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        鉆桿過渡帶檢測設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用

        2018-10-31 07:10:28薛江平
        科教導刊·電子版 2018年25期
        關(guān)鍵詞:過渡帶可編程控制器鉆桿

        薛江平

        摘 要 鉆桿是石油勘探開發(fā)常用的鉆井工具,但在鉆井生產(chǎn)使用過程中,常常由于少部分鉆桿的刺漏、斷裂缺陷而造成井下事故,不僅耽誤了正常的鉆井生產(chǎn),也造成了很大的經(jīng)濟損失。研究發(fā)現(xiàn),鉆桿的過渡帶部位總是先于接頭和管體失效,是鉆桿發(fā)生問題的主要所在,因此有必要設(shè)計一種鉆桿過渡帶檢測設(shè)備,用于實現(xiàn)對鉆桿過渡帶的自動化檢測。本文介紹了一種鉆桿過渡帶檢測設(shè)備,該系統(tǒng)采用漏磁檢測原理設(shè)計,可編程控制器實現(xiàn)對檢測過程的控制,并實現(xiàn)了對檢測數(shù)據(jù)實時顯示、分析、處理和存儲等功能,提高了鉆桿過渡帶的檢測質(zhì)量和效率,改善了職工的工作環(huán)境,減輕了職工的勞動強度,取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。

        關(guān)鍵詞 鉆桿 過渡帶 漏磁檢測 可編程控制器 自動化檢測

        中圖分類號:TE921 文獻標識碼:A

        鉆桿是鉆井工程中使用數(shù)量最大的井下鉆具,但常常由于少部分鉆桿的刺漏、斷裂缺陷而造成井下事故,輕則引起泥漿循環(huán)短路而被迫起鉆,嚴重者甚至會發(fā)生整套鉆具掉井,由此導致的損失高則可達數(shù)百萬元。渤海鉆井每年鉆井達千口以上,鉆桿的質(zhì)量若不能保證,就會大大增加生產(chǎn)成本。

        鉆桿的過渡帶部位,由于其內(nèi)徑和壁厚的變化,導致高壓高速泥漿在此處易發(fā)生渦流現(xiàn)象,導致對該處管體的加重腐蝕,加之鉆桿管體承受的扭轉(zhuǎn)拉伸力也在此處形成應(yīng)力集中,因此鉆桿的過渡帶部位總是先于接頭和管體失效。

        目前管具公司鉆桿漏磁檢測設(shè)備只能對管體進行自動檢測探傷,而對鉆桿接頭兩側(cè)過渡帶范圍有很大的盲區(qū),無法有效判別信號缺陷,因此只能采用人工探傷的方式,不僅效率低,而且容易漏檢。為確保鉆井安全生產(chǎn)和鉆桿供井及時,有必要對鉆桿過渡帶進行自動檢測技術(shù)的研究,提高鉆桿過渡帶的檢測質(zhì)量和效率。

        1鉆桿過渡帶檢測系統(tǒng)的設(shè)計

        1.1系統(tǒng)工作原理

        目前常用的管材類的無損檢測技術(shù)有:間接觀察技術(shù)、射線檢測法、渦流檢測法、超聲波檢測法、漏磁檢測法。

        相較于其他幾種無損檢測方法,漏磁檢測法具有較高的檢測可靠性,易于實現(xiàn)自動化,檢測效率高,對環(huán)境無污染等優(yōu)點,因此本系統(tǒng)采用漏磁檢測法設(shè)計。

        漏磁檢測基本原理是采用探測元件檢測漏磁場來發(fā)現(xiàn)缺陷的電磁檢測方法。利用自身攜帶的磁鐵,在管壁圓周上產(chǎn)生一個縱向磁回路場。如果管內(nèi)壁或外壁有缺陷,磁通路變窄,磁力線發(fā)生變形,部分磁力線將穿出管壁產(chǎn)生漏磁。漏磁場被位于兩磁極之間的、緊貼管壁的探頭檢測到,并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)信號,這些信號經(jīng)濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理后被記錄到檢測器上的存儲器中,檢測完成后,再通過專用軟件對數(shù)據(jù)進行回放處理、判斷識別。

        1.2系統(tǒng)組成

        系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)包括勵磁電路、檢測面板、信號處理模塊、控制模塊等,軟件系統(tǒng)包括信號分析處理軟件、控制軟件。

        1.2.1檢測探鞋面板

        探鞋面板結(jié)構(gòu)采用三瓣式結(jié)構(gòu),每瓣上裝6片探鞋,每排3片,前后兩排交錯分布,抱合時,三瓣向中心合攏形成一個圓形,確保了對管體的360案哺牽蘼┘烀でL叫目喜捎悶卓刂???

        1.2.2數(shù)據(jù)采集卡

        系統(tǒng)采用USB接口的數(shù)據(jù)采集卡,通過對輸入的32通道信號進行處理、采集,將模擬輸入信號轉(zhuǎn)化成計算機可以處理的數(shù)字信號,進而將數(shù)字信號傳送給計算機;再以計算機為平臺,利用檢測軟件對信號進行處理、定性定量分析,內(nèi)外傷識別、波形顯示、打印、存儲等處理。

        1.2.3檢測系統(tǒng)的自動控制

        控制系統(tǒng)采用Siemens公司的S7-200系列PLC,通過光電開關(guān)檢測檢測鉆桿的端區(qū)位置,反饋給PLC, PLC給執(zhí)行機構(gòu)電磁閥發(fā)信號,電磁閥控制氣缸動作,從而控制探鞋組的開合,實現(xiàn)檢測過程。

        1.2.4數(shù)據(jù)分析處理軟件

        數(shù)據(jù)分析處理軟件主要實現(xiàn)的功能有控制信號的輸出及輸入、各相關(guān)參數(shù)的手動及自動設(shè)置、通道測試、數(shù)據(jù)采集分析、其中包括數(shù)據(jù)的實時接收、處理、圖形化顯示、數(shù)據(jù)的存儲、分析、自動標定、檢測波形的打印,使用VC++ 6.0開發(fā)。

        1.2.5系統(tǒng)控制軟件

        控制系統(tǒng)采用Siemens公司的S7-200系列PLC,控制軟件采用STEP 7進行開發(fā)。

        2過渡帶檢測系統(tǒng)應(yīng)用情況

        過渡帶檢測設(shè)備投入使用以來,產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟和社會效益。

        (1)大幅減少了鉆井隊因鉆桿過渡帶刺漏造成的井下事故。鉆桿過渡帶檢測設(shè)備應(yīng)用,提高了供井鉆具整體質(zhì)量,鉆桿過渡帶檢測設(shè)備的投產(chǎn)使用以來,年均檢測鉆桿50000多根,鉆桿在井使用發(fā)生由于過渡帶刺漏造成的事故大大減少。

        (2)公司組織人員對之前判斷為疑似有缺陷鉆桿5000余根鉆桿重新進行鉆桿過渡帶檢測,并據(jù)此進行了綜合評價分級,使其中2600多根被誤判的鉆桿得到準確檢測,并重新得到了有效利用,節(jié)約了大量鉆具購置費用。

        3結(jié)束語

        鉆桿過渡帶檢測設(shè)備的設(shè)計和投產(chǎn)使用,實現(xiàn)了對鉆桿過渡帶自動化檢測的目的,實現(xiàn)了鉆桿過渡帶缺陷的量化分析,準確對鉆桿過渡帶部位服役狀態(tài)作出評估,為鉆桿綜合分級提供依據(jù),檢測過程滿足安全、環(huán)保、高效的要求。

        鉆桿過渡帶檢測設(shè)備的使用,減輕了員工的勞動強度,改善了職工的勞動環(huán)境,更重要的是,確保了鉆桿的整體檢測質(zhì)量,將鉆桿合理分級和使用,不但可延長鉆具的正常使用壽命,還能有效保證下井鉆桿的質(zhì)量,降低井下事故的發(fā)生率,給鉆井生產(chǎn)帶來不可估量的社會效益。

        參考文獻

        [1] 張云龍,巴魯軍,王玉奎.鉆桿檢測設(shè)備的改進與使用[J].石油礦場機械,2003(02).

        [2] 張云龍,巴魯軍,王玉奎.鉆桿檢測設(shè)備的國產(chǎn)化改造[J].鋼管,2004(01).

        [3] 王趁強,檀驚濤,杜平,吳鋒等.無損檢測技術(shù)在鉆桿檢測中的應(yīng)用[J].無損探傷,2010(01).

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