石油套管是支撑油井井壁的金属管道,在石油开采和勘探中承担着重要的角色,但由于服役年限、作业环境等因素的影响,套管易出现耗损,因管道损伤而造成的石油泄漏会直接影响油田产能,造成巨大的经济损失和生态环境问题。因此,对管道耗损状况的检测与评估的研究具有十分重要的现实意义。多频涡流检测技术是一种新兴的无损检测技术,具有检测灵敏度高,受环境因素影响小等优点。本文以涡流检测理论为基础,结合原有磁测厚仪的检测方案,对检测传感器进行了仿真研究和参数优化设计,并通过有限元仿真对井下测量时环境因素带来的影响进行分析,进一步完善检测方法以提高铁磁性管道物理参数的检测精度。本文首先介绍了利用涡流效应检测石油套管所具有的优势,再由涡流检测原理,建立并推导通过收发线圈间传输阻抗测量管道物理属性的数学模型,分析传输阻抗增量的影响因素并提出多频涡流检测的方案;其次,借助有限元软件建立管道物理属性检测的二维、三维仿真模型和反演数据库,并基于涡流效应分析仿真模型的合理性;然后,通过有限元仿真的方法,分析不同的传感线圈组及仪器支撑芯轴对检测效果的影响,选取钛合金作为磁测厚仪的芯轴材料,设计新传感器并对其测试效果进行检验;接着,在利用多频涡流检测管道物理属性方案的基础上,通过仿真分析井下实测中,装置偏离管道轴心、油田水渗入管道内、高温等环境因素对检测结果的影响,并研究相应的检测与校正方案。最后,介绍了信号检测平台与管道物理属性反演算法,根据仪器装置存在微弱偏心时管道内径及磁导率的反演效果,制定双线圈切换检测的方案。通过对不同内径的铁磁性管道进行测量,验证了磁测厚仪多频涡流检测方案设计优化的合理性,测试结果表明仪器对管道内径的检测精度较高,装置达到了设计要求。