温度变化对干耦合剂材料性能的影响

当压裂井口装置温度发生变化时，与钢管紧密贴合的干耦合材料中的声速与性能会发生变化，影响以始波-回波测量方式的壁厚测量精度。

为此，开展了不同温度下不同厚度耦合材料的检测试验。利用不同厚度的干耦合材料，在不同温度下以始波-回波测量方式测量试件厚度，测量温度变化引起的测量值与信号幅值变化。

干耦合剂厚度为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 mm；钢板试件厚度为7.0 mm；检测温度为20~100 ℃，测量温度间隔为10 ℃，每种温度状态保持10 min，以保证探头和耦合剂温度与检测温度相同，测量获得不同温度以及不同干耦合材料厚度下的钢板试件厚度。

试验发现，随着温度的增加信号幅值不断降低，为对比温度造成的检测幅值变化规律，每次测量时调整增益使得信号峰值始终处于显示范围80%处，干耦合压电传感的始波-回波测量界面如图5所示，由不同温度及不同干耦合材料厚度下的钢板试件厚度测量结果可以看出，当温度从20 ℃逐渐增加到100 ℃，5种厚度干耦合材料所需的增益波动较小，说明干耦合材料在不同温度条件下具有稳定的耦合性能。

进一步分析利用不同厚度干耦合材料进行耦合时，在不同温度下测量的钢板厚度变化规律，干耦合压电传感时始波-回波测量厚度曲线如图6所示。

可以看出，一方面，干耦合材料会引起一定的零位偏差，并且随着耦合剂厚度增加，偏差逐渐增大；另一方面，厚度测量值均存在随着温度增加而增大的现象，这是由碳钢材料和干耦合材料中声速随温度变化的叠加效应引起的，且耦合材料厚度越大，差异越大，这表明干耦合材料中的声速受温度影响较大。

另外，0.1 mm干耦合材料引起的测厚值总体增加了0.2 mm，减去碳钢件受温度影响的测厚值变化(约为0.1 mm)，即干耦合材料受温度影响的测厚数据变化约为0.1 mm。

上述结论在采用始波-回波测量模式进行测量时需要加以考虑。此外，如采用回波-回波测量模式，则干耦合材料不会影响测厚精度，只会影响信号增益。

采用干耦合压电腐蚀监测系统在新疆克拉玛依油田、塔里木油田等多个井场进行了井口装置腐蚀监测试验，其现场如图7所示。

腐蚀监测传感器布置在直角弯和三通等易发生腐蚀的位置，利用回波-回波方式对管道壁厚进行测量，并利用铂热敏电阻吸附在管道表面进行测温。测厚数据与温度数据经4G无线网络传输至云平台进行处理，并按照式(2)对测量壁厚进行校准。

某井口装置壁厚监测曲线如图8所示。经过周期为1年的持续测试，进行温度补偿后，该变化温度条件下的井口装置腐蚀在线监测方法测量精度较高，稳定性较好，可消除温度对壁厚测量结果的影响。