一种检测套管外水泥与套管间裂隙宽度的系统及方法

摘要

本发明公开了一种检测套管外水泥与套管间裂隙宽度的系统及方法，首先将待测模型的已知参数输入到数据处理终端中，并设定超声波的发射频率和发射周期。然后将待测模型放入模型容器中，在套管中注满液体，盖上模型容器顶盖，通过数据处理终端调节轴向旋转步进电机和升降步进电机的转动来设定检测位置和检测方位角。数据处理终端通过数据采集控制模块控制超声波探头的发射和回波的接收。数据处理终端对回波的波形数据进行快速傅里叶变换，求出回波信号的频率数据，然后利用反射波在套管共振透射窗内的频谱信息建立反演目标函数，通过改进差分进化算法得到目标函数的最小值，从而得到套管‑水泥环缝隙宽度。经过实验验证，实际值与测量值最大相对平均误差小于0.178mm。

主权项

一种检测套管外水泥与套管间裂隙宽度的系统，其包括数据处理终端(1)、数据采集装置(2)和现场施工模拟装置(3)，其特征在于：所述数据采集装置(2)包括控制模块(201)、旋转机构(202)、升降机构(203)、超声波模组(204)和连杆(205)；所述控制模块(201)分别与数据处理终端(1)和超声波模组(204)电连接，用于将超声波模组(204)采集的数据发送给数据处理终端进行裂隙宽度分析；所述旋转机构(202)、升降机构(203)均通过齿轮与连杆(205)连接，并与控制模块(201)电连接，用于在控制模块(201)的控制下驱动连杆(205)轴向旋转以及上下移动；所述超声波模组(204)设置在现场施工模拟装置(3)内并与连杆(205)的下端固定连接，用于检测套管外水泥与套管间裂隙宽度；所述数据处理终端(1)用于设定超声波的发射频率和发射周期，向数据采集装置(2)发送控制指令进而调节旋转机构(202)和升降机构(203)的转动来设定检测位置和检测方位角，并根据数据采集装置(2)采集上传的波形数据进行快速傅里叶变换得到反射波频谱，同时利用反射波在套管共振透视窗内的频谱信息建立反演函数并采用改进差分进化算法搜索得到套管外水泥与套管间裂隙宽度。