钻杆是钻柱的基本组成部分，其主要作用是传递转矩和输送钻井液，钻杆在服役的过程中承受着拉、压、扭、弯曲等各种复杂的交变应力载荷，同时钻井液、钻井泥浆中溶解的O2、CO2和H2S等腐蚀介质及地层的氧化物等介质会严重腐蚀钻杆，受应力载荷以及化学腐蚀后的钻杆非常容易失效，进而导致钻井事故发生。2004年9月，中国石油集团石油管工程技术研究院主持召开了第二届全国油井管会议，初步统计油田钻具失效数量是每年1000例左右，而其中钻杆失效占据了钻具总失效事故的50％～60％。现场调查表明，国外14％以上的油气井都发生过不同程度的钻柱井下断裂事故。
钻杆服役时处于井底，而井底工况复杂，一般钻井深度都在几千米以上，使得钻杆在役检测变得极其困难。而钻杆的检测又非常重要，尤其对于已经服役一定时间的钻杆，其合理报废对于钻柱事故的预防具有极大的实际工程意义。钻杆无损检测是钻杆检测实际有效的方法，及时对钻杆缺陷进行检测，不仅能够减少钻井事故，还能延长钻杆使用寿命。此外，加强我国油田在役钻杆无损检测，还可以降低钻井风险，提高经济效益，促进我国石油战略的长远可持续发展。
钻杆使用一段时间后，在杆体和接头处极可能出现腐蚀、裂纹和穿孔等，这会导致严重的安全事故并造成巨大的经济损失。因此，钻杆在使用一段时间后必须进行质量检测与修复才能继续投入使用。传统的钻杆质量检测和分级工艺普遍是采用手工方式完成的。钻杆从井场回收至检测修复中心，首先采用手动超声仪对钻杆杆体进行局部抽检，然后利用千分尺和游标卡尺对钻杆接头形位尺寸进行取点测量，最后根据检测数据和分级标准，利用抓管机对
钻杆逐根挑拣分级。手工检测分级效率低，并且检测结果易受人为因素影响，已不适应回收钻杆的质量检测要求。因此，建立自动化高效检测分级生产线，对钻杆的质量检测和分级管理十分必要。
一、检测分级工艺
根据钻杆质量检测、分级管理与修复的相关标准和现场要求，回收钻杆检测分级工艺流程如图7-1所示。旧钻杆从井场回收至管子站后，首先经过弯曲矫直、清洗等检测预处理，然后依次经过材质分析、漏磁超声杆体复合检测、接头形位尺寸自动化测量、内壁复检和加厚带复检等工艺过程，最后根据钻杆质量状况进行评价分级和修复处理。
钻杆不仅具有连接螺纹、密封台面和加厚带等复杂结构，而且尺寸较大（长度约10m），这为实现自动化检测分级带来了困难。以钻杆的结构特点和检测工艺要求为基础，采用一种基于钻杆螺旋前进的漏磁超声复合杆体无损检测方法和基于激光测量的钻杆接头形位尺寸测量原理，来替代传统的手工方式。检测分级系统布局如图7-2所示。
整个系统由漏磁杆体检测设备、超声杆体检测设备、形位尺寸测量设备、翻料装备、V形轮直行传输辊道、V形轮螺旋传输辊道、待检料架、复检料架、成品料架等部分组成，并布置有大量物料传感器。
漏磁与超声复合检测是目前应用最为广泛的复合检测方法。漏磁检测方法对钻杆内表面缺陷具有很好的适应性，而超声波对内部缺陷具有更强的探测能力。
钻杆接头承担着钻杆之间传递转矩与密封钻井液的作用，是钻杆最为重要的部位。因此，钻杆接头形位尺寸检测是回收钻杆重复利用必不可少的工序。但由于钻杆接头结构复杂，目前钻杆接头基本都是采用人工采样方式进行测量，其测量结果受人为因素影响大，并且生产率低。基于激光测距测量原理的自动化形位尺寸全息测量系统，具有良好的检测精度、灵敏度和重复性，并且检测过程自动化，极大地提高了生产率。
钻杆下井前必须进行钻杆质量评价和分级管理，之后根据钻杆质量级别分送不同开采工况的井区。目前，大部分分级工作都是通过抓管机逐根挑拣完成的。由于钻杆分级类型复杂，人工分拣效率低下，已不能适应钻杆检测的生产速度。为此，紧接检测工艺，布置一套钻杆在线分级系统，实现钻杆的自动化分级管理是十分必要的。
二、控制系统
检测分级系统控制软件结构如图7-3所示，由用户界面层、应用程序层和运动控制层构成。用户界面层程序用于人机交互、控制检测流程、调整检测工艺以及监测设备运行情况；应用程序层主要应用于检测信号处理、钻杆分级评价、数据储存与管理以及信号传输；运动控制层以可编程序控制器为基础，结合具有通信功能的现场设备实现整个系统内所有设备的自动化控制。
检测信号从采集卡传送到检测客户机时，由对应客户机上的检测软件进行一系列信号处理并存储处理结果，同时将信号根据分级要求进行处理并将结果通过局域网传送至检测服务器进行综合处理，检测服务器为每根钻杆建立质量监测数据库。然后，分级信息被打包由以太网络从检测服务器传送至分级服务器，而后组态软件将显示分级信息并核查，最后，通过MPI网络将分级信息传送至可编程序控制器，由其中的自动化程序实现所有检测分级设备的自动化控制。整个分级检测系统共有5个可编程序控制器，形成主从站的Profibus-DP网络模式，最终形成一个高效的自动化集散控制系统。图7-4所示为组态控制界面，可实时监控设备运行情况并实现生产调度。
三、现场应用
回收钻杆自动化在线检测分级生产线，如图7-5所示，它包含了钻杆旋转的自动化漏磁超声复合无损检测系统、基于激光测距测量原理的形位尺寸自动化测量系统以及钻杆自动化分级装备。控制系统采用了基于局域网、以太网、MPI网络和Profibus-DP现场总线的网络化控制方法，集成检测信号和分级信息，实现了对生产线的自动化集散控制。整套回收钻杆检测分级生产线的设备运行稳定，维护方便，每日检测量为600根，可以降低生产成本并保证钻杆质量。
