上節所描述的鉆桿檢測一般都是起鉆之后在管子站、井場(chǎng)或井隊進(jìn)行的。鉆桿存放現場(chǎng)如圖7-6所示。這種方式比較復雜,需要增加運輸環(huán)節,并且檢測設備復雜,成本較高,占地面積廣。在滿(mǎn)足檢測要求的基礎上,如果能在起鉆的提升過(guò)程中,在井口實(shí)現對鉆桿的初步檢測,將會(huì )大大降低檢測成本,提高檢測效率。


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  針對鉆桿檢測的實(shí)際需求,這里介紹一種用于起鉆過(guò)程中在井口對鉆桿進(jìn)行漏磁檢測的系統。該設備能在鉆桿起鉆的過(guò)程中完成鉆桿的檢測,不僅省去了后續在管子站、井場(chǎng)或井隊的檢測過(guò)程,而且易于實(shí)現自動(dòng)化,大大降低了現場(chǎng)工人的勞動(dòng)強度,簡(jiǎn)化了檢測過(guò)程,節約了檢測成本。



一、整體方案


  井口實(shí)際工況復雜,根據井口鉆桿起鉆的工藝流程以及井口常用工具的配備,井口鉆桿漏磁檢測總體方案如圖7-7所示,箭頭所示方向為鉆桿提升方向。氣動(dòng)鉆桿卡瓦安放在井口平臺,勵磁線(xiàn)圈軸向隔開(kāi)一定距離并通過(guò)勵磁線(xiàn)圈安裝機構安裝在氣動(dòng)鉆桿卡瓦平臺上,探頭跟蹤機構安裝在兩個(gè)勵磁線(xiàn)圈之間,鉆桿吊卡在起吊鋼絲繩的作用下,完成鉆桿的起鉆。


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  井口鉆桿漏磁檢測流程分為以下幾步:


   1)氣動(dòng)鉆桿卡瓦氣缸通氣,卡瓦體沿階梯卡瓦座錐面上行時(shí)向外張開(kāi),松開(kāi)鉆桿,鉆桿在鉆桿吊卡的作用下由鋼絲繩勻速起吊。


   2)在鉆桿起吊過(guò)程中,對勵磁線(xiàn)圈通以直流電,勵磁線(xiàn)圈在軸向產(chǎn)生穩定的磁場(chǎng),該磁場(chǎng)將鉆桿管體磁化到飽和或近飽和狀態(tài),當鉆桿管體存在缺陷時(shí),缺陷處便會(huì )產(chǎn)生相應的漏磁場(chǎng)。


   3)安裝在兩勵磁線(xiàn)圈之間的探頭跟蹤機構上布置有檢測探頭,檢測探頭內裝有磁傳感器,當鉆桿中存在缺陷時(shí),漏磁傳感器對漏磁場(chǎng)進(jìn)行拾取,將漏磁信號轉換為電信號,之后依次經(jīng)過(guò)放大、濾波、A-D轉化,最后進(jìn)入計算機的上位機軟件進(jìn)行顯示和處理。


   4)鉆桿檢測完成之后,液壓大鉗提升,對鉆桿接頭螺紋進(jìn)行拆扣,之后便可以進(jìn)行下一根鉆桿的起鉆和檢測。



二、勵磁線(xiàn)圈


   井口鉆桿檢測儀器安裝在氣動(dòng)鉆桿卡瓦上。對于勵磁線(xiàn)圈,需要考慮其制作工藝和安裝方式;對于勵磁線(xiàn)圈安裝機構,要有足夠的強度。勵磁線(xiàn)圈及其安裝機構的結構如圖7-8所示,勵磁線(xiàn)圈外殼采用不銹鋼板焊接而成,漆包線(xiàn)在不銹鋼外殼內均勻繞制。勵磁線(xiàn)圈通過(guò)安裝孔實(shí)現固定,由上、下蓋板,殼體以及支撐板組成。如圖7-9所示為井口鉆桿漏磁檢測儀器的三維模型,主要由勵磁線(xiàn)圈、安裝機構和探頭跟蹤機構組成。


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三、現場(chǎng)應用


   井口鉆桿漏磁檢測系統現場(chǎng)應用,如圖7-10所示。根據API Spec 5D制作測試標樣管缺陷,測試標樣管及其缺陷分布如圖7-11所示,缺陷主要參數見(jiàn)表7-1。試驗中,氣動(dòng)鉆桿卡瓦氣缸通氣,卡瓦平臺上升,鉆桿吊卡起吊鉆桿,漏磁檢測儀器對標樣管的缺陷進(jìn)行檢測,標樣管測試數據如圖7-12所示。


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   圖7-12中,缺陷類(lèi)型從左向右依次是φ3.2mm通孔、φ1.6mm通孔、橫向缺陷N5(刻槽深度為壁厚的5%,下同)以及橫向缺陷N10。由試驗結果可以看出,井口鉆桿漏磁檢測儀器能夠檢測出API Spec 5D所規定的人工缺陷,且具有較好的信噪比。另外,檢測信號背景噪聲較大,這是由于提升過(guò)程中鉆桿的抖動(dòng)產(chǎn)生的,可以通過(guò)濾波算法消除。





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