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探傷設備資料

鉆桿失效分析及鉆桿端區(qū)超聲波探傷檢測

2020-10-30

鉆桿失效原因分析

鉆桿刺漏、斷裂多發(fā)生在鉆桿端區(qū)位置。鉆桿端區(qū)的失效分為3種,即裂紋、刺穿和斷裂。這些失效通常是由鉆桿內的腐蝕坑造成的,而腐蝕坑是由于鉆桿長期在井下作業(yè)受到各種交變應力及泥漿腐蝕沖刷所形成的。鉆桿端區(qū)部位處在一個內徑變化區(qū),因此腐蝕也較為嚴重。在鉆井過程中,在點蝕坑的應力集中區(qū)誘發(fā)裂紋的產生→裂紋在交變應力的作用下擴展→迅速擴展→貫通管體→在管子圓周方向開裂導致泥漿刺漏或鉆桿折斷。


便攜式超聲波檢測技術

腐蝕坑和裂紋是鉆桿端區(qū)最為常見且危害最大的缺陷,利用超聲波橫波檢測技術可以檢測出裂紋和腐蝕坑的存在。一旦發(fā)現裂紋,鉆桿必須報廢,而腐蝕坑的大小則需要測量該點的剩余壁厚。采用橫波斜探頭方法對腐蝕坑和裂紋進行辨別評估。橫波斜探頭檢測鉆桿端區(qū)的總體思路:橫波斜探頭的探測區(qū)域要覆蓋鉆桿接頭到管體大約 600mm的距離,包括內螺紋端90°臺肩處;對鉆桿端區(qū)的檢測重點是對裂紋的判斷;螺紋加厚消失端和管體部分是鉆桿失效的高發(fā)地帶,在該區(qū)域不但要辨別裂紋的存在,還要評估腐蝕坑的大小。


裂紋和腐蝕坑的辨別

腐蝕坑屬于體積型缺陷,裂紋屬于面積型缺陷,它們對于聲波的反射規(guī)律不同。探頭從裂紋的兩側都能發(fā)現反射波,且波幅變化不大;從裂紋平行掃查,反射波幾乎沒有,即使有也很低。腐蝕坑相對存在四個平面,因此從四個方位掃查,都能發(fā)現反射波,反射波幅相對變化較小。


從反射波形上也可以辨別:裂紋的反射波比較陡峭,起始點和回落點之間的時間間隔較長,波幅寬,一般存在多個反射波峰。當探頭平移,反射波連續(xù)出現,波幅有變動。轉動探頭5°~10°,會出現波幅突然降低,同時出現波峰上、下錯動現象。成片的腐蝕坑反射波相對較亂,表現為叢式波,前后移動探頭,起始點和回落點不易分清;單個腐蝕坑起始點和回落點的時間間隔較短,波幅一般不會很高;如果腐蝕坑的一面類似平面時,其回波與裂紋回波有些相似。


腐蝕坑剩余壁厚的判別

當聲波遇到不同距離的反射體時,它的聲程不同,對應的水平和深度距離也不同。以掃查一個腐蝕坑為例,當探頭一次掃查到腐蝕坑根部時,聲束的反射能量是最大的,因此該點的反射波幅也最高;探頭繼續(xù)前移,波幅逐漸下降;當探頭到達腐蝕坑端點位置時,聲束的反射能量非常微弱,反射波幅幾乎接近于零,可以判斷波幅接近消失的點基本就是端點,對應的深度基本等同于剩余壁厚。用這種方法,可以快速地估算出腐蝕坑對應的剩余壁厚,直接判斷出鉆桿的內腐蝕狀況。


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