關于石油鉆桿損傷檢測工藝的特點及應用研究

楊文付，劉智超，陳靜

（渤海能克鉆桿有限公司，河北 滄州 062650）

我國石油天然氣勘探及開發始終都屬于極其關鍵的內容，不僅會影響到人們的生活質量，而且還會影響到國家的發展速度，因此必須重視石油天然氣的勘探與開發。不過在石油天然氣的勘探與開發當中，始終存在一個較大的問題，就是怎樣花費最少的成本得到最大的回報效率，給石油天然氣公司帶來更加可觀的經濟效益，進而推動我國經濟更好更快的發展。在實際當中，影響石油天然氣勘探與開發的因素非常多，由此必須采取有效的措施進行解決，以保證石油天然氣勘探與開發順利完成，避免風險出現?，F階段我國石油天然氣在勘探與開發的過程中，較為嚴重的問題就是鉆桿損傷問題，所以在此就以石油鉆桿為主要的研究對象，對其檢測工藝特點及應用展開了詳細的研究。因為鉆孔技術本身就存在很多的問題，再加上技術落后，這就使其在石油勘探與開發的時候，會給石油鉆桿帶來不同程度的損傷。于是就對已經發生損傷的石油鉆桿展開探究，以探究其損傷的程度，從而判斷該石油鉆桿在石油勘探與開發當中還能不能應用。

1 造成石油鉆桿損傷的主要因素

因為石油鉆桿會長時間應用在石油天然氣勘探與開發中，就非常容易受損。同時石油鉆桿在石油天然氣勘探的時候，需要在其上方連接方鉆桿，在其下方連接鉆鋌，以此來增大旋轉扭矩的作用，保證鉆井液輸送更加穩定、高效。

由此可見，石油鉆桿在石油勘探與開發當中非常的重要，應用非常的廣泛。因此，如果石油鉆桿發生各種損傷而造成其無法運行，則會嚴重影響到石油勘探與開發的效率，使石油無法被有效的開采，不僅會影響石油企業的經濟效益，而且還會影響石油開采的進度，給石油企業發展帶來嚴重的抑制作用。通過研究能夠發現，石油鉆桿在石油天然氣勘探與開發當中，導致石油鉆桿損傷的主要因素有兩個，分別為：加厚型鉆桿的過渡區應力較為集中以及鉆桿非常容易發生腐蝕侵害。

1.1 加厚型鉆桿的過渡區應力較為集中

現階段我國在勘探與開發石油的時候，最常用的鉆桿類型就是加厚型的鉆桿，因為加厚型的鉆桿非常堅固，不會受外界因素的干擾而發生形變，并且加厚型的鉆桿承受能力更強，所以被廣泛用于石油勘探與開發當中。不過加厚型的鉆桿也存在著很多的問題，其中最大的問題就是其過渡區和管體交合處的應力較為集中，就使得該處的橫截面應力非常大，當鉆桿無法承受此應力時，就會發生形變，甚至斷裂。

1.2 鉆桿非常容易發生腐蝕侵害

因為在勘探與開發石油天然氣的時候，需要借助石油鉆桿進行鉆井液運送以及扭矩傳遞，在此過程當中就會存在很多因素造成石油鉆桿發生腐蝕侵害，而且由不同因素所引發的石油鉆桿腐蝕程度也會不一樣。當石油鉆桿發生腐蝕侵害的時候，其鉆井能力以及質量就會受到嚴重的影響，進而造成不同程度的損傷。為更加了解石油鉆桿的腐蝕損傷情況，就實施了大量的研究及分析，并根據實際情況對石油鉆桿腐蝕損傷進行了全面的整理和總結，通常石油鉆桿腐蝕損傷情況包括兩種形式：

一種是均衡腐蝕損傷，另一種是點狀腐蝕損傷，對其產生原因進行深入的探索可知，導致石油鉆桿發生腐蝕損傷的主要原因就是因為石油鉆桿在運行的時候，其周圍存在腐蝕介質以及交變應力，從而造成石油鉆桿發生腐蝕情況。

即使石油鉆桿具有一些抗腐蝕性能，不過長時間在腐蝕環境中工作，就會使其抗腐蝕性能越來越低，慢慢的石油鉆桿腐蝕性能就會嚴重下降，從而使其受到腐蝕，并且腐蝕的速度會越來越快，最終產生均衡腐蝕損傷或者點狀腐蝕損傷。同時還有一個因素也會嚴重造成石油鉆桿發生腐蝕損傷，就是鉆桿與礦井的摩擦作用，因為鉆桿長時間和礦井產生摩擦作用，就使得鉆桿的表面抗腐蝕層會逐漸變薄，進而使腐蝕物質進入，嚴重腐蝕石油鉆桿。

2 石油鉆桿損害檢測工藝及特點

從我國石油鉆桿當前的發展情況上看，常用的檢測石油鉆桿損害程度的工藝有兩個，分別為：電磁檢測工藝和超聲波檢測工藝。對于電磁檢測工藝來說，其主要是檢測螺紋及管體腐蝕情況的；對于超聲波檢測工藝來說，其主要是檢測兩端腐蝕情況的，所以在實際檢測的時候，應當將這兩種工藝結合在一起應用。

2.1 電磁檢測工藝

電磁檢測工藝主要檢測的是螺紋以及管體。因為石油鉆桿的管體厚度屬于均衡形式，所以能夠良好運用電磁檢測法對石油鉆桿的內部損傷狀況進行檢測。電磁檢測工藝的運行原理主要為：對石油鉆桿的管體內部展開磁化，進而使損傷區域和完整區域具有顯著的差別，最終檢測出損傷的狀況。

在檢測石油鉆桿螺紋的時候也和檢測石油鉆桿管體一樣，先對石油鉆桿的螺紋展開磁化處理，這樣石油鉆桿的表層鐵磁粉末就會被磁場吸收，當石油鉆桿的表層鐵磁粉末全部被吸收之后，就能夠通過吸收量的情況判斷石油鉆桿的損傷程度，運用電磁檢測工藝檢測石油鉆桿螺紋損傷情況時，可從以下幾個方面展開，首先，內外壁的磨損情況。其次，裂紋的探傷狀態。最后，空洞的深度狀況。

2.2 超聲波檢測工藝

因為石油鉆桿的兩邊分別是吊卡直臺堅以及過渡區域，所以結構非常的復雜，并且石油鉆桿兩邊的壁極其厚重，因此運用普通檢測工藝是無法準確判斷石油鉆桿內部的損傷情況，必須運用超聲波檢測工藝才能有效檢測出內部的損傷情況。超聲波檢測工藝的運行原理為：先運用脈沖回波來檢測石油鉆桿的厚度，然后借助探傷儀發射電路向探頭發出一個信號，這樣石油鉆桿的周圍就會形成一個超聲場，如果超聲波在此超聲場里產生阻礙，就代表石油鉆桿端區的內部產生了損傷。

一般超聲波檢測工藝主要是用來檢測三個區域的，分別為：腐蝕抗區域、裂紋區域以及噴焊區域。在一次石油勘探的時候，檢測到石油的上部具有較多的巖石層，給石油開采帶來了很大的阻礙，所以為了能夠順利高效的開采石油，就需要透過巖石層，以準確勘探石油的位置，于是就有人采用高預淬火的方法，來增大石油鉆桿的表面堅硬度，最后再開始實施開采。不過，運用此種方法，石油鉆桿在運行一段時間之后就會產生較多的裂痕，經過深入分析之后能夠發現，造成石油鉆桿裂痕的主要原因就是因為石油鉆桿發生了斑點腐蝕，并且腐蝕面積占總面積的20%，而且有的斑點深度已經處于1.5 ～1.8mm，長度處于7 ～8mm，石油鉆桿的縱斷面裂痕長度處于3 ～5mm。經過詳細的研究和分析能夠準確判斷出造成石油鉆桿損傷的因素，就是石油鉆桿受到了嚴重的腐蝕侵害，而引發腐蝕侵害的主要原因是由于石油鉆桿長時間處于腐蝕環境造成的。將電磁檢測工藝與超聲波檢測工藝相結合，就能夠準確檢測出石油鉆桿所有區域的腐蝕情況，再經過比對分析之后，就能準確判斷石油鉆桿的損傷情況，從而保證石油勘探和開發順利穩定的完成。

3 石油鉆桿損傷檢測工藝應用

在對石油鉆桿損傷檢測的時候，應將電磁檢測工藝和超聲波檢測工藝結合使用，這樣才能準確檢測出石油鉆桿所有區域的腐蝕損傷情況，并且深入分析，以準確判斷石油鉆桿的損傷程度，從而才能保證石油鉆桿的安全和質量，最終促使石油勘探和開發更加的高效、順利和穩定。

3.1 電磁檢測工藝應用

石油鉆桿損傷電磁檢測工藝其實就是利用金屬表面的地球磁場作用來體現鉆桿應力分布狀況的漏磁場信息。雖然地球磁場比較小，但是具有激勵源的效果。因為地球磁場與周期性負載一同作用，就會使鐵制物品在應力和應變集中區域產生磁致伸縮性，其具有定向性和不可逆性，于是就形成了最大的漏磁場Hp，該磁狀態是不可逆的，所以當載荷消失之后仍被保留，而且與最大作用應力具有很大的關系。

通常在鉆井的時候，70%左右的石油鉆桿損傷產生于加厚過渡帶位置，因為加厚過渡帶的應力比較集中，再加上井段交變載荷作用，其表面就會出現裂紋源，進而導致石油鉆桿發生彎曲，甚至斷裂情況。電磁檢測僅通過對石油鉆桿表面散射漏磁場Hp 實施檢測就能準確判斷應力集中的區域，再借助信號情況就能準確判斷應力的大小，從而有效解決石油鉆桿損傷問題。利用電磁檢測工藝能夠有效檢測出石油鉆桿的螺紋及管體腐蝕情況，從而確保石油鉆桿能夠穩定安全的運行，給石油企業發展帶來了很大的幫助。

3.2 超聲波檢測工藝

超聲波檢測工藝就是借助探傷儀向探頭發射電路的電信號，從而使探頭的壓電晶片形成0.5 ～25MHz 的高頻超聲場，此超聲場能夠透過石油鉆桿，于石油鉆桿內部傳播，一旦遇到不連續的地方，超聲場內的能量就會反射至探頭上，此時探頭會把聲信號轉變為電信號，再傳遞至接收電路上，這樣接收電路就會把電信號給放大，最終在熒光屏上顯示出來，一般熒光屏的顯示回波幅度和反射的能量具有很大的關系，并且反射的能量還和連續情況具有很大的關系。

超聲波檢測損傷工藝的運行機理和脈沖回波檢測工藝的運行原理幾乎一樣，只不過脈沖回波檢測工藝對石油鉆桿加厚過渡區域運用的是A 型脈沖回波技術，然后運用直探頭以及斜探頭實施檢測。利用超聲波檢測工藝能夠良好檢測石油鉆桿兩端的腐蝕狀況，并且準確判斷石油鉆桿的損傷程度，給石油勘探和開發帶來了很大的幫助，能夠保證石油順利穩定的勘探和開采。

4 結語

通過上述內容可知，因為科技的不斷發展，社會的快速進步，使得能源消耗越來越大，因此石油天然氣勘探與開發在我國屬于極其重要的內容，不僅會影響人們的生活質量，而且還會影響到國家的發展速度，因此必須保證石油穩定高效的開采，同時保證石油天然氣項目工程更加規范化、標準化。

在實際當中，必須對石油鉆桿的損傷采用科學合理的方法進行檢測，以準確找出石油鉆桿損傷的因素，并采用有效的方法進行解決。經過對石油鉆桿損傷檢測工藝特點以及應用的不斷研究可知，導致石油鉆桿損傷的主要因素有兩個，分別為：加厚型鉆桿的過渡區應力較為集中以及鉆桿非常容易發生腐蝕侵害。常用的石油鉆桿損傷檢測方法有兩個，分別為：電磁檢測法以及超聲波檢測法。在實際檢測的時候，應將兩種方法相結合運用，以準確找出導致石油鉆桿損傷的因素，同時采用合理科學的方法準確判斷出石油鉆桿損傷的程度，從而保證石油勘探與開發順利完成，使石油企業發展更加快速。