姬塬油田管道TEM检测技术的研究及应用

胡建国 董立超 张荣辉 麻宇杰 韩雪 张婷

1中国石油长庆油田长庆科技工程有限公司

2中国石油长庆油田分公司第八采油厂

3中国石油青海油田分公司第三采油厂

瞬变电磁（TEM）检测技术主要应用于地球物理勘探，1933年由美国科学家提出，20世纪50年代，前苏联基本建立了瞬变电磁法解释理论与野外施工的方法技术。我国的瞬变电磁研究起始于20世纪70年代初，取得了较好的效果[1]。从20世纪90年代至今，国内TEM法进入了蓬勃发展阶段，在地质矿产、煤矿、工程物探等行业广泛应用。该方法的特点是利用瞬变电磁检测仪间接检测管体壁厚损失率，无需开挖，主要适用单根或间距大于2倍埋深的平行管道，检测数据的可靠性受开挖点数及分布范围的影响[2]。

1 瞬变电磁检测技术

管道壁厚TEM检测方法是基于瞬变电磁原理（图1），用发射回线向金属管道发送一次脉冲磁场，用接收回线测量二次涡流磁场（图2），根据不同规格、材质的管道在瞬变衰减特征上的区别来评估管体金属损失的一种检测手段[3]。

1983年，美国地球物理学家推导出中心回线装置的感应电压表达式为[4]

式中：V(t)为感应电动势函数，V；q为接收线圈的面积，m2；L为发射回线边长，m；I为发射电流强度，A；ϕ(z)为概率积分；z为瞬变场参数；τ为扩散参数，m；t为时间，s；u(t)为单位阶跃发射电流的电压响应函数；dt为时间的微分。

图1 矩形回线中产生的磁力线Fig.1 Magnetic field lines generated in a rectangular loop

图2 等效涡流环(Tx磁场强度)Fig.2 Equivalent eddy current ring(Txmagnetic field strength)

瞬间断电以后，在管道正上方，管体上的二次磁场在接收回线中产生的感应电动势为[5]