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超声波检测石油钻杆加厚带所出现的损伤

2018-09-13 11:26 未知 []
  在石油开采工作中,石油钻井作业十分重要,但是现实环境中,石油钻井作业的工作条件十分恶劣,石油钻杆在施工中不仅会遭受二氧化碳、硫化氢等物质腐蚀,还要面对作业所产生的高温和高压,这些问题对于石油钻杆来讲,是一个不小的考验。在石油钻井过程中,钻头钻进地下时,石油钻杆会受到复杂多变的扭力,这导致石油钻杆被长时间使用完后,石油钻杆加厚带上容易出现裂缝、空洞等问题。据大量调查数据显示,由石油钻杆加厚带出现损伤而导致钻井发生安全事故的比例较高,占钻井安全事故发生总数的百分之七十七,而每年出现的钻井事故更是高达六百多起,因此,加强对于石油钻杆加厚带超声探伤技术的研究,对于检测钻杆损伤有着极大的意义,它能够帮助石油钻井减少事故发生数量,提高石油钻井的效率与收益。
钻杆
  1 石油钻杆加厚带超声探伤技术
  在现代,随着科学技术的不断发展,超声探伤技术也得到了发展,超声探伤主要是通过超声波信号来对材料、机械部件的伤痕进行检测,在施工作业中受到广泛应用。而在石油钻井工程当中,超声探伤技术主应用范围是对钻杆的损伤进行检测[1],超声探伤技术对于钻杆损伤能够起到很好的检测效果,帮助石油钻井工作减少事故发生。在石油钻杆加厚带超声探伤技术当中,有一个超声探伤的自动化系统,这个系统主要含有:超声波检测、机械传动以及自动化操作等。系統中超声波检测的主要功能是:接收超声波发射探头所传递回来的信号,并将这些采集到的信号传输到超声波探伤系统中,使用者可以通过这些信号得到钻杆加厚带现在的损伤情况,这一部分是整个超声探伤技术的核心部分。而机械传动的功能:实现超声波探伤的自动检测所需机械运动,从而实现超声波探伤技术的自动化检测,减少相关工作人员的工作强度。经过对于超声波探伤技术的研究[2],在众多超声波探头当中,确定了最适合石油钻杆加厚带的探头,聚焦探头能够更有效的实现石油钻杆超声波探伤检测。另外,为了保证超声波探头所覆盖的范围,要对旋转机构的转速进行合理分析,并选取最适合当前超声波探伤的转速来进行使用。
  2 石油钻杆加厚带超声探伤的方法研究
  通常情况下,石油钻杆的形状是一根中空的钢管,它们大部分钻杆的管壁厚度都不会完全一致,在石油钻杆的两侧都存在着加厚带。而目前利用超声探伤技术对石油钻杆加厚带进行检测都是利用水浸法。
  水浸法超声探伤技术中,超声波聚焦探头不需要和石油钻杆进行直接接触,因为超声波聚焦探头所发射出来的超声波信号可以在水中进行传播,并且超声波信号经过水中可以直接传播到石油钻杆的表面,当超声波信号接触到石油钻杆以后会发生反射现象,这时反射回来的超声波信号会被超声波探头给接收,并将其传输到超声波系统当中,然后经过系统信号处理功能,将超声波信号转变为数字信号[3],从而将石油钻杆加厚带损伤现状交由使用者观看。另外,水浸法超声波探伤技术还可以对超声波探头信号发射的角度进行调整,在石油钻杆表面中产生不同的反射信号,使用者可以通过两组信息来进行对比,这样更能保证超声波探伤的准确度。在使用水浸法时,使用者可利用高频的超声波来对石油钻杆进行探伤,因为在水中,所以几乎不会对高频超声波信号产生影响,并且还能够提高超声波探伤的准确度。
  使用者在使用水浸法检测石油钻杆时,需要做好防范措施,由于水会对石油钻杆产生腐蚀,导致石油钻杆生锈,所以需要在水中添加防锈液。另外,在超声波检测过程中,钻杆的移动会产生水泡,这些水泡会影响超声波信号的传播,而且水的温度也会对超声波信号传播产生影响。因此,需要对水泡、水温等影响超声波信号传播的因素进行控制,从而避免水泡、水温对石油钻杆探伤精度产生影响。在对石油钻杆加厚带进行检测时,还需要考虑钻杆加厚带的参数和形状,不然会出现同一石油钻杆加厚带检测结果不一致的情况,最好在进行超声波探伤前,将石油钻杆加厚带的参数进行管理,尽量避免由于加厚带参数不同而导致探伤精度受到影响的情况发生。

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