]涡流阵列无损检测中裂纹参数估计和成像方法研究[D]. 刘波.国防科学技术大学 2011
[4]多层导电结构电涡流检测的解析建模研究[D]. 范孟豹.浙江大学 2009
硕士论文
[1]面向钢轨踏面斜裂纹伤损的脉冲涡流检测方法研究[D]. 彭谢丹.浙江大学 2018
[2]多层导电结构脉冲涡流检测信号处理和内部缺陷判别方法研究[D]. 骆旭伟.浙江大学 2018
[3]基于随机森林算法的高维不平衡数据分类研究及应用[D]. 杨浩宇.郑州大学 2017
[4]双权重随机森林预测算法及其并行化研究[D]. 郭豪.哈尔滨工业大学 2017
[5]多臂井径测井资料处理与解释方法研究[D]. 王勇.长江大学 2016
[6]多层导电结构内部状态脉冲涡流检测与评估方法研究[D]. 赵凌.浙江大学 2016
[7]油水井套管探伤应用关键技术研究[D]. 吴亮.西安石油大学 2015
[8]石油测井套管电磁探伤技术[D]. 靳海华.西安石油大学 2014
[9]主成分分析法研究及其在特征提取中的应用[D]. 陈佩.陕西师范大学 2014
[10]基于脉冲涡流的管道内检测技术研究[D]. 李春雨.内蒙古大学 2014
本文编号：3175546
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