抽油杆现场无损检测技术应用

　　1　概述

　　有杆抽油是世界石油工业传统的采油方式,也是迄今在采油工程中一直占主导地位的人工举升方式。在我国各油田的生产井中大约有百分之八十是使用有杆抽油技术。抽油杆是有杆抽油设备的重要部件,抽油杆柱是由数十根或数百根油杆通过接箍连接而成。在采油过程中,抽油杆柱承受不对称循环载荷的作用,工作介质为井液(原油和矿层水),而许多抽油井的井液含有腐蚀介质。在使用一段时间以后,将会因疲劳产生裂纹。若不能及时发现这些裂纹,将会发生抽油杆在井下断裂的事故,造成巨大经济损失,甚至会造成整口油井报废。因此,对抽油杆的防范检测措施是很必要的[1]。较常用的防范措施是将现役抽油杆定期全部拉回检测站,用人工查看的方法检查抽油杆的缺陷,这样既不经济,更不科学,还要浪费很长时间。

　　本文阐述的抽油杆现场无损检测系统实质就是利用漏磁检测原理,对抽油杆表面及内部的裂纹、腐蚀坑及磨损等缺陷进行计算机化无损检测,它能在抽油杆起下作业的同时进行现场检测,并对检测结果进行自动存储,为旧抽油杆分级使用或报废提供科学依据。

　　2　抽油杆现场无损检测技术

　　2.1　无损检测装置探伤原理

　　现有对抽油杆的无损检测主要有射线、光学、超声波、磁粉及电磁检测五种方法,而其中最适合于大规模连续自动化检测的方法是电磁检测法[2]。电磁检测法又分为涡流法和漏磁法。在涡流法的应用过程中人们逐渐发现该方法存在两个主要弱点:一是高频交变的涡流会在被检物表面产生“趋肤效应”,受其影响,缺陷信号的幅值通常不能正确反映缺陷的大小;二是由于高频信号的存在,使信号在传输、处理过程中易受干扰,常导致误判。

　　漏磁法(Leakage field)克服了以上两条缺点,正逐步受到业内人士普遍关注,特别是抽油杆绝大多数由导磁性良好的高碳钢制成,很适合利用漏磁法检测。漏磁法(LF)的检测原理[3]是:在抽油杆的被检测段被外加磁场磁化至饱和后,若在这一被检测段存在缺陷,则在这一缺陷附近材料局部的磁阻增加而使该处的磁导降低,其结果是在缺陷附近将产生一个扩散的漏磁场。在漏磁场处用磁敏元件就可以将该漏磁场检测出来,进而根据检测到的信号波形判断抽油杆上缺陷的类型。

　　2.2　无损检测装置系统组成

　　为满足现场检测的要求,根据条件设计的抽油杆现场无损检测装置系统框图如图1所示。该检测装置由传感器及磁化装置、信号调理、A/D转换、笔记本电脑和测试软件等组成,其中传感器及磁化装置(该设计结构图如图2所示)由接线盒、外壳、探头、抽油杆、定心随动机构和法兰盘等组成。