[发明专利]集成多传感器无损检测

说明书

相关申请

本申请要求在2008年6月27日提交的美国临时申请号61/076,341的权益，其通过引用全文结合于此，其针对允许或不禁止这样的通过引用的结合的每个PCT成员国和区域。

技术领域

本发明涉及无损检测，并且更具体地涉及从用于金属结构的无损检测的多个不同的传感器类型采集和处理数据的方法、用于金属结构的无损检测的集成的多传感器装置、从至少一个这样的集成传感器装置采集和处理数据的方法以及管道的无损检测，其包括使用智能清管器(pig)以诊断在石油和天然气管道壁中的缺陷。

背景技术

智能在线检查(ILI)工具，也称为智能清管器，通常用于通过使用无损检测(NDT)技术探测缺陷来评估管道的完整性。这样的缺陷包括，例如腐蚀、金属损耗、裂纹(包括应力腐蚀裂纹(SCC))和其他机械损伤。在各种智能清管器工具中已经采用的NDT技术包括磁通量泄漏(MFL)、涡流(EC)和电磁超声换能器(EMAT)测量。一些ILI工具一起实施这些NDT技术中的两个或更多以更好地辨别缺陷特征(例如，使用EC连同MFL以辨明金属损耗是在管道壁的内径(ID)还是外径(OD)上，有时称为ID/OD辨别)和/或从无损特征(例如，一般不意味着或发展成影响完整性的缺陷的无关紧要的缺陷或瑕疵)更准确地辨别影响管道完整性的缺陷(例如，纵向取向裂纹)。

然而，仍然进一步需要改进的ILI工具和NDT换能器(transducer)和处理技术，以及特别地需要改进的NDT技术集成以提供改进的缺陷探测，例如在灵敏度、特征辨别(例如辨别重要的和无关紧要的缺陷，或辨别腐蚀和点蚀或金属损耗等)、物理表征(例如，形状、尺寸、金属损耗与腐蚀关系等)、准确性(例如，减少的误差容限)中的改进，和/或在特征辨别或表征的准确性方面的改进的置信度(例如，改进的可靠性)。

发明内容

本发明的各种实施例涉及用于集成NDT技术的方法和设备。本发明的一些实施例涉及用于金属结构无损检测的集成多传感器装置和从至少一个这样的集成传感器装置采集和处理数据的方法。此外，本发明的一些实施例涉及使用集成多传感器装置以提供金属结构的已知可检查特征或特性的改进辨别，并且提供测量或表征金属结构的非常规特征或特性的方法。

根据一些实施例，在表征金属结构中可操作的多传感器组件包括：(1)外壳，其包括(i)配置作为至少一个电磁超声换能器(EMAT)传感器和至少一个涡流(EC)传感器操作的至少一个导电线圈和(ii)至少一个磁通量泄漏(MFL)传感器，其中该至少一个导电线圈和至少一个MFL传感器配置在该外壳中，使得当该外壳邻近或与金属结构接触设置时，该至少一个线圈和MFL传感器可操作成从对应于邻近或与金属结构接触设置的外壳的部分的金属结构的局部区域采集EMAT、EC和MFL信号；和(2)配置成产生表示外壳的空间位置的信号的至少一个偏转传感器(deflection sensor)。该至少一个导电线圈可包括公共线圈，其可作为至少一个EMAT传感器和至少一个EC传感器二者操作，和/或可包括用于实现至少一个EMAT传感器和至少一个EC传感器的分别的线圈(separate coils)。

在各种实施例中，表示外壳的空间位置的信号能够用于校正或补偿下列中的至少一个(i)采集的EMAT、EC和MFL信号中的至少一个，和(ii)与采集的EMAT、EC和MFL信号中的至少一个关联的空间位置中的至少一个。

根据一些实施例，用于插入管道的在线检查仪器(例如，智能清管器)可通过采用周向间隔配置设置多个这样的多传感器组件来实现并且取向为使得每个多传感器组件可操作成从管道(清管器插入其中)壁的相应周向部分采集信号。在这样的实现中，表示多传感器组件中不同多传感器组件的外壳的空间位置的相应信号能够被处理以提供所述管道的内径的测量。

本发明的各种实施例提供用于表征金属结构的方法，该方法包括：对金属结构的多个局部区域中的每个，采集电磁超声换能器(EMAT)信号、涡流(EC)信号、磁通量泄漏(MFL)信号和表示当构件在平行于表面的方向上移动时构件响应于金属结构的表面形貌的空间移动的偏转信号；以及处理采集的信号以基于从公共局部区域采集的EMAT、EC、MFL和偏转信号中的至少两个来表征金属结构的一个或多个特征中的每个，该特征的至少一部分位于该公共局部区域。在一些实施例中，从传感器(其集成为具有头部的多传感器组件)对每个局部区域采集EMAT、EC、MFL和偏转信号使得当该头部邻近或与给定局部区域接触设置时传感器产生每个给定局部区域的EMAT、EC、MFL和偏转信号。