石油钻具无损检测技术的应用分析

张宇，蔺瑞冬，游拯

（中国石油集团渤海钻探工程有限公司管具与井控技术服务分公司，天津 300280）

石油开采工作进行的过程中，为避免钻具在操作中产生问题，并对整体进度产生影响，工作人员便要注重工具的检测开展力度、频率、技术使用等方面，之后在该基础上将其在开采中的质量提高，防止在使用时会产生安全方面的隐患，实现工具使用率的大幅提升，确保其在现实工作进行中，不会对开采的进度造成拖延，并对施工使用的技术标准进行满足。

1 无损检测技术重要性

石油开采工作进行时，其中使用的工具会在一段时间后出现不同状况磨损、疲劳的情况，促使其在该方面存在的能力大幅降低。同时，在实现开采工作进行中，如果工作人员并未对工具的疲劳情况及时发现，便非常容易产生钻具脱落的情况，这对钻井的生产安全、顺利程度造成了干扰。不仅如此，钻进工作在进行时，其中的钻头会进行高速旋转，内部的牙轮会在这时与井底表面产生接触，并因此出现纵向的振动力，并且钻柱上的拉力、压力等因素虽是产生改变，导致钻具在使用中会产生交变应力。与此同时，井下工具在使用中，还会受到其他荷载力的影响，例如，在工具旋转中与井壁产生的摩擦力；钻柱自身弯曲、旋转时产生的扭矩。与此同时，耗能低钻具在开采工作中使用时，当其中的螺纹的拉力、压力在的数值达到了2000kN，扭矩在4000～5000kN，甚至更高的情况下，都会对工具产生破坏性压力，使其中的晶体结构产生了改变，甚至出现裂缝。除此之外，在钻具螺纹产生磨损、牙形外部受到破坏时，便会因此产生端部尖锐的问题，这非常容易产生泥浆入侵的情况。

2 石油钻具无损检测方式

2.1 周期确定

石油开采工作进行中，相应操作人员需根据SY/T5369-2012规定标准推荐的周期进行工具检测，之后再与现实每个井眼的轨道设计、钻具的实际使用状况等结合，来对检测的周期时间进行合理确定，并及时发现内部存在的一系列危害、问题，之后使用紧急处理技术，确保能够对存在的异常状况合理解决，大幅提升工具使用效率，使其能够满足当前勘探、开发使用的技术标准。

2.2 检测方式

在对钻具进行无损检测时，人员使用的方式多为对声光电特性合理使用，之后在对工具性能不产生影响的基础上，来对其采取科学合理的措施。

（1）超声检测。技术人员在使用超声波对钻具的情况进行检测时，其主要是通过在界面位置的折射、反射，而且声波会在介质之间出现能量逐渐衰减的情况。在该过程中，技术人员可使用波发射探头，进行被检测的工作物件操作，该过程中产生的声波会在物质之间进行反射、折射，人员只需要对相应位置的结果进行分析、对比，便可以确定钻具是否存在缺陷，然后再对内部存在的不足进行性质、数量的确定，知晓其自身具备的问题，并让其在开采进行时保持良好的完整度，提高任务完成的质量。

（2）漏磁检测。技术人员在使用漏磁方式进行钻具情况的检测时，该系统需要利用探头固定、钻杆螺旋运动的措施开展。并且在探头的前方位置中，还要摆放固定的磁化线圈，其会在钻杆前进至线圈附近时，产生较高能量的磁场，在其磁化达到饱和的状态时，一旦其中的管体存在破损、不足等相应的情况时，便会使内部的磁通量产生改变，让线圈因此发生形变；同时在状态异常的区域经过探头位置时，还能感受到磁场产生的变化，并因此释放出大量的信号电压，将其处理放大后，再送到控制柜的相应机器内，最后得到精准的检测结果。

（3）磁粉检测。开采工作中钻具内部的螺纹在出现磁化情况时，会由于其中的不连续性存在，让螺纹的表面、近表面位置产生局部变化，或是出现漏磁的状况，以至于吸附在螺纹表面上的磁粉物质，会在科学的光线照射下，产生相应的磁痕，并且还会显示出不连续的情况、大小等，从而对内部缺陷进行准确辨别。

（4）渗透检测。技术人员在使用渗透检测技术时，会先利用毛细管的特点，来对渗透液进行合理利用，以此完成对钻具不足区域的确定，促使相应的液体可以进入工具被腐蚀的位置内，接着依据对工具的科学保养、维修工，来让开采的使用率得到大幅提升，以及对勘探开发使用的技术标准进行合理满足。在该操作的过程中，渗透液还会留在存在缺陷的内壁中，并对显影剂进行良好吸附，以此将检测后产生的结果影像清晰展示，科学分析在使用中存在的环保问题，然后选择最为优秀的检测措施。不仅如此，该方式在现实中时，还能对地砖施工中存在的问题进行合理解决，确保工具能够正常、稳定地运行，并让其达到设计的钻井深度，提高生产服务工作开展的质量，并让其产生最佳的生产工作效率，满足当前在石油方面的需求数量。

（5）红外检测。技术人员在钻具检测工作进行时，其可以通过红外线仪器的合理使用，来对物质生产的数据资料进行测取。与此同时，现实工作进行中，声波发射措施的合理使用，还可以在能量快速预测的基础上，保障红外线具备的使用价值，并让其在油田开采、勘探工作中展现出自身效用。除此之外，依据对红外检测设备的可循环利用，还能在第一时间对焊接压力容器的危险状态进行发掘，并分析、判断工具当前的完好程度，使其可以为油田的钻探施工操作提供支持。

2.3 强化检测自动化

当前，电脑技术在快速发展中，石油工作人员在开展钻具的无损检测工作时，经常都会利用自动化控制、管理的方式，减少员工在该方面产生的误差数值，并确保最终结果的真实性、有效性。同时，检测工作进行时，通过对无损方式的合理设计，不仅能及时对工具的不足之处发现，还可依据重要的修复措施完成整改，确保在现实工作中工具的完好程度，以及对施工的多方面需要进行满足。

通过不断进行超声波探测，以及多样化高精度分析处理技术的使用、分析，不仅能获得最优秀的石油寿命，还能让其达到较高的标准。与此同时，为避免在油田开采中存在人员问题，还要在改水、改电上加大注意力，并尽可能让其对勘探的标准进行满足。

3 石油钻具无损检测技术选择

在对钻具进行无损检测时，技术人员在进行具体方式使用选择时，需要根据开采的工作环境以及对人员产生的伤害来进行确定。通过对各种难无损检测方式进行细致分析、研究，能够了解到超声波、渗透、磁粉方式都更加环保。X射线无损检测方式在使用时，虽然得到结果的精准程度相对较好，但是其会对员工的身体健康产生巨大的影响，以及在作业进行时对操作环境需求较高、设备过于笨重的不足，这促使在现实使用中出现的次数相对较少。但是，上述的三种试验方式存在的关键有点味：在使用性、环境适应性、精准度、速度等方面都相对较为优秀；还可以将其对员工产生的伤害进行忽略，由于环境对人员产生的危害程度较低，这让员工的防护所穿戴的设备能够适当将强；设备重量的降低，在工作不断地开展时，能够让人员及时地跟上工作开展的进度、要求；续航方面能力，由于设备的体积相对较小，因此便不需要外接电源，秩序通过自身能源的储备来操作，并且可以满足全天的使用需求。

4 超声波探测技术的具体操作

现实工作开展的过程中，其中可以选择使用的设备种类较为丰富，因此，便将CTS—9003型设备来作为案例来进行分析。在超声波探伤设备在工作中运转时，需要使用的附属设备为探伤仪器、探头、传输线路、电池等相应的设备。在开采进行前，相应人员要对附属设备进行检查，确保检测系统整体都处于正常状态；在机械设备启动后，还要进行相应参数、比例的设置工作，以保障对钻具的高精准度检测。之后还要对其操作时的灵敏程度调改，清理掉被测工具的表面附着物，防止对其表面的检测工作造成干扰。之后对耦合剂进行涂抹，并将探头、钻具内的气体排空，确保检测工作进行的合理性。不仅如此，检测工作进行的过程中，还要将探头进行上下、左右的移动，最后根据图像上显示的信息，对可能产生损害的位置进行判断。

4.1 工具选用

在钻具无损检测工作开展的过程中，为确保其能够将自身的作用进行充分展现，便要在实际操作进行前，挑选适合的仪器、探头等，并且还要知晓钻具自身的厚度情况、结构种类，之后在该基础上进行挑选。正常情况下，每个检测的区域中都应该存在三个探头，依据对其的合理使用，便可以对存在缺陷的位置、种类进行合理判断，从而保障工作开展的顺利程度。不仅如此，在当前使用的测量设备中，都具备进行数据保存的能力，并且最高的限制为100条；面对回波数据信息时，同样能够精准保存，以及对其进行智能化处理工作，然后再使用图形的方式进行显示，这将工作开展的便利程度进行了大幅提升。在设备仪器挑选完成后，还要对仪器的参数进行合理设置，根据操作环境的需要，在其菜单上进行材料声速、探头种类、操作频率、工件厚度等多方面合理设置。不仅如此，在现实工作开展中，还要在附近环境改变的基础上，对参数进行及时调改。

4.2 实际操作

现实操作中进行钻具结构的扫查时，其开展的速度需要大于150mm/s，并确保在探头移动时，还存在大于10%的晶片宽度进行重叠，通过该方式的使用可以对工具存在的不足进行及时发现，并判读信号的真假，接着对工具的各个角度进行细致、高效的扫查，确保对存在缺陷的位置进行准确定位，并掌握其中的准确情况，尤其是在进行横线位置的检查时，部分特殊的位置会存在焊缝，因此，在进行探头放置探测时，要从多个角度对结构开展超声检查，确保最终结果的精准程度。

在对钻具的探测时，还可以及时得到最终曲线结果，并依据对其的合理分析，来进行质量上的评价，从而确定缺陷存在的位置、情况等。当前随着技术的不断进步，目前在超声波探伤仪的使用上愈加便捷化，甚至再向智能化发展，其一旦发现钻具结构中存在缺陷后，便会发出相应的警报信息，降低员工在操作时的困难程度。不仅如此，人员在工作完成后，还要根据相应的要求进行报告填写，并对焊缝的质量进行细致描述。

4.3 图形分析

经过以上的操作后，机器显示屏内部便会呈现出反射的图像信息，但由于具体尺寸超过了最大限制宽度，因此在对其调节后，便会成为1:3的尺寸。与此同时，在射波图像内部，还能知道单位的长度为0.93cm，依据对纵坐标的分析，能够确定其最低的数据位置为6.8cm。技术人员通过对波形信息细致研究之后，发现在总坐标数值为4.6m位置内存在损伤波形，因此能够在该基础上得出其与探头相距9.2cm；依据对临界线细致分析，可以确定部分位置中的损伤情况，已经超过了规定的标准数值，因此要对其加大重视程度；如果是受到环境产生的影响，显示屏内部不方便对线条的位置进行观察时，便要根据提示音，来对产生损伤的位置进行确定。以上两种方式的存在，一定程度上对人员的检测效率进行了大幅提升，并满足了当前工作安排、检测使用时间等方面的要求。

4.4 检测效果

无损检测工作结束后，便要对设备进行科学回收、清洗。与此同时，还要对设备的外观进行合理、细致的检查，接着通过另一种方式进行的复测、检查、核实。如果以上检测工作在进行时，发现使用的钻具不能再对之后的工作、规定标准进行满足，便要及时进行报废处理；如果检测的最终结果处于良好范围内，便要对其进行更深层次的无损检测，确保以后勘探、开采工作中，不存在任何的影响因素。

5 结语

综上所述，在石油开采的过程中，钻具在其中产生了至关重要的作用，因此，要使用无损检测技术，来对其实际情况进行合理检测，确保可以满足施工需要。与此同时，通过对无损检测技术重要性、方式、选择、操作等方面进行细致分析，能够了解到在工作进行中，要对工具使用合理性的基础上，注重人员的专业素质、能力水平，然后，让设备的真正作用被展现出来，强化对机械设备的驾驭水平，最后实现石油开采的不断优化。