石油管具螺紋漏磁檢測方法分析

時玉冰，李彬，楊波

（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）

開展鉆井操作期間，石油管具螺紋常產生絲扣、滑脫現象，若產生事故問題，會給鉆井開采帶來較大的經濟損失。開展石油管具螺紋漏磁檢測工作時，要適時關注該項檢測工作的各項細節，對鉆具的使用狀態進行恰當檢驗，全面監管檢測過程，嚴格控制螺紋可能出現的變形、銹蝕現象。

1 石油管具螺紋漏磁檢測的基礎性要求

一般來講，石油管具螺紋漏磁檢測技術在實際應用時，要率先收集產生磁化的材料，再檢測表面遭遇泄漏的磁場強度，根據該類強度的變化范圍來探尋出相關工件的缺陷程度。若被檢測的工件其表面與內部無任何缺陷，則磁可完全通過該工件；反之，內部存有較大缺陷，則會大幅增加附近磁場阻力，使磁場出現不同程度的形變。進行石油管具螺紋漏磁檢測期間，可將該項檢測技術劃分成三部分，即大量磁繞過或通過對應的缺陷部位；部分磁利用空氣中的上下表面來躲開缺陷；部分磁繞過或通過缺陷部位，隨著缺陷范圍的擴大，信號越來越強。當磁場內部存在缺陷時，管壁兩側都會產生較大變化，利用管道內壁中的排列探頭可適時檢測出區域磁場變化，繼而借助漏磁信號來獲取缺陷部位的具體情況。

在探究石油管具螺紋漏磁檢測工作的基礎性要求時，操作人員可對試驗檢測的器具進行合理控制，增強漏磁檢測工作的精準性。（1）科學控制量規時間。正式開展螺紋漏磁檢測期間，要合理使用檢測器具，如量規等，借助對相關器具的溫度控制不斷消減試驗中的溫度差異。良好的溫度控制可確保當前螺紋漏磁檢測試驗數據的準確性，降低溫度要素對該類檢測質量的影響，繼而在該項操作的影響下，全面提升檢測質量。（2）合理標注試驗器具中的應用符號。開展螺紋漏磁檢測的過程中，會產生不同類型的數據信息，要合理把控該類數據的準確性，即在記錄螺紋漏磁檢測內的各項數據信息，并在合適的位置恰當注明負號與正號。（3）實際檢測螺紋漏磁現象時，要及時關注回零的正常性，若產生非正常現象，則要進行重新測量。在面對較為完整的螺紋區間時，其測量間距應盡量覆蓋該區域，即測量間距帶有一定的重疊性特征，若僅測量某兩個數值的間距，較難達成實際測量的基礎性需求。在明確了螺紋漏磁檢測工作的各項要求后，操作人員應適時開展石油管具的螺紋漏磁檢測，全面規劃試驗過程，確保檢測數據的準確性。

2 石油管具螺紋漏磁檢測的試驗應用分析

2.1 檢測前準備

在石油管具螺紋漏磁檢測試驗中，做好準備工作至關重要，為后續檢測奠定基礎，保證檢測的準確性和科學性。在準備工作中，首先，需要做好螺紋的清洗清理工作，保證螺紋清潔度，并加強檢查和記錄螺紋的相關指標，包括生產批號、廠名和規格等。其次，針對實際需求，選擇高質量螺紋，使用石油管具螺紋的量規、卡尺、觸頭直徑等量具，并確定測量范圍，對其進行定位。通常情況下，圓螺紋套管的外螺紋是在第一完整扣到整體長度的12.7 位置，內螺紋則在第一完整扣到J+1P 位置；偏梯形套管的外螺紋則在第一完整扣到L7 的位置，內螺紋則在第一完整扣到J+1P的位置，與圓形螺紋套管相一致；鉆具螺紋則是在第一完整扣到最后完整扣的距離；有關螺紋的相關指標則與圓形螺紋套管均保持一致。在以上工作基礎上，對壓型的具體高度進行測量，對于超出25.4mm 范圍下的產品，需要按照25.4mm 的相關標準間距進行操作實施。對于處于12.7 ～25.4mm 測量范圍的產品，一般按照12.7mm 為標準進行操作實施。另外，還需確定螺距和錐度。若是對象為普通螺紋，那么，需按照以上所提到的標準間距范圍進行實施。無論處于哪種情況下，使用哪種類型螺紋（除偏梯形螺紋外），都需加強控制螺距、壓型高度和錐度的測量接觸點，確保其在最后一牙螺紋位置以下。

2.2 磁漏測量

在以上準備工作按照要求完成后，就可進行后續的漏磁測量實驗操作。在測量過程中，為確保測量結果的精準度，需要首先對螺紋的外觀質量進行檢測，重點檢查螺紋是否存在部分損傷等缺陷問題，若是存在這類問題，可以對其中輕微損傷的螺紋或含有毛刺的螺紋進行適當修補處理，以解決缺陷不足，使其達到質量標準并在此基礎上旋合相應規格的量規；而若是通過檢測發現缺陷問題較為嚴重，出現嚴重損傷或變形問題，則不需進行旋合處理。其次，對通經及其相關結合尺寸進行重點檢查，保證其達到規定標準，滿足測量實驗要求。基于此，對螺紋的各項相關參數進行檢測，嚴格根據API 標準中的內容，進行檢測工作，明確螺紋檢測的技術要點，找到其中的最大轉折點進行標準化儀表讀數，設置固定的觸頭，使得螺距規和錐度規能夠圍繞其進行左右或上下方向擺動，內齒高規則沿著其在豎直方向上進行上下擺動，外齒高規則在與螺紋軸線相互垂直的方向上進行左右或上下擺動。在此過程中，要尤為注意的是，需確保錐度的測量在同一軸的截面上進行，沿著母線的方向設置螺距和齒高等。最后，進行緊密距的檢測，確保旋合的緊密性和穩定性，在檢測過程中加以調整和優化，直到無法輕易旋轉扭動。

2.3 明確檢測裝置的內部結構

在檢測試驗中，明確檢測裝置的內部結構是不可或缺的環節，需要在試驗中進一步確定漏磁在線檢測裝置的基本結構。一般情況下，漏磁在線檢測裝置的基本結構中，主要包括在線檢測、數據分析、歷程標定3 個主要裝置部分。當漏磁在線檢測過程中，運用漏磁檢測原理，使得其在管道內部運行，通過介質輸送作為動力基礎，對管道實施無損檢測。總體檢測過程主要包括電池節、動力節、測量節和記錄節4 大部分，不同的節點之間利用萬向節進行相互連接，其中以測量節作為最重要的部分之一，其中又包含磁化裝置和霍爾探頭2 個主要部分，磁化裝置中，又包含3 個部分結構，分別為襯鐵、永磁鐵和鋼刷，針對管壁發揮其磁化功能和作用。霍爾探頭最主要的功能是對漏磁通情況進行測量，并在記錄節的作用下，將測量結果記錄，整體在測量系統中發揮核心作用。檢測裝置除了在線檢測系統發揮主要功能外，數據分析系統也是重要部分之一，其中包含初步分析軟件、數據格式處理軟件等結構部分，共同發揮測量和處理功能。

2.4 信號處理磁漏缺陷

試驗應用中，管道漏磁檢測信號的處理過程是重點環節，決定最終結果的準確性和試驗檢測整體質量，其中主要包括有限元技術的應用、管道缺陷的識別以及多傳感器數據融合的應用3 大方面。（1）有限元技術的應用。利用有限元分析軟件，可以通過建立有限元模型，對試驗檢測信號進行高效處理，對于不同環境、不同條件下的管道漏磁信號和管道缺陷漏磁特點等進行分析，并探究二者之間的關系，并進一步研究不同因素對漏磁檢測信號的影響效果等，以更加精準高效地完成信息的識別，保證信息的可供參考性和科學性。另外，通過利用有限元技術，還可有效優化漏測檢測系統，進一步縮小檢測裝置的體積，使其更便于應用到各個領域，提高檢測便捷度，擴大其應用范圍。（2）管道缺陷識別過程，主要是在神經網絡的基礎上進行。一般情況下，神經網絡本身具備一定的特點，可以廣泛并高效地應用到信息自動化識別和信息智能處理工作中，并且能夠利用其這一特點和優勢，在故障檢測和故障維修等方面發揮關鍵性作用。同時，神經網絡下的管道缺陷智能識別也在無損檢測領域內取得了較好的應用效果。當前，基神經網絡的缺陷識別技術已經基本可以實現缺陷斷面的二維重建，以強化智能識別功能，對于缺陷的寬度和深度等進行精準識別和檢測。（3）應用多傳感器數據融合，能夠對多種信息類型綜合性分析，并針對此探索總結出相關環境和對象特征，更大程度地提高檢測系統的可靠性、穩定性和精準度，使其檢測結果更具可信度。

2.5 確認檢驗結果

檢測結果的確認和分析，是對檢測試驗結果科學運用的根本，也是發揮檢測試驗功能的重要一環。檢驗結果的確認，最重要的是保證檢驗結果的準確性和科學性，最大程度減少其偏差。對此，首先需確認公差范圍。對于重點項目而言，其公差范圍應當滿足相關規定標準的要求。（1）螺距偏差，其以毫米為單位，一般保留兩到三位小數，這主要是由于進口量規的分度值本身是0.0005 或0.001，國產的量規分度值則主要是0.01mm，所以，這樣的螺距偏差更具說服力。（2）錐度偏差，其以毫米/ 米為單位，一般保留一位小數，主要在于其進口量規分度值為0.001，國產量規的分度值則為0.01mm，在測量過程中，停留在62.5 格則代表其為62.5mm/m。（3）幾何尺寸偏差，其以毫米為單位，一般保留幾位有效數字需按照相關規定標準確定。（4）緊密距偏差，其以毫米為單位，通常保留兩位小數。（5）齒高偏差，其以毫米為單位，一般與螺距規相一致。在結果判定過程中，對于沒有達標的項目，還需進行更進一步處理，還可由其他人進行復核工作，以避免出現錯誤的判斷，保證檢測結果和結果分析的準確度。

3 優化石油管具螺紋漏磁檢測效果的有效措施

3.1 合理控制磁化強度

在確認石油管具螺紋漏磁檢測的整體效果后，為改善此后漏磁檢測效率，可合理探索影響螺紋漏磁檢測效果的更多要素，并科學控制磁化強度。多數情況下，磁化強度可切實保障檢測工具的靈敏性，縮減磁化器內部的磁場阻力。若科學控制磁化強度，漏磁場強度也會適時縮減；若磁場感應強度處在90% 的飽和度，則漏磁場中的缺損峰值會根據該類強度的增加而發生較大改變，繼而影響螺紋漏磁檢測效果。若鐵磁材料在實際使用期間為飽和狀態時，外磁場強度會適時增加，不會對缺損磁場形成過大影響，因而在開展磁路設計的過程中，要盡量讓被檢測對象處在飽和狀態，對外磁場強度進行適當控制，全面提升螺紋漏磁檢測的整體效果。在科學控制磁化強度的過程中，相關人員還要及時觀察影響該類強度的更多因素，將該類要素可能出現的結果投放到磁化強度管控中，全面解決此前磁化強度控制帶有的更多問題。

3.2 明確表面涂層厚度

在開展石油管具螺紋漏磁檢測的過程中，還要合理觀察各類壓力管道的表面情況，如表面涂層厚度等，該類厚度極大影響檢測器具的靈敏程度，改變對應的檢測結果。在表面涂層厚度增加的過程中，檢測靈敏性出現了不斷下降的趨勢，操作人員要合理觀察漏磁檢測中的各類工具，明確儀器內部的基礎性能，即表面涂層厚度在6mm 以上時，就難以準確識別對應的缺陷信號，無形中降低該類檢測工作的整體質量。操作人員在日常工作中，應定期檢測表面涂層厚度，對該項數值范圍進行適當規范，找出符合檢測質量標準的數值范圍，提升漏磁檢測工作的準確性。還要科學挑選壓力管道中的油漆，利用對油漆質量的持續性控制，管理壓力管道的應用狀態，增強石油管具螺紋漏磁檢測效果。

3.3 全面改善掃描速度

開展石油管具螺紋漏磁檢測的過程中，不同的檢測掃描速度也會改變檢測結果，使漏磁檢測工作出現較大變化。比如，在當前的螺紋漏磁檢測中，應盡量將檢測工作控制在勻速狀態，不同的掃描速度對漏磁信號將產生較大影響，若能保持勻速狀態，則不會對該類信號的運行狀態形成誤判。突然減速或加速都會使電磁感應生成不同類型的渦流噪音，一般來講，管道內部的漏磁檢測器械，其在管道中的最佳掃描速度多在1m/s 左右，對應的探頭儀器掃描速度多保持在450mm/s 左右。在科學控制掃描速度的過程中，操作人員要精準確認螺紋漏磁檢測內容，對該項掃描內容與速度進行合理性規范，及時找出影響掃描速度的更多要素，再借助對試驗環境的持續性控制，適時改善掃描狀態，確保螺紋漏磁檢測效果，增強該類檢測控制的針對性。

4 結語

綜上所述，若想增強石油管具螺紋的整體質量，要對各類螺紋進行針對性檢測，利用對試驗檢測的合理控制，適時控制扭矩、轉速的合理性。實際開展的鉆井操作中，若產生的支持力較大，則會使螺紋產生形變，難以保障該類零部件的整體質量。操作人員應合理控制石油管具螺紋漏磁檢測過程，嚴格遵守相關作業規定，在合理控制操作標準的基礎上，確保螺紋漏磁檢測技術的運用效果。