1 引言

井下石油套管通过接箍连接，从而构成一个维持油井运行的生命线[1～3].根据井况，井深的不同，采用的套管钢级也不同.由于地下环境复杂多变，石油套管极易产生形变和受到腐蚀，特别在套管接箍附近[3]；接箍的检测与防护是检测领域研究的重点[4～6].在拼接套管的无损检测研究中，超声检测方法易受到检测环境的影响[5]，漏磁检测方法不易实现深层缺陷的检测[6].因为远场涡流可以两次穿透管壁，对套管内外壁缺陷具有相同的检测灵敏度[7～10]，因此其对套管的检测具有广泛的应用前景.因为远场涡流两次穿透套管壁(发射线圈附近和接收线圈附近)，接收线圈上的检测信号中包含了远场涡流两次穿透管壁的信息.在基于远场涡流的拼接套管检测分析中，只需要检测信号中接收线圈附近管道的信息，对于检测信号中发射线圈附近管道的信息需要移除.在移除过程中，可将发射线圈附近管道分为两种情况：(1)为发射线圈处于管道缺陷位置时；(2)为发射线圈处于正常管道位置时(未产生缺陷).

对于发射线圈处于管道缺陷位置时的信号移除情况，本文作者已经做了详细研究[11～13].由于拼接套管是由多根单独套管拼接而成，而每一根独立的套管均有各自对应的正常管道值(如检测信号的相位测试值)；在基于远场涡流的拼接套管检测中，如何获取每一个测试点各自对应的正常管道值以便移除检测信号中发射线圈处管道信息是一个新的难题.为了解决这个问题，本文在双接收线圈的基础上，推导出移除各测试点所对应正常管道值的方法.该方法在双接收线圈的基础上通过维纳去卷积滤波器[14]将缺陷信号分离出来(接箍可视为缺陷)；最后通过缺陷信号反向的辨识各测试点对应的正常管道值.

2 基本原理

2.1 基远场涡流的双接收线圈检测模型

在图1所示的基于远场涡流的双接收线圈检测模型中，两个接收线圈均置于远场区域且与发射线圈同轴放置；发射线圈激励正弦低频信号(0～100Hz)，两个接收线圈同时接收来自发射线圈的远场信号.套管1和套管2通过接箍连接.

图1中，L1为2号接收线圈与发射线圈的距离(2.5～3倍管道内直径)；L2为两个接收线圈之间的距离(1～2倍管道内直径).两个接收线圈由相同的绞线圈绕制，具有相同的尺寸.因为接收线圈的检测信号两次穿透管壁(发射线圈附近和接收线圈附近)，所以可以将检测信号分解为：

θ(t)=Δθ(t)+θe(t)

(1)

式(1)中，t为测试时间；θ(t)为检测信号；Δθ(t)为接收线圈附近管道信号，是用于拼接套管定量的有用信号；θe(t)为发射线圈附近管道信号，是需移除的信号.又因为发射线圈附近的管道可分为两种情况：正常和有缺陷；则θe(t)可进一步分解为：

θe(t)=θa(t)+θn(t)

(2)

式(2)中，θa(t)代表发射线圈附近管道距有缺陷，称为伪峰信号；θn(t)代表发射线圈附近管道无缺陷.当发射线圈附近管道无缺陷时θa(t)=0.将式(2)带入式(1)，可得检测信号的进一步分解式：

θ(t)=Δθ(t)+θa(t)+θn(t)

(3)

通过本文作者的先前研究[11～13]可知，式(3)中的伪峰信号可通过双检测线圈移除(详见文献[11])，则移除伪峰后的式(3)可表示为：

θ′(t)=Δθ(t)+θn(t)

(4)

式(4)中，θ′(t)为检测信号移除伪峰后的信号；θn(t)为每个测试点所对应的正常管道值，根据单根套管而变化.当测试套管无缺陷时：

Δθ(t)=θn(t)

(5)

则将式(5)带入式(4)，可得：

θ′(t)=2θn(t)

(6)

根据式(20)得出的管道正常值获取方法为：

6.作者可根据自己意愿，自由选择《南方能源建设》、《广东电力》、《浙江电力》、《内蒙古电力技术》4种期刊之一，但不能重复投稿。

若θn(t)可自适应获取，则用于对拼接套管定量分析的有用信号可表示为：

但是从整体上来讲,无论是以80%∶20%划分训练集和测试集,还是以70%∶30%划分训练集和测试集,采用SVM分类器针对本文创建的数据集的速度识别准确率均高于95%,最高达到了96.3%。

Δθ(t)=θ′(t)-θn(t)

(7)

2.2 缺陷信号的推导

在任一测试时刻，图1所示的双接收线圈上的检测信号根据式(4)可表示为：

至于公摊测绘里的“猫腻”，吴永辉表示，测绘单位一般按照“谁使用，谁分摊”原则计算公摊面积，基本交由开发商指认，而业主不具备专业知识，双方信息严重不对等。

θ1′(t)=Δθ1(t)+θn(t)

(8a)

θ2′(t)=Δθ2(t)+θn(t)

(8b)

式(8)中，θ1′(t)表示接收线圈1去伪峰后的检测信号；θ2′(t)表示接收线圈2去伪峰后的检测信号；因为这两个接收线圈同时接收来自一个发射线圈的信号，所以它们具有相同的正常管道值θn(t).

将式(8a)将去式(8b)可得：

θ1′(t)-θ2′(t)=Δθ1(t)-Δθ2(t)

(9)

又由1号接收线圈和2号接收线圈的位置关系可知：

Δθ2(t)=Δθ1(t)*δ(t-Δt)

(10)

其中，*为卷积操作；δ(t)为单位冲激函数；Δt可由式(11)给出：

Δt=L2/v

(11)

v为仪器的测试速度(匀速).

将式(10)带入式(9)并转化可得：

θ′(t)=Δθ1(t)*(δ(t)-δ(t-Δt))

(12)

其中，θ′(t)由下式给出：

θ′(t)=θ1′(t)-θ2′(t)

(13)

式(13)可由两个接收线圈获得.若可直接根据式(12)求解出Δθ1(t)，则可直接实现检测处管道的定量分析.但是，由于式(12)中δ(t)-δ(t-Δt)关系式的影响，根据式(12)求解出的Δθ1(t)不一定是真实的Δθ1(t)，为了说明该情况，将Δθ1(t)做如式(14)所示的分解.

Δθ1(t)=Δ(t)+N

(14)

N可以是任意与时间无关的常数.

将式(14)带入式(12)可得：

θ′(t)=(Δ(t)+N)*(δ(t)-δ(t-Δt))

=Δ(t)*(δ(t)-δ(t-Δt))

(15)

由式(15)可知，根据式(10)求解出的实际信号为Δ(t).当Δ(t)+N=Δθ1(t)时，Δθ1(t)才可真实求解出；但是由于N的任意性，根据式(10)-(15)求解出真实的Δθ1(t)是不可行的.

由式(13)可知：

装配式建筑可实现质量提升、提升效率、减少人工、减少消耗。尤为适宜推广EPC模式，但是不应狭隘化，而要广义理解。灵山岛尖九年一贯制学校项目在各专业的设计、施工阶段均考虑广义装配式，是广义装配式的一次实践。希望本项目能在绿色、循环、低碳的可持续发展方向更进一步，推进我国建筑工业化的发展进程。

(1)当测试管道为正常管道时，θ′(t)=0；则由式(15)求得：Δ(t)=0.

(2)当两个接收线圈的检测信号不相等时(即任一接收线圈检测处出现缺陷，或两个接收线圈检测处出现不相等的缺陷)，θ′(t)≠0；则由式(15)求得：Δ(t)≠0.

综合上述(1)，(2)可知，由式(15)求得的Δ(t)可称为缺陷信号：

(16)

将式(17)带入式(15)，并转化可得：

2.3 管道正常值的获取方法

考虑到式(15)所示的卷积关系以及实际检测信号中的噪声，本文采用维纳去卷积滤波器[14]来解析式(15).

调查数据显示，从师资来源方面，90.13%创新创业师资主要来自学校，仅有不到10%的来自于企业、培训机构。在本校教育师资中，创新创业教育的师资队伍绝大多数来自辅导员队伍和就业指导中心老师，专业老师比例仅占35.46%。可以看出，当前高职院校创新创业师资整体教育水平有待提高，特别表现在缺乏创业实战经验；校内外师资整合不够等。

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在式(15)中，令：

h(t)=δ(t)-δ(t-Δt)

(17)

式(16)已可实现管道缺陷的检测；但是当缺陷损耗面积大于两个接收线圈的共同测试范围时，该缺陷处管道将被当做正常管道处理.在拼接套管的定量分析中，还需在各测试点的检测信号中移除其对应的管道正常值以便分析单根套管上缺陷的损耗程度.下节将给出基于式(15)的缺陷信号(Δ(t))获取方法，以及管道正常值自适应获取方法.

Δ(t)=θ′(t)*h(t)-1

(18)

则基于式(18)的维纳去卷积滤波器由图2给出.

图2中，ρ(t)为噪声信号；h(t)为特征响应；θ′(t)为两个接收线圈检测检测信号去伪峰后的差值.图2的目的是为了求出缺陷信号Δ(t)的最佳估计则根据维纳去卷积滤波器的原理[14]可得缺陷信号的最佳估计的离散傅里叶变换为：

(19)

式(19)中，F(·)为离散傅里叶变换；为离散傅里叶变化的共轭；γ为信噪比的倒数.

周博士：您说得很对，研究的确需要建立在充足的兴趣和意愿的基础之上，被迫进行的研究是很难取得有价值的成果的。关于这个问题，也许本来就没有正确答案吧。不过能够把一线教师的真实想法表达出来，应该也是有好处的。或许有朝一日您的观点得到了有关部门的认可，更新了相关政策要求，也未可知。

再对式(19)进行离散傅里叶逆变换可得缺陷信号的最佳估计为：

(20)

脂肪酸（fatty acid）是油脂（甘油三酯）的主要组成单元[1]，其结构是末端含有羧基的长碳氢链，一般根据碳链的饱和程度分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，极少数特殊油脂的脂肪酸可能含有羟基、环氧基等。是自然界中最常见的有机物之一，广泛存在于动植物或微生物等的油脂中。在日常生活中，脂肪酸产品被广泛用于化妆品、洗涤剂、肥皂、工业脂肪酸盐、涂料、油漆、橡胶等领域，不愧为油脂工业的3大中间体之首[2]。脂肪酸羧基的反应最常见的自然是中和皂化成盐等，在上篇已经讲述[3]，这里主要讲述羧酸的酯化、酰卤化、酸酐化、过氧化、脱羧等反应，由于a-H的活性是受到羧酸的影响，故该反应也放在本文中稍加讲解。

式(6)中的数值2代表信号在发射线圈附近和接收线圈附近共计两次穿透管壁.

(1)当时，由式(6)可知：

θn(t)=θ′(t)/2

(21)

②若t0=0，则向另外一个方向(t<t0)进行管道正常值搜索，将距离测试点最近的管道正常值最为测试点的管道正常值：

（3）注浆完成后，对钻孔及注浆的现场记录进行深入分析，判断注浆效果是否满足要求，如果不满足，则要进行补注。

①先向发射线圈方向(t>t0)进行管道正常值搜索，将距离测试点最近的管道正常值作为测试点的管道正常值：

(3)在桥面上铺设双层钢筋网(上、下层均为B10@100 mm)，靠近人行道时若铺装厚度不足，则调整为单层钢筋网，浇筑C40钢纤维混凝土铺装层。

θn(t)=θ′(t0)/2

(22)

并且，

IFFT(·)为离散傅里叶逆变换操作.

(2)当时，

θn(t)=θ′(t0)/2

(23)

并且，

情况(1),(2)表明，所测试的单根套管必存在无缺陷的地方，即结合(1)，(2)就可获取测试套管上各测试点所对应的管道正常值；然后根据式(7)就可移除管道正常值.为了更好的将上述方法应用到拼接套管的分析中，使分析检测结果具有更强的鲁棒性；一般选择一个接近于0的实常数(ξ)作为情况(1),(2)的判别阙值.即情况(1)变为：情况(2)变为：本文进行了相应的物理实验验证上述方法的可行性.

3 物理实验

现提供了符合图1所示检测模式的测试仪器，如图3所示.该仪器由中海油田股份有限公司—电子科技大学电法测井联合实验室自主研发.测试仪器上的各个线圈参数如表1所示.

表1 测试仪器上各线圈参数

线圈名长度(mm)内直径(mm)外直径(mm)匝数电阻率(ohm/m)绞线直径(mm)相对磁导率发射线圈33428.444.475504.247e-80.581接收线圈176.226.327.992753.083e-70.0511接收线圈276.226.327.992753.083e-70.0511

仪器上，发射线圈与2号接收线圈的中心间距(L1)为757mm，两个接收线圈的中心距(L2)为150mm.被测拼接套管由中海油服燕郊基地的科索#1井提供.测试仪器在测试科索#1井之前已在空气环境

中通电工作20min左右，以确保仪器正常工作.仪器通过电缆竖直下放入科索#1井，依靠重力进行移动(下放速度0.06m/s).仪器下井测试现场如图4所示.

4 理论验证及测试结果分析

科索#1井套管总长度达到千米级，以及为了保密，本文仅选择部分测试结果进行验证与分析.本文所选取的测试结果为仪器在科索#1井下1100米左右(温度：150℃左右，压强：100Mpa左右)的测试数据，并采用相位作为科索#1井拼接套管分析的特征量，如图5所示.

从图5可知，在地下1100米附近，被测试的科索#1井是由不同的套管拼接而成；不同套管之间通过接箍连接(如图5中虚线圈所示).接收线圈(1或2)的相位信号表明：在套管连接处，测试信号具有两个峰值：实峰和伪峰(图5虚线圈).而实际上，两根套管之间只通过一个接箍连接，只会出现一个峰值.第一个峰值(实峰)可正确的反映接箍的位置与大小(接收线圈1的实峰(图5蓝色箭头)和接收线圈2的实峰(图5红色箭头))；第二个峰值被称为伪峰 [11～13](图5黑色箭头).伪峰会造成错误的接箍定位与定量分析，因为伪峰是由发射线圈通过接箍位置产生的检测信号，不能反映接收线圈处套管的信息.移除伪峰后的信号与原信号的对比如图6所示(以接收线圈1为例).由图6可知，伪峰被有效的移除，而对接箍检测有用的实峰则被很好的保留.伪峰移除方法几乎不改变其它部分的相位测试值.

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在通过远场测试的相位信号进行套管定量分析时，一般采用式(24)计算套管壁厚[15,16].

(24)

式(24)中，h为检测处套管壁厚；θ为检测处移除伪峰后的相位测试信号；f为激励信号频率；μ为套管的磁导率；σ为套管的电导率；2表明信号两次穿透管壁.

式(24)可直接用于信号在发射线圈附近和接收线圈附近套管产生的相位偏转相等的情况.而不能直接用于接箍处(或缺陷处)壁厚的计算，因为此时在发射线圈和接收线圈附近套管产生的相位偏转不相等；在计算时，由于式(24)中因子2的影响，计算的壁厚(h)与实际套管壁厚有较大的偏差.本文提出的方法可消除因子2所带来的计算误差，并将式(24)变形为来计算检测处的壁厚.

应用式(8)～式(20)提取的缺陷信号，如图7所示.

（2）GIS能为项目规划与设计提供各项信息，如功能区划、地形地势、地质条件、水文地质、既有管线、既有线路，使道路选线工作能够得到良好的数据保证。

图7(a)为图6中去伪峰后的信号(红线)；图7(b)为获取的缺陷信号.由图7可知，缺陷信号可准确的指示出接箍的位置(图7中紫色虚线所示，接箍可视为壁厚变厚的异常位置)；并将各其它部位的相位值均映射为0附近的数值，这为获取各套管的管道正常值提供了基础.

由式(21)～式(23)获取的管道正常值如图8(a)所示(ξ=5).相位信号去伪峰后再移除对应管道正常值的结果如图8(b)所示.图8(b)在数值上等于图7(a)的信号减去图8(a)的信号.因为科索#1井的壁厚参数以及物理参数(磁导率、电导率)涉及保密，本文未将图8(b)所示的相位信号通过转化为管道的绝对壁厚以便分析比较.

为了便于阐述本文所述方法的意义，在图7(a)中标示出点A和点B，在图8(b)的对应位置标示出点C和点D以作分析.比较点A和点C的数值大小可知，C值为A值的一半；而点D的数值大于点B数值的1/2，这是因为接箍只出现在接收线圈位置处(未同时出现在发射线圈处).若图7(a)的信号直接采用式(24)计算接箍处壁厚，则由于因子2的影响，接箍处壁厚的计算失真不可避免.另外，点B与点A的数值之差为50°(接箍造成的信号变化量)，其基本与点D与点C的数值之差(50.12°)相等；这说明本文提供的方法并不会影响接箍(或缺陷)造成的信号变化量，这为图8(b)的信号采用式进行拼接套管的正确定量分析提供了依据.

5 总结

本文提供了基于远场涡流的拼接套管信号处理方法，可有效提高管道接箍或缺陷定量分析的正确性.本文所述方法是作者从先前关于移除套管远场涡流检测中伪峰的方法上引申出来的，其处理的信号是伪峰移除后的远场检测信号.首先，通过两个接收线圈的检测信号之间的时移关系来迭代缺陷信号与检测信号的关系式(式(1)～式(15))；其次，通过维纳去卷积滤波器提取出缺陷信号(式(20))，并根据式(21)～式(23)获取各测试点对应的管道正常值；最后，在移除伪峰后的远场信号中再次移除各点对应的管道正常值.最后获取的结果信号通过式可提高远场涡流检测中拼接套管的接箍或缺陷定量分析的正确性.

在本文提供的方法中，参数γ为信噪比的倒数；在实际检测中，由于信号会经过一系列滤波处理，所以γ一般设置在0.001～0.102之间.因为一般套管的相对磁导率大于80，电导率为5.6MS/m，当激励信号频率为20Hz时，1mm套管壁厚致使检测信号相位产生至少10.77度的变化；所以参数ξ一般设置在0～10之间，一方面提高本文方法的鲁棒性，一方面使方法对拼接套管壁厚分析的影响不超过1mm.

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