本文提出了一種使用電磁感應進行多層石油管道探傷的方法。同時利用PIC32芯片作為主控芯片，控制IGBT全橋電路激勵線圈，并通過放大和采樣信號，設計并制作了測井硬件系統。本文還設計了一個能夠配合此系統的能夠接受CAN總線信號，并進行數據分析和繪圖的功能全面的軟件。本文的提出為多層石油管道的電磁探傷提供了整套解決方案。

設計背景與意義

油氣田套管損壞（以下簡稱套損）問題是石油開發到一定時期遇到的普遍技術難題，國內外各油田均受到該問題的困擾。隨著高壓注采、超高壓壓裂等各種增產措施的應用和油田開發時間的增長、泥巖吸水蠕變、巖層滑動、油層出砂、油田開發過程中斷層復活、射孔、天然地震、油層壓實等原因，各油田油水井套管損壞問題將會越來越嚴重。

我國各大油田油井損傷非常嚴重，大慶油田1997年套管損壞576口井， 2001年套損井超過700口，整個油田已累計損壞超過8000口井，截至2003年4月，勝利油田共有套損井5400多口。

套損井的大量存在，不僅是固定資產的閑置浪費，還會導致地層壓降逐漸加大，儲量控制程度變差，進而造成油田水驅儲量、可采儲量不同程度的損失，因此，套損井是制約油田穩產的瓶頸問題，開展套損預防與治理技術的研究應用，弄清復雜地層套損機理，尋求相應的預防措施，延長套管使用壽命是目前世界各套損井油氣田迫切需要解決的課題之一，對提高老油田整體開發效益具有重要意義。在這樣的環境下，測井就顯示出來重要的作用，被列為石油行業十大學科之一。

目前用于套管檢測的工程測井儀的方法較多，包括井徑儀、超聲波成像儀及電磁檢測儀等。其中井徑儀對儀器居中要求很高，偏心會導致測量誤差，而且該儀器對于套管嚴重錯斷的井不適用；超聲波法受鉆井液影響比較大，如果鉆井液密度較大，則聲波衰減嚴重，影響檢測精度，檢測前必須進行洗井和替換鉆井液，增加了勞動強度。而電磁檢測儀是根據電磁原理給出套管完整度的評價，它不受井內液體、套管積垢、結蠟以及井壁附著物的影響，且測量精度比較高。

俄羅斯多層管柱電磁探傷成像測井儀MID－K就是利用電磁理論進行探傷的。在國內，針對電磁探傷的研究也是一個熱點，但是大部分都是集中于理論研究，所設計的電磁探傷測井系統的性能和檢測精度還不是很好，因此我們想基于PIC32 32位單片機設計一個高性能和檢測精度的電磁探傷測井系統。

瞬變電磁法套管檢測基本原理

瞬變電磁法又稱時間域電磁法，它是根據電磁感應理論向發射線圈中通以雙極性直流脈沖，當發射線圈中的電流發生變化時，必將在其周圍產生磁場，該磁場稱為一次磁場。

根據導體中的電磁滲透理論，其磁力線穿過油管進入套管，在油管和套管中分別產生感應電流和（如圖 1所示）。在直流電脈沖結束后，二次磁場在接收線圈中產生感應電動勢。若套管或者油管存在裂縫特別是縱向裂縫時，將部分或全部切斷感應電流和的通路，這將減少感應電動勢的衰減時間。

圖 1? 探頭檢測原理示意圖

數學模型

用圖 2所示的包含等效電感Lc和等效電阻Rc的單匝環路來等效感應電流環路，兩者具有相似的規律

圖 2? 有限導體的等效回路示意圖