无损检测地下金属构件水泥防护层胶结声波检测及结果评价

无损检测地下金属构件水泥防护层胶结声波检测及结果评价

国家标准 GB/T36212一2018 无损检测 地下金属构件水泥防护层胶结声波 检测及结果评价 Non-destrctivetesting一Acoustictestingmethodandevaluationforthecement bondofundergroundnmmetalcompoent 2018-05-14发布 2018-12-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/36212一2018 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 方法概要 安全要求 人员要求 检测工艺规程 检测系统 检测程序 10检测结果评价 1 检测记录和报告 附录A资料性附录地下金属构件水泥防护层胶结声波检测方法概要 附录B(资料性附录)地下金属构件水泥防护层胶结声波检测系统性能要求 附录c(资料性附录)对比试验井和对比试验管要求
GB/36212一2018 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口 本标准起草单位:特种设备检测研究院、陕西省特种设备检验检测研究院,河南省锅炉压力容 器安全检测研究院、甘肃省特种设备检验检测研究院、陕西华晨石油科技有限公司、山东海格石油工程 有限公司 本标准主要起草人:石坤、王晓桥,李文广、唐卫国、刘再斌、陈耀华、段志祥、赖晓虎、李新民
GB/T36212一2018 无损检测 地下金属构件水泥防护层胶结声波 检测及结果评价 范围 本标准规定了地下金属构件水泥防护层胶结的声波检测方法及结果评价 本标准适用于竖向置于地下用于存储压缩气体的井式管状金属构件外部水泥防护层胶结质量的内 部声波检测方法和检测结果评价,适用的构件内径范围为80mm一300mm 其他结构和规格的地下 金属构件也可参照本标准 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T12604.1无损检测术语超声检测 GB/T20737无损检测通用术语和定义 术语和定义 GB/T12604.1,GB/T20737界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 井管wellpipe 用来制造地下金属构件的两端带外螺纹的无缝钢管 3.2 水泥防护层cementsheath 水泥浆灌注于地下金属构件与地层(或外层井管)之间的环形空间,固结后形成的环状水泥石柱体 3.3 第一界面irstinterfaee 地下金属构件与水泥防护层之间的胶结面 3.4 secondinterface 第二界面 水泥防护层与地层(或外层井管)之间的胶结面 3.5 水泥防护层胶结声波检测eementbondacoustietesting 采用单发双收液浸式声波传感器自动检测水泥防护层胶结质量的方法 注发射传感器用于连续发射声波信号,短源距接收传感器主要用于接收井管波,而长源距接收传感器用于接收包 含井管波,地层波和直达被在内的声波全被列
GB/T36212一2018 3.6 源距spacing 声波发射传感器与接收传感器之间的距离 注:一般按照传感器中心点进行测量 3.7 井管波ppearrials 来自发射传感器,穿过耦合剂,在井管中传播,而后又返回耦合剂,最后被接收传感器所接收的 声波 3.8 地层波formationarrivals 来自发射传感器,穿过耦合剂,井管和水泥防护层,在井管外地层中传播,而后又返回水泥防护层、 井管和耦合剂,最后被接收传感器所接收的声波 方法概要 地下金属构件水泥防护层胶结声波检测方法概要,参见附录A 安全要求 5 用户应在检测前建立安全准则 安全准则至少包括 检测人员严格遵守检测现场的安全要求,并根据检测地点的要求穿戴防护工作服和佩戴有关 a 防护设备; 检测区域采取有效警示和隔离措施,避免无关人员随意进人 b) 如采用吊车、三脚架或其他吊装设备固定天滑轮时,采取措施确保检测过程中天滑轮稳定,避 c 免天滑轮脱落或支架倾倒 地滑轮采取固定措施,避免检测过程中受力弹起; d 检测人员严禁跨越连接电缆,严禁在仪器运行期间进行滑轮调整、电缆拆装及装置固定等 操作 6 人员要求 采用本标准进行检测的人员应经过专业培训和考核,并获得雇主或其代理方的检测授权 检测工艺规程 7.1工艺规程内容 从事水泥防护层胶结声波检测的单位应按照本标准的要求制定检测工艺规程,并进行验证 当重 要因素发生变化时,工艺规程应重新编制和验证 工艺规程至少包括如下内容 检测目的及适用范围 a b) 执行标准、法规 人员资格; c d 检测仪器设备;水泥胶结检测仪含声波传感器和磁定位传感器),居中固定装置,连接线缆,地 面控制系统、计算机(含检测数据的采集和分析软件); 被检设备的信息:井管材质、内径、壁厚,水泥类型、厚度、候凝时间,设计与建造资料;
GB/T36212一2018 检测范围; f g) 被检设备内表面状态; h) 检测时机 灵敏度测量; 检测过程和数据分析解释 k 检测结果的评定; 检测记录、报告和资料存档; m编制,审核和审批人员; 编制日期 n 7.2重要因素 重要因素至少包括如下内容: 水泥胶结检测仪声波传感器的频率,源距及规格; aa 5 数据分析解释; 人员技能要求(必要时 c 检测系统 8.1概述 地下金属构件水泥防护层声波检测系统应包括水泥胶结检测仪、居中固定装置、连接线缆、地面控 制系统、检测数据采集和分析软件等单元 检测系统的部分性能要求,参见附录B 8.2系统标定和核查 系统标定宜采用对比试件法,在与被检设备的材质、声速、规格相同或相近的对比试验井或对比试 验管中进行 将对比试验井中与地层接触的井段或对比试验管作为自由管段,标定时将自由管段的相 对声幅值设定在95%~100% 对比试验井和对比试验管要求,参见附录C 检测系统初次使用前应标定,长期停用(6个月以上)后再次重新启用前应标定,主要零部件的维修 或更换后应重新标定 原则上,每次检测前后均应对检测系统进行核查 在使用过程中对仪器检测性 能有怀疑时,也应对检测系统进行核查 标定和核查过程中使用的电压值、电流值,衰碱值、档位,声幅最大值及其所对应的深度等信息均应 做好记录 8.3水泥胶结检测仪 8.3.1声波传感器频率范围 应根据被检设备声波频率特性选择传感器的频率范围 对于一般的井管和地层而言,井管波主频 为20kHz左右,地层波主频范围为14kHz17kHz 为了满足检测的灵敏度和准确性,检测频率宜为 15kHz25kHz 8.3.2声波传感器源距 水泥胶结声波检测仪应具有两种不同源距的声波接收传感器,分别用于接收井管波和全波列信号， 源距宜尽量短,以减少测量盲区,提高检测精度 8.3.3干扰抑制 发射传感器和接收传感器之间应采取措施,避免或减少沿水泥胶结声波检测仪外壳和内部传播的
GB/T36212一2018 声波对检测信号的干扰 8.3.4连接密封 水泥胶结声波检测仪外壳和连接部位应采取密封措施,避免内部传感器和线路受腐蚀导致破坏 8.3.5深度定位 宜同时采用磁定位传感器以辅助电缆编码器进行深度定位 8.4地面控制系统 地面控制系统由地面控制仪、显示和存储等单元组成 地面控制仪;具有水泥胶结声波检测仪的供电、衰减调整、信号转换等功能; a b)显示和存储:一般采用电子计算机,安装专用数据采集和分析软件,具备实时显示全波列原始 波形、,闸门位置、闸门宽度、井管波首波到达时间、绝对幅度值等功能,满足检测数据采集、数据 回放、格式转换,处理分析等要求 8.5连接线缆 宜采用铠装多芯屏蔽电缆线,并满足实际检测对其长度、强度和性能等要求 9 检测程序 9.1检测前的准备 9.1.1资料审查 资料审查应包括下列内容 设备本体制造文件资料;竣工结构图和重要部件结构图等,主要受压元件材质证明材料,钻井 a 资料,固井资料等; b) 设备运行记录资料;运行参数、工作介质、载荷变化情况以及运行中出现的异常情况等 e 检测资料,历次水泥胶结声波检测资料或其他方法检测资料 d 其他资料;修理和改造的文件资料等 g.1.2现场勘查 检测开始前,应进行现场勘查 检测区域范围内场地应平整,上方无障碍物,以使吊车臂或支架有 足够移动空间;现场应具备检测所需水,电等条件,至少满足水量充足、洁净,电网稳定、无电磁干扰;另 外,应暂停其他可能影响检测的作业活动 9.1.3检测方案的制定 检测方案的制定除符合通用工艺规程外,还应考虑现场与检测有关的因素,并建立检测人员和现场 设备管理人员的联络方式 9.1.4检测时机 以水泥候凝试验报告为依据,确定检测时间 从固井作业结束到水泥胶结声波检测的时间间隔原 则上不少于72h,且不应在检测前进行耐压试验,以免影响检测效果 g.1.5预处理 检测开始前应将地下金属构件井口装置打开,测量通径,清除井管内部障碍物,确保水泥胶结声波
GB/T36212一2018 检测仪顺利进出 采用耦合剂(如水)置换井筒内全部气体介质,必要时采取措施对井筒内表面进行清理,以去除影响 检测结果的油污等 9.2系统调试 系统调试步骤包括下列内容: 水泥胶结声波检测仪和地面控制系统用电缆线连接,液浸接口采取防水措施; aa 开机预热,按操作规程调整电压值、电流值、衰减值等参数 b 根据待检设备内径,选择适宜的居中固定装置，一般采用扶正器,并采取措施保证检测仪和扶 正器牢固连接; d 采用吊车、三脚架或其他吊装设备,将水泥胶结声波检测仪吊起,放置于待检设备正上方,调整 检测仪底端与井口装置上表面平行,设置检测深度为0m; 缓慢下放水泥胶结声波检测仪至传感器均完全浸没在耦合剂中,保持至少20min,使传感器 与合剂充分合,观察波形显示是否稳定 9.3参数设置 在对检测参数进行设置时,宜根据被检设备的材质、内径和壁厚选择对比试验井标定文件,或采用 对比试验管现场标定,进行参数的确认或调整 9.4数据采集 数据采集包括下列内容 匀速下放和上提水泥胶结声波检测仪,升降速度不宜大于0.15m/s,接近井口或井底装置时. a 应减慢速度,避免磕碰; b 检测过程中要实时观察检测波形显示,判断所选参数是否合适,系统工作是否正常 c 水泥胶结声波检测仪下放和上提过程中检测的数据作为一组,同一被检设备至少获得3组 数据 9.5数据显示和分析 应使用专业软件分析检测数据 单次检测数据应稳定准确,各组检测数据应无明显差异,否则宜分 析原因并进行调整,必要时增加检测次数 9.6检测后处理 全部被检设备检测完成后,宜重新核查系统状态,如发现影响检测精度的重大问题,则自上次核查 以来所有已检设备应进行复核,必要时重新检测 检查检测数据和文字记录完整性,确认无误后则检测完成,可进行后续的井口装置密封、,耐压试验、 稠合剂置换等工作 0检测结果评价 0.1相对声幅值的转换方法 短源距传感器检测到的原始数据是以毫伏(mV)为单位的绝对声幅曲线,应将其转换成以水泥防 护层无胶结时声幅值为100%的相对声幅曲线 相对声幅值的转化公式见式(1):
GB/T36212一2018 U=×100% 式中 U 相对声幅值,% 不同深度的声幅值,单位为毫伏(mV); A 对比试验井或对比试验管无水泥胶结的最大声幅值,单位为毫伏(mV). A 0.2质量分级 地下金属构件水泥防护层胶结声波检测采用连续检测法,按深度记录检测数据,其中相对声幅曲线 用于定量分析第一界面胶结情况,全波列辉度曲线用于定性分析第一界面和第二界面胶结情况,两种质 量分级见表1和表2. 表1水泥防护层胶结声波检测第一界面胶结声幅质量分级 水泥浆类型 相对声幅值U 质量分级 优 U15% 常规密度水泥浆密 U30% 度介于1.75g/em 15%< 中等 2.10g/em'之间的水泥浆 U>30% 优 U20% 低密度水泥浆密度低于 20%40% 差 表2水泥防护层胶结声波检测第一界面和第二界面胶结辉度质量分级 全波列辉度曲线特征 质量分级 井管波特征 地层波特征 第一界面 第二界面 弱 弱 优 差 中等 中等 优 强 优 优 中等 弱 中等 差 中等 中等 中等 中等 中等 强 中等 优 强 差 弱 无法确定 10.3结果评价 地下金属构件水泥防护层胶结声波检测结果评价需分析资料审查结果和全井段第一界面质量分级 情况,并参考全波列曲线特征,得出综合评价结果 其中,全井段第一界面质量分级情况的评价是按照 相同质量分级的井段的累计长度与全井段总长度的百分比数值进行判断,见表3
GB/36212一2018 表3地下金属构件水泥防护层声波检测结果评价 第一界面质量分级累加长度的百分比 评价结论 中等 优 80% 20% ！级 级 60%80% 20%40% 级 >60% 40% 级 <60% >40% 11 检测记录和报告 11.1记录 应按检测工艺规程的要求记录检测数据和有关信息,记录内容应至少包括检测报告中的内容,并按 法规、标准和(或)合同要求保存所有记录 11.2报告 检测报告应至少包括: 委托单位; a b 检测仪型号和编号; 被检设备基本情况,包括材质、规格、设计压力、工作介质、固井技术参数和日期等; d 执行或参考的标准; 工艺规程编号和版本; 检测方法的简单描述; g 检测结果分析的简单描述; h 质量分级和结果评价; 水泥胶结声波检测曲线图(声幅曲线和全波列曲线); j 检测人员报告编写人和审核人签字; k检测日期和地点
GB/T36212一2018 附 录 A 资料性附录) 地下金属构件水泥防护层胶结声波检测方法概要 水泥防护层胶结声波检测原理 A.1 水泥防护层胶结声波检测采用单发双收液浸式传感器自动检测,传感器采用空心圆柱体压电陶瓷 制作 其中,发射传感器用于连续发射球面波信号,短源距接收传感器主要用于接收井管波,长源距接 收传感器用于接收声波全波列 图A.1为多层介质纵波传播示意图 -第界面 发射传感 井管波 头 接收传感 食波 层 接收传感 -第二界面 糊合剂井管水泥层地层 图A.1多层介质纵波传播示意图 发射传感器连续发射的声波信号,经由飙合剂以水为例)沿不同角度人射到井管壁,由于各介质声 阻抗的不同,在各界面处会发生声波的反射、折射和波形转换,其中;在稠合剂和井管界面,以第一临界 角人射的纵波会产生折射角为90"的折射纵波,称为滑行纵波;以第二临界角人射的纵波会产生折射角 为90的折射横波,称为滑行横波,滑行纵波和滑行横波沿井管传播,根据惠更斯-波涅尔原理,滑行波波 阵面传播过程中任一点成为新的次波源,在特定位置以相同角度折射回耦合剂并被接收传感器接收,据 此获得测量信号 当源距确定以后,井管波的传播路径及其经过的介质性质都是固定的,介质对声波的吸收随之而 定,耦合剂与井管的折射系数也不会变,而井管与水泥界面(第一界面)的反射系数则随水泥保护层的波 阻抗而变化 因此,井管波的声幅主要决定于井管与水泥保护层界面的反射系数,也就是决定于井管与 水泥保护层胶结的质量 若井管与水泥胶结良好,则井管外介质密度大、声速高、波阻抗高,与井管波阻抗差别变小,反射系 数小,声幅很低;反之,若水泥胶结不好,混有泥浆或空气,则其波阻抗变低与井管波阻抗差别变大,反射 系数增大,声幅变高,胶结质量愈差声幅愈高,按深度(检测位置)记录则形成声幅曲线 井管波声幅只能反映第一界面的股结情况,不能反映第二界面的胶结情况,为了全面地评价水泥保 护层与井管和地层两个界面的胶结质量,采用长源距接收传感器测量声波全波列.记录方式为全波调 辉,即接收传感器按到达时间的顺序将井管波,地层波和直达波变成电信号,再依次采出前12个~
GB/36212一2018 l4个波的正半周作幅度调辉,信号幅度大,即辉度强,反之,信号幅度小,则辉度弱,按深度(检测位置) 记录则形成全波列辉度曲线,如图A.2,图A.3所示 造只这 井管波 连达波 发射传感器 始波信号 时间仙s 图A.2水泥防护层胶结声波检测全波列辉度曲线示意图 时闻e 井管波 地层波 直达波 图A.3水泥防护层胶结声波检测全波列辉度曲线示意图 A.2全波列成分及其特点 A.2.1井管波 井管波主要包括;滑行纵波、滑行横波,第一界面一次反射波及多次反射波,由于一次反射波和井管 滑行波达到接收传感器的时间基本相同一般认为它们是同时被接收到的,同时,多次反射波经过多次 反射后能量衰减很大,基本不会被接收传感器接收到一般可以忽略 A.2.2水泥层波 水泥层波在全波波列上应该是紧跟井管波出现的,但是因为水泥中存在大量的孔隙,且比较疏松
GB/T36212一2018 对波列能量吸收严重,再加上水泥层波和井管波有相位差,会和井管波发生干涉而被掩盖,所以水泥层 波衰减非常快,很难到达接收传感器,识别也相当困难，一般可以忽略 A.2.3地层波 地层滑行波包括滑行纵波和滑行横波,达到接收传感器器的时间在水泥层波之后,其传播路径是沿 地层传播,纵波比横波先被接收到,若第一,第二界面都胶结良好,则被接收到的地层波能量比较强,其 中任一界面胶结差,都有可能使接收到的地层波非常弱 A.2.4直达波 在接收传感器接收到的全波列中最后出现的直达波,其到达接收器的时间不变,在低速地层情况 下,常与地层波叠加出现 0
GB/T36212一2018 附录 B 资料性附录 地下金属构件水泥防护层胶结声波检测系统性能要求 B.1源距 水泥胶结声波检测仪用于接收井管波和全波列信号的声波接收传感器应具有至少两种不同源距 且源距应尽量小以减少测量盲区提高检测精度,可选源距为0.6m、1.0m和1.5m B.2连接密封 检测仪外壳和连接部位的密封，一般按照300m水柱外压进行测试 B.3稠合剂 推荐采用洁净水作为稠合剂,检测前静置足够长时间,使稠合剂内溶解气体溢出,必要时可于检测 前下放、上提仪器数次,防止井管壁附着的气泡,影响检测效果 B.4连接线缆 宜采用铠装多芯屏蔽电缆线,具体要求如下 长度要求:实际可用长度不少于300m(按目前在用设备最大深度计算); a b 强度要求:能承受仪器和线缆自重,常规检测过程中的牵拉拖拽等载荷,额定拉断力>59kN; 性能要求:实现系统供电、信号传输、深度定位等功能,耐温一30C150C,缆芯线单位长度 电阻<75Q/lkm; d 其他要求;宜采用电动绞车控制系统,通过绞盘转动上提和下放水泥胶结检测仪,并通过电缆 编码器进行深度定位 11
GB/T36212一2018 录 附 资料性附录) 对比试验井和对比试验管要求 C.1对比试验井 对比试验井用来标定和核查地下金属构件水泥防护层胶结声波检测系统性能,其全井段埋于地下， 长度至少20m,且包含一个接箍,其中一部分井管采取水泥防护,另一部分直接与地层接触 所选井管 材料尺寸,水泥类型、密度等和被检测的地下金属构件相同或相近 仪器在标定时应至少一次测量到 接箍 一个特征地层地区应制造一套试验井,保存的标定文件只能用来检测该试验井所在地区的地下 金属构件 试验井样式如图C.1所示 177.80mmxI0.36mm 944.4Rmmx11.05mm" 水泥层 胶结良好 地层 胶结玖 注图中所示结构及标注尺寸仅为样例,根据实际检测对象参数进行设计和建造 图C.1对比试验井示意图 C.2 对比试验管 当实际条件无法满足对比试验井标定和核查要求时,采用对比试验管进行标定和核查 试验管采用与待检测工件材料和尺寸相同或相近的井管,长度宜大于仪器总长度且不小于1.5m 底端封闭,注人耦合剂,保持标定或核查过程中稳定居中,数据质量要求同对比试验井 12

无损检测地下金属构件水泥防护层胶结声波检测及结果评价GB/T36212-2018

随着城市建设的不断发展，地下金属构件的使用越来越广泛。然而，在长期使用过程中，这些构件可能会因为环境等原因出现损坏或腐蚀等问题，给使用带来安全隐患。因此，地下金属构件的无损检测显得尤为重要。

在实际无损检测中，水泥防护层胶结声波检测是一种常用的方法。该方法可以通过声波的传播和反射情况，判断金属构件内部是否存在缺陷或者腐蚀等问题。

国家标准GB/T36212-2018《无损检测地下金属构件水泥防护层胶结声波检测及结果评价》规定了该方法的具体实现方法和标准规范。

该标准主要包括以下内容：

• 声波探头的选择和使用
• 声波传播特性的研究
• 检测仪器的选用和校准
• 检测数据的处理和分析
• 检测结果的评价标准

在实际应用中，地下金属构件的水泥防护层胶结声波检测可以采用常见的超声波探伤仪或者声发生器进行。需要注意的是，在进行检测之前，必须对仪器进行校准，以确保检测结果的准确性和可靠性。

根据GB/T36212-2018标准的要求，检测结果的评价应该包括缺陷类型、位置、尺寸等多个方面。对于不同类型的缺陷，评价标准也有所不同。

总的来说，无损检测地下金属构件中水泥防护层胶结声波检测是一种较为有效的方法。在检测过程中，需要遵循GB/T36212-2018标准规范，并且结合实际情况进行灵活应用。只有在检测结果的评价达到一定的标准要求之后，才能确保地下金属构件的安全使用和长期稳定性。

无损检测地下金属构件水泥防护层胶结声波检测及结果评价的相关资料

和无损检测地下金属构件水泥防护层胶结声波检测及结果评价类似的标准