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        石油鉆具螺紋磁粉探傷及缺陷分析

        2014-08-15 00:51:32戈海峰中石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司江蘇泰州225300
        化工管理 2014年14期
        關(guān)鍵詞:磁粉磁化鉆具

        戈海峰(中石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司 江蘇 泰州225300)

        前言

        石油鉆具通常指石油開采工作中采用的專業(yè)工具,主要構(gòu)件為物理學(xué)性能很強的無縫鋼管,具有承受疲勞、磨損、交變荷載等優(yōu)點[1]。此外,石油鉆具還包含六方鉆桿、鉆頭、鉆鋌、鉆桿、減震器、穩(wěn)定器等構(gòu)件。井下工作時石油鉆具運動狀態(tài)極為復(fù)雜,其螺紋部位極易因長期拉力和扭力作用出現(xiàn)裂紋,以致發(fā)生斷裂事故。因此,需及時采用磁粉探傷技術(shù)檢測石油鉆具,磁粉探傷是一種無損檢測方法,具有靈敏度高、操作方便等優(yōu)點,能迅速有效的檢測石油鉆具螺紋部位裂紋,并顯示出其缺陷,從而有效避免發(fā)生危險事故,優(yōu)化鉆具生產(chǎn)效率。

        一、石油鉆具螺紋檢測方法和流程

        1.石油鉆具螺紋檢測方法

        石油鉆具螺紋檢測方法主要有兩種,即紫外燈方法、磁化方法,具體為:(1)紫外燈方法。對石油鉆具檢測而言,紫外燈具有關(guān)鍵作用,為保證檢測效果,紫外燈具中心波長應(yīng)為365nm,波長要求為320~400nm。此外,檢測石油鉆具時,紫外燈紫外線和濾光片表面的距離應(yīng)為380nm,紫外線輻照度保持在超過1000u w/cm2。(2)磁化方法。石油鉆具材質(zhì)通常為具有抗磁性的合金鋼或低合金鋼,隨著鉆具制造技術(shù)的發(fā)展,鉆具制造中逐漸應(yīng)用硅、欽、錳等元素,但由于石油鉆具長期在井下工作,不斷重復(fù)由地底深處向上提升的運動,所以會出現(xiàn)磁化效應(yīng),并使鉆具帶有一定剩磁。此外,由于石油鉆具長度不等,多為幾米到十幾米,所以磁化石油鉆具時,界限通常為0.8T,檢測超過0.8T的鉆具部位,直接噴灑磁懸液;檢測不超過0.8T的鉆具部位,經(jīng)直流線圈磁化局部,最佳磁化時間為3s。石油鉆具磁化檢測采用的磁懸液由10L煤油和8g熒光磁粉配置而成,這是細致、復(fù)雜的工作,為保證磁懸液質(zhì)量,必須嚴格選擇密度小、流動性好、磁導(dǎo)率高等的熒光磁粉,選擇的煤油必須無毒、無臭味、閃光點高、粘度低。

        2.石油鉆具螺紋檢測流程

        為保證石油鉆具螺紋檢測效果,螺紋檢測通常有以下流程:(1)檢測前,清潔石油鉆具,用角磨機打舊螺紋,將銹蝕、泥漿等去除,使螺紋表面恢復(fù)金屬色。(2)嚴格按照上述磁化方法磁化石油鉆具。(3)搖均勻磁懸液,并將配置好的磁懸液以霧狀方式緩慢的噴灑于螺紋周圍,若鉆具多,為避免磁粉沉淀導(dǎo)致漏檢,每噴灑10件螺紋需搖晃磁懸液1次。(4)使用紫外燈仔細觀察石油鉆具螺紋部位,尤其是根部,最佳燈距為不超過100mm??捎?~10倍放大反光鏡對母螺紋進行觀察,而且使用紫外燈時,為避免燒傷皮膚和眼睛,嚴禁紫外光照射皮膚和臉部。(5)判斷鉆具螺紋是否正常的標準為磁痕,若螺紋在紫外線照射下呈紫色,說明無裂紋,若呈鋸齒狀黃綠色熒光亮線,說明有疲勞裂紋。(6)石油鉆具檢測若發(fā)現(xiàn)缺陷,處理原則為切除疲勞裂紋以及通過車床修復(fù),可用砂輪機打磨疲勞裂紋不超過30mm的鉆具螺紋。

        二、石油鉆具螺紋疲勞裂紋原因

        石油鉆具失效的主要形式是螺紋疲勞斷裂,所占比例為零件斷裂80%。石油鉆具螺紋根部等受力集中部位常出現(xiàn)疲勞裂紋,也是易發(fā)生斷裂的部位,而產(chǎn)生疲勞裂紋的原因有:石油鉆具長期受各種力互相影響導(dǎo)致受力集中;工作人員未嚴格按照操作程序操作,以致石油鉆具受力位置轉(zhuǎn)移,加重螺紋部位承受力。一般情況下,石油鉆具螺紋裂紋為鋸齒狀,長度約110m,其金屬承受交變應(yīng)力和斷裂循環(huán)周次密切相關(guān),裂紋深度與長度呈正比。

        三、石油鉆具螺紋磁粉探傷的重要意義及缺陷

        1.重要意義

        國家核心競爭力的重要表現(xiàn)之一是石油開采,雖然我國石油開發(fā)技術(shù)不斷進步,現(xiàn)階段采用的石油鉆具大多從國內(nèi)引進。但由于現(xiàn)在在塔河工區(qū)所鉆探的探井、開發(fā)井均為超深井,對鉆具提出了更高的要求,,部分企業(yè)往往在石油鉆具各項規(guī)格全不符合時才淘汰,但淘汰前需對還在使用的石油鉆具進行熒光磁粉探傷,這不僅增加了石油鉆具檢測難度,也促進了石油鉆具螺紋熒光磁粉探傷技術(shù)的改進。未應(yīng)用石油鉆具螺紋熒光磁粉探傷技術(shù)前,國內(nèi)每年都有很多石油鉆具螺紋在井下工作時發(fā)生斷裂,不僅導(dǎo)致危險事故發(fā)生,還給國家造成了巨大的經(jīng)濟損失。應(yīng)用石油鉆具螺紋熒光磁粉探傷技術(shù)后,我國每年都對很多石油鉆具進行探傷檢測,有效避免了因鉆具斷裂導(dǎo)致的安全事故和經(jīng)濟損失[2]。例如,2005年某鉆井企業(yè)應(yīng)用熒光磁粉檢測石油鉆具螺紋,及時發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)鉆具存在的疲勞裂紋,避免了鉆具螺紋斷裂可能引起的上百起事故隱患,并挽回了上百萬的國家經(jīng)濟損失,確保了石油鉆井安全生產(chǎn)。

        2.缺陷

        目前,石油鉆具螺紋熒光磁粉探傷存在諸多問題,即:(1)檢測程序復(fù)雜。螺紋熒光磁粉探傷步驟多且復(fù)雜,工作人員必須具備豐富經(jīng)驗和操作技能,才能熟練操作,例如紫外燈,若操作失誤,可能嚴重影響工作人員身心健康。(2)檢測裝置體積過大。檢測裝備大會增加重量,不便于隨身攜帶和鉆井操作,且極易消耗體力,給鉆井工作效率造成一定影響。(3)具有局限性。石油鉆具螺紋熒光磁粉探傷只能在鉆井工作完成后進行,增加了工作程度和石油開采時間,嚴重浪費人力、物力。

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對于石油鉆具螺紋磁粉探傷缺陷,我國已針對性的進行改進,例如某探傷設(shè)備企業(yè),工作人員研制出了鉆具螺紋的漏磁檢測設(shè)備,該裝置采用霍爾元件采集信號,可以直接在工控機上顯示記錄,有效提高了工作人員工作效率和安全生產(chǎn)。

        小結(jié)

        總之,在井下工作中,石油鉆具是必不可少的專業(yè)工具,具有成本高、進價高等特點。所以,石油企業(yè)應(yīng)加強養(yǎng)護石油鉆具,尤其是螺紋,并通過不斷改進熒光磁粉探傷技術(shù),有效檢測螺紋應(yīng)力集中及易產(chǎn)生疲勞裂紋的部位,從而消除井下工作事故隱患,確保石油開采工作順利進行,切實提高石油企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。

        [1]張哲,呂姍,張立民等.油井管接箍表面磁粉探傷分析[J].科技傳播,2013(04):178-223.

        [2]劉啟文.石油鉆具缺陷的磁記憶檢測試驗研究[J].科技資訊,2013(14):63.

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