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钻杆管体的漏磁检测浅析

发布时间:2016-01-18

来源:http://www.zhsyzj.com/news/36.html

        钻杆属于薄壁管,在钻井过程中承受轴向力、弯矩、离心力、扭转力以及动载的作用,工况条件极其恶劣。特别是深井、斜井,钻杆中微小的缺陷就可能导致井下钻具事故。随着钻井技术的不断发展,为提高机械钻速,井下动力钻具的使用增多,钻柱转速提高,对钻杆质量的要求也越来越高。

        一、钻杆探伤技术现状及漏磁检测技术的特点

        油田目前通常采用的超声波和磁粉探伤,只能检测钻杆螺纹,不能检测管体。管体检测则靠检测人员观察管体外壁有无刺穿和严重外伤(划槽、焊疤、腐蚀坑等)。壁厚检测则是使用CTS-22型单点测厚仪在跟两端接头各1.5m处及管体中间三个部位的周向共取12个点测厚。上述检测方法无法达到钻杆管体探伤要求,易产生漏检。

        漏磁检测技术是近年来新发展起来的无损探伤技术,原理与磁粉探伤相同,不仅能对钻杆管体进行全面检测,而且可以利用电子技术获得直观的量化检测结果。它检测准确、速度快,尤其适合于大批量钻杆的检测工作。

        二、漏磁检测技术装置的工作原理及影响检测精度的因素

        漏磁探伤机系统能完成管体内外部横向缺陷检测、管体壁厚检测和钢级比较鉴别。系统采取探头固定、钻杆前进的工作方式,利用在探头前方的固定磁化线圈产生的高能磁场将钻杆磁化到饱和或近饱和状态。钻杆如果存在缺陷或壁厚损失,则出现磁场泄漏,探头经过时可检测到磁场变化,并通过A/D转换为数字信号,经计算机处理成为直观的图形。

        1.横向检测原理

        横向检测系统的固定式环形磁力线圈在管体上产生强大的纵向磁场,可直达管体轴心。任何与管体轴心成90°和某些入射角的内、外表面缺陷,例如麻点、横裂口或者别类三维缺陷,将引起管体表面显现磁场通量扭曲的变化重叠横向探头装有气动执行头(探靴),能形成多达120%的覆盖范围。当管体缺陷在横向探头下通过时,便会有信号电压产生,经放大后多路送至控制柜中的数字信号处理机,通过计算机处理,得到检测结果。

        2.壁厚检测原理

        壁厚是利用非接触传感环,应用霍尔传感技术的磁通量理沦进行测量。传感环安装在空气驱动头上,由光电控制,不与管壁接触。传感环在固定位置包绕管段测量,壁厚传感环分成四个90°(象限)环状弧,每个环状弧包含多级电磁传感霍尔元件,相连布置形成一个环绕管材的完整回路。虽然四个象限闭合时,相临环状弧之间有缝隙,无法形成一个完整的回路。但因壁厚测量是应用霍尔元件测量记录四个传感环状弧的管材圆周的磁通量以及总的平均壁厚损失,所以每一象限之间的微小缝隙不会对总的磁通量强度构成影响。

        3.影响漏磁检测精确性的因素

        以美国AGS5700型漏磁探伤仪为例,虽然有较为突出的优点,但由于技术土的原因,也可能出现漏检,特别是与管轴线成45°的缺陷。此外,该仪器尤法检测出与表向平行的缺陷。还有就是它对于管体的折叠缺陷和壁厚测量效果不是很好,其壁厚检测结果仅为近似值,也可能出现误检。

        除仪器因素外,电气、环境温度、湿度、噪声等都会影响检测结果。

        应尽可能排除或减轻外界因素的影响,尤其是每次检测工作必须对检测装置的灵敏度进行校验。

        三、漏磁检测技术的应用

        胜利油田黄河钻井某公司应用漏磁检测装置对钻杆进行探伤,相对于传统检测方式,准确性得到提高。钻杆的检测速度在20m/min,平均每4min可完成五根钻杆的全部检测,比人工检测效率大为提高。检测准确率高,漏检概率大大降低,为油田安全生产提供了基础保障。

        由于检测准确率大幅提高,为强化钻杆管理提供了基础数据。目前,采用数据库系统,根据钻杆存在的缺陷类型和损伤程度实现了钻杆的分级管理,并可动态跟踪钻杆的使用,为钻杆质量评价、使用寿命预测提供了条件。对于存在严重缺陷,尤其是以前不能准确检出隐性缺陷的钻杆,可及时、准确地报废,为油田安全生产提供了保障。

        由于目前钻杆老化严重,钻杆使用制度还存在一定的缺陷,今后应该进一步完善钻杆数据管理系统,在探伤检测的基础上,跟踪钻杆的使用,加强钻杆不同工况下使用寿命预测研究。

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