石油鉆具無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析

張宇，藺瑞冬，游拯

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司管具與井控技術(shù)服務(wù)分公司，天津 300280）

石油開(kāi)采工作進(jìn)行的過(guò)程中，為避免鉆具在操作中產(chǎn)生問(wèn)題，并對(duì)整體進(jìn)度產(chǎn)生影響，工作人員便要注重工具的檢測(cè)開(kāi)展力度、頻率、技術(shù)使用等方面，之后在該基礎(chǔ)上將其在開(kāi)采中的質(zhì)量提高，防止在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生安全方面的隱患，實(shí)現(xiàn)工具使用率的大幅提升，確保其在現(xiàn)實(shí)工作進(jìn)行中，不會(huì)對(duì)開(kāi)采的進(jìn)度造成拖延，并對(duì)施工使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行滿(mǎn)足。

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)重要性

石油開(kāi)采工作進(jìn)行時(shí)，其中使用的工具會(huì)在一段時(shí)間后出現(xiàn)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(shí)，在實(shí)現(xiàn)開(kāi)采工作進(jìn)行中，如果工作人員并未對(duì)工具的疲勞情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)，便非常容易產(chǎn)生鉆具脫落的情況，這對(duì)鉆井的生產(chǎn)安全、順利程度造成了干擾。不僅如此，鉆進(jìn)工作在進(jìn)行時(shí)，其中的鉆頭會(huì)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部的牙輪會(huì)在這時(shí)與井底表面產(chǎn)生接觸，并因此出現(xiàn)縱向的振動(dòng)力，并且鉆柱上的拉力、壓力等因素雖是產(chǎn)生改變，導(dǎo)致鉆具在使用中會(huì)產(chǎn)生交變應(yīng)力。與此同時(shí)，井下工具在使用中，還會(huì)受到其他荷載力的影響，例如，在工具旋轉(zhuǎn)中與井壁產(chǎn)生的摩擦力；鉆柱自身彎曲、旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的扭矩。與此同時(shí)，耗能低鉆具在開(kāi)采工作中使用時(shí)，當(dāng)其中的螺紋的拉力、壓力在的數(shù)值達(dá)到了2000kN，扭矩在4000～5000kN，甚至更高的情況下，都會(huì)對(duì)工具產(chǎn)生破壞性壓力，使其中的晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了改變，甚至出現(xiàn)裂縫。除此之外，在鉆具螺紋產(chǎn)生磨損、牙形外部受到破壞時(shí)，便會(huì)因此產(chǎn)生端部尖銳的問(wèn)題，這非常容易產(chǎn)生泥漿入侵的情況。

2 石油鉆具無(wú)損檢測(cè)方式

2.1 周期確定

石油開(kāi)采工作進(jìn)行中，相應(yīng)操作人員需根據(jù)SY/T5369-2012規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)推薦的周期進(jìn)行工具檢測(cè)，之后再與現(xiàn)實(shí)每個(gè)井眼的軌道設(shè)計(jì)、鉆具的實(shí)際使用狀況等結(jié)合，來(lái)對(duì)檢測(cè)的周期時(shí)間進(jìn)行合理確定，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在的一系列危害、問(wèn)題，之后使用緊急處理技術(shù)，確保能夠?qū)Υ嬖诘漠惓顩r合理解決，大幅提升工具使用效率，使其能夠滿(mǎn)足當(dāng)前勘探、開(kāi)發(fā)使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 檢測(cè)方式

在對(duì)鉆具進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，人員使用的方式多為對(duì)聲光電特性合理使用，之后在對(duì)工具性能不產(chǎn)生影響的基礎(chǔ)上，來(lái)對(duì)其采取科學(xué)合理的措施。

（1）超聲檢測(cè)。技術(shù)人員在使用超聲波對(duì)鉆具的情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其主要是通過(guò)在界面位置的折射、反射，而且聲波會(huì)在介質(zhì)之間出現(xiàn)能量逐漸衰減的情況。在該過(guò)程中，技術(shù)人員可使用波發(fā)射探頭，進(jìn)行被檢測(cè)的工作物件操作，該過(guò)程中產(chǎn)生的聲波會(huì)在物質(zhì)之間進(jìn)行反射、折射，人員只需要對(duì)相應(yīng)位置的結(jié)果進(jìn)行分析、對(duì)比，便可以確定鉆具是否存在缺陷，然后再對(duì)內(nèi)部存在的不足進(jìn)行性質(zhì)、數(shù)量的確定，知曉其自身具備的問(wèn)題，并讓其在開(kāi)采進(jìn)行時(shí)保持良好的完整度，提高任務(wù)完成的質(zhì)量。

（2）漏磁檢測(cè)。技術(shù)人員在使用漏磁方式進(jìn)行鉆具情況的檢測(cè)時(shí)，該系統(tǒng)需要利用探頭固定、鉆桿螺旋運(yùn)動(dòng)的措施開(kāi)展。并且在探頭的前方位置中，還要擺放固定的磁化線(xiàn)圈，其會(huì)在鉆桿前進(jìn)至線(xiàn)圈附近時(shí)，產(chǎn)生較高能量的磁場(chǎng)，在其磁化達(dá)到飽和的狀態(tài)時(shí)，一旦其中的管體存在破損、不足等相應(yīng)的情況時(shí)，便會(huì)使內(nèi)部的磁通量產(chǎn)生改變，讓線(xiàn)圈因此發(fā)生形變；同時(shí)在狀態(tài)異常的區(qū)域經(jīng)過(guò)探頭位置時(shí)，還能感受到磁場(chǎng)產(chǎn)生的變化，并因此釋放出大量的信號(hào)電壓，將其處理放大后，再送到控制柜的相應(yīng)機(jī)器內(nèi)，最后得到精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。

（3）磁粉檢測(cè)。開(kāi)采工作中鉆具內(nèi)部的螺紋在出現(xiàn)磁化情況時(shí)，會(huì)由于其中的不連續(xù)性存在，讓螺紋的表面、近表面位置產(chǎn)生局部變化，或是出現(xiàn)漏磁的狀況，以至于吸附在螺紋表面上的磁粉物質(zhì)，會(huì)在科學(xué)的光線(xiàn)照射下，產(chǎn)生相應(yīng)的磁痕，并且還會(huì)顯示出不連續(xù)的情況、大小等，從而對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確辨別。

（4）滲透檢測(cè)。技術(shù)人員在使用滲透檢測(cè)技術(shù)時(shí)，會(huì)先利用毛細(xì)管的特點(diǎn)，來(lái)對(duì)滲透液進(jìn)行合理利用，以此完成對(duì)鉆具不足區(qū)域的確定，促使相應(yīng)的液體可以進(jìn)入工具被腐蝕的位置內(nèi)，接著依據(jù)對(duì)工具的科學(xué)保養(yǎng)、維修工，來(lái)讓開(kāi)采的使用率得到大幅提升，以及對(duì)勘探開(kāi)發(fā)使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理滿(mǎn)足。在該操作的過(guò)程中，滲透液還會(huì)留在存在缺陷的內(nèi)壁中，并對(duì)顯影劑進(jìn)行良好吸附，以此將檢測(cè)后產(chǎn)生的結(jié)果影像清晰展示，科學(xué)分析在使用中存在的環(huán)保問(wèn)題，然后選擇最為優(yōu)秀的檢測(cè)措施。不僅如此，該方式在現(xiàn)實(shí)中時(shí)，還能對(duì)地磚施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行合理解決，確保工具能夠正常、穩(wěn)定地運(yùn)行，并讓其達(dá)到設(shè)計(jì)的鉆井深度，提高生產(chǎn)服務(wù)工作開(kāi)展的質(zhì)量，并讓其產(chǎn)生最佳的生產(chǎn)工作效率，滿(mǎn)足當(dāng)前在石油方面的需求數(shù)量。

（5）紅外檢測(cè)。技術(shù)人員在鉆具檢測(cè)工作進(jìn)行時(shí)，其可以通過(guò)紅外線(xiàn)儀器的合理使用，來(lái)對(duì)物質(zhì)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行測(cè)取。與此同時(shí)，現(xiàn)實(shí)工作進(jìn)行中，聲波發(fā)射措施的合理使用，還可以在能量快速預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，保障紅外線(xiàn)具備的使用價(jià)值，并讓其在油田開(kāi)采、勘探工作中展現(xiàn)出自身效用。除此之外，依據(jù)對(duì)紅外檢測(cè)設(shè)備的可循環(huán)利用，還能在第一時(shí)間對(duì)焊接壓力容器的危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行發(fā)掘，并分析、判斷工具當(dāng)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(qiáng)化檢測(cè)自動(dòng)化

當(dāng)前，電腦技術(shù)在快速發(fā)展中，石油工作人員在開(kāi)展鉆具的無(wú)損檢測(cè)工作時(shí)，經(jīng)常都會(huì)利用自動(dòng)化控制、管理的方式，減少員工在該方面產(chǎn)生的誤差數(shù)值，并確保最終結(jié)果的真實(shí)性、有效性。同時(shí)，檢測(cè)工作進(jìn)行時(shí)，通過(guò)對(duì)無(wú)損方式的合理設(shè)計(jì)，不僅能及時(shí)對(duì)工具的不足之處發(fā)現(xiàn)，還可依據(jù)重要的修復(fù)措施完成整改，確保在現(xiàn)實(shí)工作中工具的完好程度，以及對(duì)施工的多方面需要進(jìn)行滿(mǎn)足。

通過(guò)不斷進(jìn)行超聲波探測(cè)，以及多樣化高精度分析處理技術(shù)的使用、分析，不僅能獲得最優(yōu)秀的石油壽命，還能讓其達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，為避免在油田開(kāi)采中存在人員問(wèn)題，還要在改水、改電上加大注意力，并盡可能讓其對(duì)勘探的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行滿(mǎn)足。

3 石油鉆具無(wú)損檢測(cè)技術(shù)選擇

在對(duì)鉆具進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，技術(shù)人員在進(jìn)行具體方式使用選擇時(shí)，需要根據(jù)開(kāi)采的工作環(huán)境以及對(duì)人員產(chǎn)生的傷害來(lái)進(jìn)行確定。通過(guò)對(duì)各種難無(wú)損檢測(cè)方式進(jìn)行細(xì)致分析、研究，能夠了解到超聲波、滲透、磁粉方式都更加環(huán)保。X射線(xiàn)無(wú)損檢測(cè)方式在使用時(shí)，雖然得到結(jié)果的精準(zhǔn)程度相對(duì)較好，但是其會(huì)對(duì)員工的身體健康產(chǎn)生巨大的影響，以及在作業(yè)進(jìn)行時(shí)對(duì)操作環(huán)境需求較高、設(shè)備過(guò)于笨重的不足，這促使在現(xiàn)實(shí)使用中出現(xiàn)的次數(shù)相對(duì)較少。但是，上述的三種試驗(yàn)方式存在的關(guān)鍵有點(diǎn)味：在使用性、環(huán)境適應(yīng)性、精準(zhǔn)度、速度等方面都相對(duì)較為優(yōu)秀；還可以將其對(duì)員工產(chǎn)生的傷害進(jìn)行忽略，由于環(huán)境對(duì)人員產(chǎn)生的危害程度較低，這讓員工的防護(hù)所穿戴的設(shè)備能夠適當(dāng)將強(qiáng)；設(shè)備重量的降低，在工作不斷地開(kāi)展時(shí)，能夠讓人員及時(shí)地跟上工作開(kāi)展的進(jìn)度、要求；續(xù)航方面能力，由于設(shè)備的體積相對(duì)較小，因此便不需要外接電源，秩序通過(guò)自身能源的儲(chǔ)備來(lái)操作，并且可以滿(mǎn)足全天的使用需求。

4 超聲波探測(cè)技術(shù)的具體操作

現(xiàn)實(shí)工作開(kāi)展的過(guò)程中，其中可以選擇使用的設(shè)備種類(lèi)較為豐富，因此，便將CTS—9003型設(shè)備來(lái)作為案例來(lái)進(jìn)行分析。在超聲波探傷設(shè)備在工作中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需要使用的附屬設(shè)備為探傷儀器、探頭、傳輸線(xiàn)路、電池等相應(yīng)的設(shè)備。在開(kāi)采進(jìn)行前，相應(yīng)人員要對(duì)附屬設(shè)備進(jìn)行檢查，確保檢測(cè)系統(tǒng)整體都處于正常狀態(tài)；在機(jī)械設(shè)備啟動(dòng)后，還要進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)、比例的設(shè)置工作，以保障對(duì)鉆具的高精準(zhǔn)度檢測(cè)。之后還要對(duì)其操作時(shí)的靈敏程度調(diào)改，清理掉被測(cè)工具的表面附著物，防止對(duì)其表面的檢測(cè)工作造成干擾。之后對(duì)耦合劑進(jìn)行涂抹，并將探頭、鉆具內(nèi)的氣體排空，確保檢測(cè)工作進(jìn)行的合理性。不僅如此，檢測(cè)工作進(jìn)行的過(guò)程中，還要將探頭進(jìn)行上下、左右的移動(dòng)，最后根據(jù)圖像上顯示的信息，對(duì)可能產(chǎn)生損害的位置進(jìn)行判斷。

4.1 工具選用

在鉆具無(wú)損檢測(cè)工作開(kāi)展的過(guò)程中，為確保其能夠?qū)⒆陨淼淖饔眠M(jìn)行充分展現(xiàn)，便要在實(shí)際操作進(jìn)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(jié)構(gòu)種類(lèi)，之后在該基礎(chǔ)上進(jìn)行挑選。正常情況下，每個(gè)檢測(cè)的區(qū)域中都應(yīng)該存在三個(gè)探頭，依據(jù)對(duì)其的合理使用，便可以對(duì)存在缺陷的位置、種類(lèi)進(jìn)行合理判斷，從而保障工作開(kāi)展的順利程度。不僅如此，在當(dāng)前使用的測(cè)量設(shè)備中，都具備進(jìn)行數(shù)據(jù)保存的能力，并且最高的限制為100條；面對(duì)回波數(shù)據(jù)信息時(shí)，同樣能夠精準(zhǔn)保存，以及對(duì)其進(jìn)行智能化處理工作，然后再使用圖形的方式進(jìn)行顯示，這將工作開(kāi)展的便利程度進(jìn)行了大幅提升。在設(shè)備儀器挑選完成后，還要對(duì)儀器的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，根據(jù)操作環(huán)境的需要，在其菜單上進(jìn)行材料聲速、探頭種類(lèi)、操作頻率、工件厚度等多方面合理設(shè)置。不僅如此，在現(xiàn)實(shí)工作開(kāi)展中，還要在附近環(huán)境改變的基礎(chǔ)上，對(duì)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)改。

4.2 實(shí)際操作

現(xiàn)實(shí)操作中進(jìn)行鉆具結(jié)構(gòu)的掃查時(shí)，其開(kāi)展的速度需要大于150mm/s，并確保在探頭移動(dòng)時(shí)，還存在大于10%的晶片寬度進(jìn)行重疊，通過(guò)該方式的使用可以對(duì)工具存在的不足進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并判讀信號(hào)的真假，接著對(duì)工具的各個(gè)角度進(jìn)行細(xì)致、高效的掃查，確保對(duì)存在缺陷的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并掌握其中的準(zhǔn)確情況，尤其是在進(jìn)行橫線(xiàn)位置的檢查時(shí)，部分特殊的位置會(huì)存在焊縫，因此，在進(jìn)行探頭放置探測(cè)時(shí)，要從多個(gè)角度對(duì)結(jié)構(gòu)開(kāi)展超聲檢查，確保最終結(jié)果的精準(zhǔn)程度。

在對(duì)鉆具的探測(cè)時(shí)，還可以及時(shí)得到最終曲線(xiàn)結(jié)果，并依據(jù)對(duì)其的合理分析，來(lái)進(jìn)行質(zhì)量上的評(píng)價(jià)，從而確定缺陷存在的位置、情況等。當(dāng)前隨著技術(shù)的不斷進(jìn)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(fā)展，其一旦發(fā)現(xiàn)鉆具結(jié)構(gòu)中存在缺陷后，便會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信息，降低員工在操作時(shí)的困難程度。不僅如此，人員在工作完成后，還要根據(jù)相應(yīng)的要求進(jìn)行報(bào)告填寫(xiě)，并對(duì)焊縫的質(zhì)量進(jìn)行細(xì)致描述。

4.3 圖形分析

經(jīng)過(guò)以上的操作后，機(jī)器顯示屏內(nèi)部便會(huì)呈現(xiàn)出反射的圖像信息，但由于具體尺寸超過(guò)了最大限制寬度，因此在對(duì)其調(diào)節(jié)后，便會(huì)成為1:3的尺寸。與此同時(shí)，在射波圖像內(nèi)部，還能知道單位的長(zhǎng)度為0.93cm，依據(jù)對(duì)縱坐標(biāo)的分析，能夠確定其最低的數(shù)據(jù)位置為6.8cm。技術(shù)人員通過(guò)對(duì)波形信息細(xì)致研究之后，發(fā)現(xiàn)在總坐標(biāo)數(shù)值為4.6m位置內(nèi)存在損傷波形，因此能夠在該基礎(chǔ)上得出其與探頭相距9.2cm；依據(jù)對(duì)臨界線(xiàn)細(xì)致分析，可以確定部分位置中的損傷情況，已經(jīng)超過(guò)了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，因此要對(duì)其加大重視程度；如果是受到環(huán)境產(chǎn)生的影響，顯示屏內(nèi)部不方便對(duì)線(xiàn)條的位置進(jìn)行觀察時(shí)，便要根據(jù)提示音，來(lái)對(duì)產(chǎn)生損傷的位置進(jìn)行確定。以上兩種方式的存在，一定程度上對(duì)人員的檢測(cè)效率進(jìn)行了大幅提升，并滿(mǎn)足了當(dāng)前工作安排、檢測(cè)使用時(shí)間等方面的要求。

4.4 檢測(cè)效果

無(wú)損檢測(cè)工作結(jié)束后，便要對(duì)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)回收、清洗。與此同時(shí)，還要對(duì)設(shè)備的外觀進(jìn)行合理、細(xì)致的檢查，接著通過(guò)另一種方式進(jìn)行的復(fù)測(cè)、檢查、核實(shí)。如果以上檢測(cè)工作在進(jìn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)使用的鉆具不能再對(duì)之后的工作、規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行滿(mǎn)足，便要及時(shí)進(jìn)行報(bào)廢處理；如果檢測(cè)的最終結(jié)果處于良好范圍內(nèi)，便要對(duì)其進(jìn)行更深層次的無(wú)損檢測(cè)，確保以后勘探、開(kāi)采工作中，不存在任何的影響因素。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在石油開(kāi)采的過(guò)程中，鉆具在其中產(chǎn)生了至關(guān)重要的作用，因此，要使用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，來(lái)對(duì)其實(shí)際情況進(jìn)行合理檢測(cè)，確?？梢詽M(mǎn)足施工需要。與此同時(shí)，通過(guò)對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)重要性、方式、選擇、操作等方面進(jìn)行細(xì)致分析，能夠了解到在工作進(jìn)行中，要對(duì)工具使用合理性的基礎(chǔ)上，注重人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)、能力水平，然后，讓設(shè)備的真正作用被展現(xiàn)出來(lái)，強(qiáng)化對(duì)機(jī)械設(shè)備的駕馭水平，最后實(shí)現(xiàn)石油開(kāi)采的不斷優(yōu)化。