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探伤设备资料

钻杆失效分析及钻杆端区超声波探伤检测

2020-10-30


钻杆失效原因分析

钻杆刺漏、断裂多发生在钻杆端区位置。钻杆端区的失效分为3种,即裂纹、刺穿和断裂。这些失效通常是由钻杆内的腐蚀坑造成的,而腐蚀坑是由于钻杆长期在井下作业受到各种交变应力及泥浆腐蚀冲刷所形成的。钻杆端区部位处在一个内径变化区,因此腐蚀也较为严重。在钻井过程中,在点蚀坑的应力集中区诱发裂纹的产生→裂纹在交变应力的作用下扩展→迅速扩展→贯通管体→在管子圆周方向开裂导致泥浆刺漏或钻杆折断。


便携式超声波检测技术

腐蚀坑和裂纹是钻杆端区最为常见且危害最大的缺陷,利用超声波横波检测技术可以检测出裂纹和腐蚀坑的存在。一旦发现裂纹,钻杆必须报废,而腐蚀坑的大小则需要测量该点的剩余壁厚。采用横波斜探头方法对腐蚀坑和裂纹进行辨别评估。横波斜探头检测钻杆端区的总体思路:横波斜探头的探测区域要覆盖钻杆接头到管体大约 600mm的距离,包括内螺纹端90°台肩处;对钻杆端区的检测重点是对裂纹的判断;螺纹加厚消失端和管体部分是钻杆失效的高发地带,在该区域不但要辨别裂纹的存在,还要评估腐蚀坑的大小。


裂纹和腐蚀坑的辨别

腐蚀坑属于体积型缺陷,裂纹属于面积型缺陷,它们对于声波的反射规律不同。探头从裂纹的两侧都能发现反射波,且波幅变化不大;从裂纹平行扫查,反射波几乎没有,即使有也很低。腐蚀坑相对存在四个平面,因此从四个方位扫查,都能发现反射波,反射波幅相对变化较小。


从反射波形上也可以辨别:裂纹的反射波比较陡峭,起始点和回落点之间的时间间隔较长,波幅宽,一般存在多个反射波峰。当探头平移,反射波连续出现,波幅有变动。转动探头5°~10°,会出现波幅突然降低,同时出现波峰上、下错动现象。成片的腐蚀坑反射波相对较乱,表现为丛式波,前后移动探头,起始点和回落点不易分清;单个腐蚀坑起始点和回落点的时间间隔较短,波幅一般不会很高;如果腐蚀坑的一面类似平面时,其回波与裂纹回波有些相似。


腐蚀坑剩余壁厚的判别

当声波遇到不同距离的反射体时,它的声程不同,对应的水平和深度距离也不同。以扫查一个腐蚀坑为例,当探头一次扫查到腐蚀坑根部时,声束的反射能量是最大的,因此该点的反射波幅也最高;探头继续前移,波幅逐渐下降;当探头到达腐蚀坑端点位置时,声束的反射能量非常微弱,反射波幅几乎接近于零,可以判断波幅接近消失的点基本就是端点,对应的深度基本等同于剩余壁厚。用这种方法,可以快速地估算出腐蚀坑对应的剩余壁厚,直接判断出钻杆的内腐蚀状况。


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