石油鉆具無損檢測技術的應用分析

張宇，藺瑞冬，游拯

（中國石油集團渤海鉆探工程有限公司管具與井控技術服務分公司，天津 300280）

石油開采工作進行的過程中，為避免鉆具在操作中產生問題，并對整體進度產生影響，工作人員便要注重工具的檢測開展力度、頻率、技術使用等方面，之后在該基礎上將其在開采中的質量提高，防止在使用時會產生安全方面的隱患，實現工具使用率的大幅提升，確保其在現實工作進行中，不會對開采的進度造成拖延，并對施工使用的技術標準進行滿足。

1 無損檢測技術重要性

石油開采工作進行時，其中使用的工具會在一段時間后出現不同狀況磨損、疲勞的情況，促使其在該方面存在的能力大幅降低。同時，在實現開采工作進行中，如果工作人員并未對工具的疲勞情況及時發現，便非常容易產生鉆具脫落的情況，這對鉆井的生產安全、順利程度造成了干擾。不僅如此，鉆進工作在進行時，其中的鉆頭會進行高速旋轉，內部的牙輪會在這時與井底表面產生接觸，并因此出現縱向的振動力，并且鉆柱上的拉力、壓力等因素雖是產生改變，導致鉆具在使用中會產生交變應力。與此同時，井下工具在使用中，還會受到其他荷載力的影響，例如，在工具旋轉中與井壁產生的摩擦力；鉆柱自身彎曲、旋轉時產生的扭矩。與此同時，耗能低鉆具在開采工作中使用時，當其中的螺紋的拉力、壓力在的數值達到了2000kN，扭矩在4000～5000kN，甚至更高的情況下，都會對工具產生破壞性壓力，使其中的晶體結構產生了改變，甚至出現裂縫。除此之外，在鉆具螺紋產生磨損、牙形外部受到破壞時，便會因此產生端部尖銳的問題，這非常容易產生泥漿入侵的情況。

2 石油鉆具無損檢測方式

2.1 周期確定

石油開采工作進行中，相應操作人員需根據SY/T5369-2012規定標準推薦的周期進行工具檢測，之后再與現實每個井眼的軌道設計、鉆具的實際使用狀況等結合，來對檢測的周期時間進行合理確定，并及時發現內部存在的一系列危害、問題，之后使用緊急處理技術，確保能夠對存在的異常狀況合理解決，大幅提升工具使用效率，使其能夠滿足當前勘探、開發使用的技術標準。

2.2 檢測方式

在對鉆具進行無損檢測時，人員使用的方式多為對聲光電特性合理使用，之后在對工具性能不產生影響的基礎上，來對其采取科學合理的措施。

（1）超聲檢測。技術人員在使用超聲波對鉆具的情況進行檢測時，其主要是通過在界面位置的折射、反射，而且聲波會在介質之間出現能量逐漸衰減的情況。在該過程中，技術人員可使用波發射探頭，進行被檢測的工作物件操作，該過程中產生的聲波會在物質之間進行反射、折射，人員只需要對相應位置的結果進行分析、對比，便可以確定鉆具是否存在缺陷，然后再對內部存在的不足進行性質、數量的確定，知曉其自身具備的問題，并讓其在開采進行時保持良好的完整度，提高任務完成的質量。

（2）漏磁檢測。技術人員在使用漏磁方式進行鉆具情況的檢測時，該系統需要利用探頭固定、鉆桿螺旋運動的措施開展。并且在探頭的前方位置中，還要擺放固定的磁化線圈，其會在鉆桿前進至線圈附近時，產生較高能量的磁場，在其磁化達到飽和的狀態時，一旦其中的管體存在破損、不足等相應的情況時，便會使內部的磁通量產生改變，讓線圈因此發生形變；同時在狀態異常的區域經過探頭位置時，還能感受到磁場產生的變化，并因此釋放出大量的信號電壓，將其處理放大后，再送到控制柜的相應機器內，最后得到精準的檢測結果。

（3）磁粉檢測。開采工作中鉆具內部的螺紋在出現磁化情況時，會由于其中的不連續性存在，讓螺紋的表面、近表面位置產生局部變化，或是出現漏磁的狀況，以至于吸附在螺紋表面上的磁粉物質，會在科學的光線照射下，產生相應的磁痕，并且還會顯示出不連續的情況、大小等，從而對內部缺陷進行準確辨別。

（4）滲透檢測。技術人員在使用滲透檢測技術時，會先利用毛細管的特點，來對滲透液進行合理利用，以此完成對鉆具不足區域的確定，促使相應的液體可以進入工具被腐蝕的位置內，接著依據對工具的科學保養、維修工，來讓開采的使用率得到大幅提升，以及對勘探開發使用的技術標準進行合理滿足。在該操作的過程中，滲透液還會留在存在缺陷的內壁中，并對顯影劑進行良好吸附，以此將檢測后產生的結果影像清晰展示，科學分析在使用中存在的環保問題，然后選擇最為優秀的檢測措施。不僅如此，該方式在現實中時，還能對地磚施工中存在的問題進行合理解決，確保工具能夠正常、穩定地運行，并讓其達到設計的鉆井深度，提高生產服務工作開展的質量，并讓其產生最佳的生產工作效率，滿足當前在石油方面的需求數量。

（5）紅外檢測。技術人員在鉆具檢測工作進行時，其可以通過紅外線儀器的合理使用，來對物質生產的數據資料進行測取。與此同時，現實工作進行中，聲波發射措施的合理使用，還可以在能量快速預測的基礎上，保障紅外線具備的使用價值，并讓其在油田開采、勘探工作中展現出自身效用。除此之外，依據對紅外檢測設備的可循環利用，還能在第一時間對焊接壓力容器的危險狀態進行發掘，并分析、判斷工具當前的完好程度，使其可以為油田的鉆探施工操作提供支持。

2.3 強化檢測自動化

當前，電腦技術在快速發展中，石油工作人員在開展鉆具的無損檢測工作時，經常都會利用自動化控制、管理的方式，減少員工在該方面產生的誤差數值，并確保最終結果的真實性、有效性。同時，檢測工作進行時，通過對無損方式的合理設計，不僅能及時對工具的不足之處發現，還可依據重要的修復措施完成整改，確保在現實工作中工具的完好程度，以及對施工的多方面需要進行滿足。

通過不斷進行超聲波探測，以及多樣化高精度分析處理技術的使用、分析，不僅能獲得最優秀的石油壽命，還能讓其達到較高的標準。與此同時，為避免在油田開采中存在人員問題，還要在改水、改電上加大注意力，并盡可能讓其對勘探的標準進行滿足。

3 石油鉆具無損檢測技術選擇

在對鉆具進行無損檢測時，技術人員在進行具體方式使用選擇時，需要根據開采的工作環境以及對人員產生的傷害來進行確定。通過對各種難無損檢測方式進行細致分析、研究，能夠了解到超聲波、滲透、磁粉方式都更加環保。X射線無損檢測方式在使用時，雖然得到結果的精準程度相對較好，但是其會對員工的身體健康產生巨大的影響，以及在作業進行時對操作環境需求較高、設備過于笨重的不足，這促使在現實使用中出現的次數相對較少。但是，上述的三種試驗方式存在的關鍵有點味：在使用性、環境適應性、精準度、速度等方面都相對較為優秀；還可以將其對員工產生的傷害進行忽略，由于環境對人員產生的危害程度較低，這讓員工的防護所穿戴的設備能夠適當將強；設備重量的降低，在工作不斷地開展時，能夠讓人員及時地跟上工作開展的進度、要求；續航方面能力，由于設備的體積相對較小，因此便不需要外接電源，秩序通過自身能源的儲備來操作，并且可以滿足全天的使用需求。

4 超聲波探測技術的具體操作

現實工作開展的過程中，其中可以選擇使用的設備種類較為豐富，因此，便將CTS—9003型設備來作為案例來進行分析。在超聲波探傷設備在工作中運轉時，需要使用的附屬設備為探傷儀器、探頭、傳輸線路、電池等相應的設備。在開采進行前，相應人員要對附屬設備進行檢查，確保檢測系統整體都處于正常狀態；在機械設備啟動后，還要進行相應參數、比例的設置工作，以保障對鉆具的高精準度檢測。之后還要對其操作時的靈敏程度調改，清理掉被測工具的表面附著物，防止對其表面的檢測工作造成干擾。之后對耦合劑進行涂抹，并將探頭、鉆具內的氣體排空，確保檢測工作進行的合理性。不僅如此，檢測工作進行的過程中，還要將探頭進行上下、左右的移動，最后根據圖像上顯示的信息，對可能產生損害的位置進行判斷。

4.1 工具選用

在鉆具無損檢測工作開展的過程中，為確保其能夠將自身的作用進行充分展現，便要在實際操作進行前，挑選適合的儀器、探頭等，并且還要知曉鉆具自身的厚度情況、結構種類，之后在該基礎上進行挑選。正常情況下，每個檢測的區域中都應該存在三個探頭，依據對其的合理使用，便可以對存在缺陷的位置、種類進行合理判斷，從而保障工作開展的順利程度。不僅如此，在當前使用的測量設備中，都具備進行數據保存的能力，并且最高的限制為100條；面對回波數據信息時，同樣能夠精準保存，以及對其進行智能化處理工作，然后再使用圖形的方式進行顯示，這將工作開展的便利程度進行了大幅提升。在設備儀器挑選完成后，還要對儀器的參數進行合理設置，根據操作環境的需要，在其菜單上進行材料聲速、探頭種類、操作頻率、工件厚度等多方面合理設置。不僅如此，在現實工作開展中，還要在附近環境改變的基礎上，對參數進行及時調改。

4.2 實際操作

現實操作中進行鉆具結構的掃查時，其開展的速度需要大于150mm/s，并確保在探頭移動時，還存在大于10%的晶片寬度進行重疊，通過該方式的使用可以對工具存在的不足進行及時發現，并判讀信號的真假，接著對工具的各個角度進行細致、高效的掃查，確保對存在缺陷的位置進行準確定位，并掌握其中的準確情況，尤其是在進行橫線位置的檢查時，部分特殊的位置會存在焊縫，因此，在進行探頭放置探測時，要從多個角度對結構開展超聲檢查，確保最終結果的精準程度。

在對鉆具的探測時，還可以及時得到最終曲線結果，并依據對其的合理分析，來進行質量上的評價，從而確定缺陷存在的位置、情況等。當前隨著技術的不斷進步，目前在超聲波探傷儀的使用上愈加便捷化，甚至再向智能化發展，其一旦發現鉆具結構中存在缺陷后，便會發出相應的警報信息，降低員工在操作時的困難程度。不僅如此，人員在工作完成后，還要根據相應的要求進行報告填寫，并對焊縫的質量進行細致描述。

4.3 圖形分析

經過以上的操作后，機器顯示屏內部便會呈現出反射的圖像信息，但由于具體尺寸超過了最大限制寬度，因此在對其調節后，便會成為1:3的尺寸。與此同時，在射波圖像內部，還能知道單位的長度為0.93cm，依據對縱坐標的分析，能夠確定其最低的數據位置為6.8cm。技術人員通過對波形信息細致研究之后，發現在總坐標數值為4.6m位置內存在損傷波形，因此能夠在該基礎上得出其與探頭相距9.2cm；依據對臨界線細致分析，可以確定部分位置中的損傷情況，已經超過了規定的標準數值，因此要對其加大重視程度；如果是受到環境產生的影響，顯示屏內部不方便對線條的位置進行觀察時，便要根據提示音，來對產生損傷的位置進行確定。以上兩種方式的存在，一定程度上對人員的檢測效率進行了大幅提升，并滿足了當前工作安排、檢測使用時間等方面的要求。

4.4 檢測效果

無損檢測工作結束后，便要對設備進行科學回收、清洗。與此同時，還要對設備的外觀進行合理、細致的檢查，接著通過另一種方式進行的復測、檢查、核實。如果以上檢測工作在進行時，發現使用的鉆具不能再對之后的工作、規定標準進行滿足，便要及時進行報廢處理；如果檢測的最終結果處于良好范圍內，便要對其進行更深層次的無損檢測，確保以后勘探、開采工作中，不存在任何的影響因素。

5 結語

綜上所述，在石油開采的過程中，鉆具在其中產生了至關重要的作用，因此，要使用無損檢測技術，來對其實際情況進行合理檢測，確保可以滿足施工需要。與此同時，通過對無損檢測技術重要性、方式、選擇、操作等方面進行細致分析，能夠了解到在工作進行中，要對工具使用合理性的基礎上，注重人員的專業素質、能力水平，然后，讓設備的真正作用被展現出來，強化對機械設備的駕馭水平，最后實現石油開采的不斷優化。