关于石油钻杆损伤检测工艺的特点及应用研究

杨文付，刘智超，陈静

（渤海能克钻杆有限公司，河北 沧州 062650）

我国石油天然气勘探及开发始终都属于极其关键的内容，不仅会影响到人们的生活质量，而且还会影响到国家的发展速度，因此必须重视石油天然气的勘探与开发。不过在石油天然气的勘探与开发当中，始终存在一个较大的问题，就是怎样花费最少的成本得到最大的回报效率，给石油天然气公司带来更加可观的经济效益，进而推动我国经济更好更快的发展。在实际当中，影响石油天然气勘探与开发的因素非常多，由此必须采取有效的措施进行解决，以保证石油天然气勘探与开发顺利完成，避免风险出现。现阶段我国石油天然气在勘探与开发的过程中，较为严重的问题就是钻杆损伤问题，所以在此就以石油钻杆为主要的研究对象，对其检测工艺特点及应用展开了详细的研究。因为钻孔技术本身就存在很多的问题，再加上技术落后，这就使其在石油勘探与开发的时候，会给石油钻杆带来不同程度的损伤。于是就对已经发生损伤的石油钻杆展开探究，以探究其损伤的程度，从而判断该石油钻杆在石油勘探与开发当中还能不能应用。

1 造成石油钻杆损伤的主要因素

因为石油钻杆会长时间应用在石油天然气勘探与开发中，就非常容易受损。同时石油钻杆在石油天然气勘探的时候，需要在其上方连接方钻杆，在其下方连接钻铤，以此来增大旋转扭矩的作用，保证钻井液输送更加稳定、高效。

由此可见，石油钻杆在石油勘探与开发当中非常的重要，应用非常的广泛。因此，如果石油钻杆发生各种损伤而造成其无法运行，则会严重影响到石油勘探与开发的效率，使石油无法被有效的开采，不仅会影响石油企业的经济效益，而且还会影响石油开采的进度，给石油企业发展带来严重的抑制作用。通过研究能够发现，石油钻杆在石油天然气勘探与开发当中，导致石油钻杆损伤的主要因素有两个，分别为：加厚型钻杆的过渡区应力较为集中以及钻杆非常容易发生腐蚀侵害。

1.1 加厚型钻杆的过渡区应力较为集中

现阶段我国在勘探与开发石油的时候，最常用的钻杆类型就是加厚型的钻杆，因为加厚型的钻杆非常坚固，不会受外界因素的干扰而发生形变，并且加厚型的钻杆承受能力更强，所以被广泛用于石油勘探与开发当中。不过加厚型的钻杆也存在着很多的问题，其中最大的问题就是其过渡区和管体交合处的应力较为集中，就使得该处的横截面应力非常大，当钻杆无法承受此应力时，就会发生形变，甚至断裂。

1.2 钻杆非常容易发生腐蚀侵害

因为在勘探与开发石油天然气的时候，需要借助石油钻杆进行钻井液运送以及扭矩传递，在此过程当中就会存在很多因素造成石油钻杆发生腐蚀侵害，而且由不同因素所引发的石油钻杆腐蚀程度也会不一样。当石油钻杆发生腐蚀侵害的时候，其钻井能力以及质量就会受到严重的影响，进而造成不同程度的损伤。为更加了解石油钻杆的腐蚀损伤情况，就实施了大量的研究及分析，并根据实际情况对石油钻杆腐蚀损伤进行了全面的整理和总结，通常石油钻杆腐蚀损伤情况包括两种形式：

一种是均衡腐蚀损伤，另一种是点状腐蚀损伤，对其产生原因进行深入的探索可知，导致石油钻杆发生腐蚀损伤的主要原因就是因为石油钻杆在运行的时候，其周围存在腐蚀介质以及交变应力，从而造成石油钻杆发生腐蚀情况。

即使石油钻杆具有一些抗腐蚀性能，不过长时间在腐蚀环境中工作，就会使其抗腐蚀性能越来越低，慢慢的石油钻杆腐蚀性能就会严重下降，从而使其受到腐蚀，并且腐蚀的速度会越来越快，最终产生均衡腐蚀损伤或者点状腐蚀损伤。同时还有一个因素也会严重造成石油钻杆发生腐蚀损伤，就是钻杆与矿井的摩擦作用，因为钻杆长时间和矿井产生摩擦作用，就使得钻杆的表面抗腐蚀层会逐渐变薄，进而使腐蚀物质进入，严重腐蚀石油钻杆。

2 石油钻杆损害检测工艺及特点

从我国石油钻杆当前的发展情况上看，常用的检测石油钻杆损害程度的工艺有两个，分别为：电磁检测工艺和超声波检测工艺。对于电磁检测工艺来说，其主要是检测螺纹及管体腐蚀情况的；对于超声波检测工艺来说，其主要是检测两端腐蚀情况的，所以在实际检测的时候，应当将这两种工艺结合在一起应用。

2.1 电磁检测工艺

电磁检测工艺主要检测的是螺纹以及管体。因为石油钻杆的管体厚度属于均衡形式，所以能够良好运用电磁检测法对石油钻杆的内部损伤状况进行检测。电磁检测工艺的运行原理主要为：对石油钻杆的管体内部展开磁化，进而使损伤区域和完整区域具有显著的差别，最终检测出损伤的状况。

在检测石油钻杆螺纹的时候也和检测石油钻杆管体一样，先对石油钻杆的螺纹展开磁化处理，这样石油钻杆的表层铁磁粉末就会被磁场吸收，当石油钻杆的表层铁磁粉末全部被吸收之后，就能够通过吸收量的情况判断石油钻杆的损伤程度，运用电磁检测工艺检测石油钻杆螺纹损伤情况时，可从以下几个方面展开，首先，内外壁的磨损情况。其次，裂纹的探伤状态。最后，空洞的深度状况。

2.2 超声波检测工艺

因为石油钻杆的两边分别是吊卡直台坚以及过渡区域，所以结构非常的复杂，并且石油钻杆两边的壁极其厚重，因此运用普通检测工艺是无法准确判断石油钻杆内部的损伤情况，必须运用超声波检测工艺才能有效检测出内部的损伤情况。超声波检测工艺的运行原理为：先运用脉冲回波来检测石油钻杆的厚度，然后借助探伤仪发射电路向探头发出一个信号，这样石油钻杆的周围就会形成一个超声场，如果超声波在此超声场里产生阻碍，就代表石油钻杆端区的内部产生了损伤。

一般超声波检测工艺主要是用来检测三个区域的，分别为：腐蚀抗区域、裂纹区域以及喷焊区域。在一次石油勘探的时候，检测到石油的上部具有较多的岩石层，给石油开采带来了很大的阻碍，所以为了能够顺利高效的开采石油，就需要透过岩石层，以准确勘探石油的位置，于是就有人采用高预淬火的方法，来增大石油钻杆的表面坚硬度，最后再开始实施开采。不过，运用此种方法，石油钻杆在运行一段时间之后就会产生较多的裂痕，经过深入分析之后能够发现，造成石油钻杆裂痕的主要原因就是因为石油钻杆发生了斑点腐蚀，并且腐蚀面积占总面积的20%，而且有的斑点深度已经处于1.5 ～1.8mm，长度处于7 ～8mm，石油钻杆的纵断面裂痕长度处于3 ～5mm。经过详细的研究和分析能够准确判断出造成石油钻杆损伤的因素，就是石油钻杆受到了严重的腐蚀侵害，而引发腐蚀侵害的主要原因是由于石油钻杆长时间处于腐蚀环境造成的。将电磁检测工艺与超声波检测工艺相结合，就能够准确检测出石油钻杆所有区域的腐蚀情况，再经过比对分析之后，就能准确判断石油钻杆的损伤情况，从而保证石油勘探和开发顺利稳定的完成。

3 石油钻杆损伤检测工艺应用

在对石油钻杆损伤检测的时候，应将电磁检测工艺和超声波检测工艺结合使用，这样才能准确检测出石油钻杆所有区域的腐蚀损伤情况，并且深入分析，以准确判断石油钻杆的损伤程度，从而才能保证石油钻杆的安全和质量，最终促使石油勘探和开发更加的高效、顺利和稳定。

3.1 电磁检测工艺应用

石油钻杆损伤电磁检测工艺其实就是利用金属表面的地球磁场作用来体现钻杆应力分布状况的漏磁场信息。虽然地球磁场比较小，但是具有激励源的效果。因为地球磁场与周期性负载一同作用，就会使铁制物品在应力和应变集中区域产生磁致伸缩性，其具有定向性和不可逆性，于是就形成了最大的漏磁场Hp，该磁状态是不可逆的，所以当载荷消失之后仍被保留，而且与最大作用应力具有很大的关系。

通常在钻井的时候，70%左右的石油钻杆损伤产生于加厚过渡带位置，因为加厚过渡带的应力比较集中，再加上井段交变载荷作用，其表面就会出现裂纹源，进而导致石油钻杆发生弯曲，甚至断裂情况。电磁检测仅通过对石油钻杆表面散射漏磁场Hp 实施检测就能准确判断应力集中的区域，再借助信号情况就能准确判断应力的大小，从而有效解决石油钻杆损伤问题。利用电磁检测工艺能够有效检测出石油钻杆的螺纹及管体腐蚀情况，从而确保石油钻杆能够稳定安全的运行，给石油企业发展带来了很大的帮助。

3.2 超声波检测工艺

超声波检测工艺就是借助探伤仪向探头发射电路的电信号，从而使探头的压电晶片形成0.5 ～25MHz 的高频超声场，此超声场能够透过石油钻杆，于石油钻杆内部传播，一旦遇到不连续的地方，超声场内的能量就会反射至探头上，此时探头会把声信号转变为电信号，再传递至接收电路上，这样接收电路就会把电信号给放大，最终在荧光屏上显示出来，一般荧光屏的显示回波幅度和反射的能量具有很大的关系，并且反射的能量还和连续情况具有很大的关系。

超声波检测损伤工艺的运行机理和脉冲回波检测工艺的运行原理几乎一样，只不过脉冲回波检测工艺对石油钻杆加厚过渡区域运用的是A 型脉冲回波技术，然后运用直探头以及斜探头实施检测。利用超声波检测工艺能够良好检测石油钻杆两端的腐蚀状况，并且准确判断石油钻杆的损伤程度，给石油勘探和开发带来了很大的帮助，能够保证石油顺利稳定的勘探和开采。

4 结语

通过上述内容可知，因为科技的不断发展，社会的快速进步，使得能源消耗越来越大，因此石油天然气勘探与开发在我国属于极其重要的内容，不仅会影响人们的生活质量，而且还会影响到国家的发展速度，因此必须保证石油稳定高效的开采，同时保证石油天然气项目工程更加规范化、标准化。

在实际当中，必须对石油钻杆的损伤采用科学合理的方法进行检测，以准确找出石油钻杆损伤的因素，并采用有效的方法进行解决。经过对石油钻杆损伤检测工艺特点以及应用的不断研究可知，导致石油钻杆损伤的主要因素有两个，分别为：加厚型钻杆的过渡区应力较为集中以及钻杆非常容易发生腐蚀侵害。常用的石油钻杆损伤检测方法有两个，分别为：电磁检测法以及超声波检测法。在实际检测的时候，应将两种方法相结合运用，以准确找出导致石油钻杆损伤的因素，同时采用合理科学的方法准确判断出石油钻杆损伤的程度，从而保证石油勘探与开发顺利完成，使石油企业发展更加快速。