上节所描述的钻杆检测一般都是起钻之后在管子站、井场或井队进行的。钻杆存放现场如图7-6所示。这种方式比较复杂,需要增加运输环节,并且检测设备复杂,成本较高,占地面积广。在满足检测要求的基础上,如果能在起钻的提升过程中,在井口实现对钻杆的初步检测,将会大大降低检测成本,提高检测效率。


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  针对钻杆检测的实际需求,这里介绍一种用于起钻过程中在井口对钻杆进行漏磁检测的系统。该设备能在钻杆起钻的过程中完成钻杆的检测,不仅省去了后续在管子站、井场或井队的检测过程,而且易于实现自动化,大大降低了现场工人的劳动强度,简化了检测过程,节约了检测成本。



一、整体方案


  井口实际工况复杂,根据井口钻杆起钻的工艺流程以及井口常用工具的配备,井口钻杆漏磁检测总体方案如图7-7所示,箭头所示方向为钻杆提升方向。气动钻杆卡瓦安放在井口平台,励磁线圈轴向隔开一定距离并通过励磁线圈安装机构安装在气动钻杆卡瓦平台上,探头跟踪机构安装在两个励磁线圈之间,钻杆吊卡在起吊钢丝绳的作用下,完成钻杆的起钻。


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  井口钻杆漏磁检测流程分为以下几步:


   1)气动钻杆卡瓦气缸通气,卡瓦体沿阶梯卡瓦座锥面上行时向外张开,松开钻杆,钻杆在钻杆吊卡的作用下由钢丝绳匀速起吊。


   2)在钻杆起吊过程中,对励磁线圈通以直流电,励磁线圈在轴向产生稳定的磁场,该磁场将钻杆管体磁化到饱和或近饱和状态,当钻杆管体存在缺陷时,缺陷处便会产生相应的漏磁场。


   3)安装在两励磁线圈之间的探头跟踪机构上布置有检测探头,检测探头内装有磁传感器,当钻杆中存在缺陷时,漏磁传感器对漏磁场进行拾取,将漏磁信号转换为电信号,之后依次经过放大、滤波、A-D转化,最后进入计算机的上位机软件进行显示和处理。


   4)钻杆检测完成之后,液压大钳提升,对钻杆接头螺纹进行拆扣,之后便可以进行下一根钻杆的起钻和检测。



二、励磁线圈


   井口钻杆检测仪器安装在气动钻杆卡瓦上。对于励磁线圈,需要考虑其制作工艺和安装方式;对于励磁线圈安装机构,要有足够的强度。励磁线圈及其安装机构的结构如图7-8所示,励磁线圈外壳采用不锈钢板焊接而成,漆包线在不锈钢外壳内均匀绕制。励磁线圈通过安装孔实现固定,由上、下盖板,壳体以及支撑板组成。如图7-9所示为井口钻杆漏磁检测仪器的三维模型,主要由励磁线圈、安装机构和探头跟踪机构组成。


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三、现场应用


   井口钻杆漏磁检测系统现场应用,如图7-10所示。根据API Spec 5D制作测试标样管缺陷,测试标样管及其缺陷分布如图7-11所示,缺陷主要参数见表7-1。试验中,气动钻杆卡瓦气缸通气,卡瓦平台上升,钻杆吊卡起吊钻杆,漏磁检测仪器对标样管的缺陷进行检测,标样管测试数据如图7-12所示。


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   图7-12中,缺陷类型从左向右依次是φ3.2mm通孔、φ1.6mm通孔、横向缺陷N5(刻槽深度为壁厚的5%,下同)以及横向缺陷N10。由试验结果可以看出,井口钻杆漏磁检测仪器能够检测出API Spec 5D所规定的人工缺陷,且具有较好的信噪比。另外,检测信号背景噪声较大,这是由于提升过程中钻杆的抖动产生的,可以通过滤波算法消除。





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