基于金属磁记忆的钻具无损评价技术

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1、第２３卷第１１期钢铁研究学报Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１１２０１１年１１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＮｏｖｅｍｂｅｒ２０１１基于金属磁记忆的钻具无损评价技术于润桥１，徐长英２（１．南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西南昌３３００６３；２．南昌航空大学工程训练中心，江西南昌３３００６３）摘要：石油钻具在钻井作业中，要承受拉、扭、压弯等多种应力作用，同时受到泥浆的冲刷和腐蚀，服役条件十分苛刻。为了提高生产安全效率，对钻具的损伤情况和预期寿命有必要做认真检测。基于金属磁记忆检测技术，提出一种适合钻井现场使用的钻具适用性评价方法，用以评价在役钻具的使用状况，

2、检测出不能继续使用的钻具，从而有效避免井下钻具事故的发生。通过理论推导与现场试验建立了钻具磁记忆检测信号与应力水平的试验关系，用断裂力学原理建立钻具的应力强度因子模型，利用ＦＡＤ图对钻具的无损评价进行初步尝试，现场试验表明该方法对钻具的评价具有指导意义。关键词：金属磁记忆检测；应力强度因子；无损评价文献标志码：Ａ文章编号：１００１－０９６３（２０１１）１１－００５９－０４ＮｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＤｒｉｌｌｉｎｇＲｉｇＢａｓｅｄｏｎＭｅｔａｌＭａｇｎｅｔｉｃＭｅｍｏｒｙ１，ＸＵＣｈａｎｇ－ｙｉｎｇ２ＹＵＲｕｎ－ｑｉａｏ［１．ＫｅｙＬａｂｏｒ

3、ａｔｏｒｙｏｆＮｏｎ－ＤｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅＴｅｓｔ（ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ），ＮａｎｃｈａｎｇＨａｎｇｋｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００６３，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ；２．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｒａｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，ＮａｎｃｈａｎｇＨａｎｇｋｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００６３，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇｓｍｕｓｔｂｅａｒｔｅｎｓｉｌｅ，ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒｓｔｒｅｓｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ

4、，ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇｓｓｕｂｊｅｃｔｔｏｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｅｒｏｓｉｏｎｏｆｔｈｅｍｕｄ，ａｎｄｈａｖｅｖｅｒｙｈａｒｓｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓｅｒｖｉｃｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓａｆｅｔｙ，ｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｄａｍａｇｅｄａｎｄｅｘｐｅｃｔｅｄｌｉｆｅｍｕｓｔｂｅｓｅｒｉｏｕｓｌｙｔｅｓｔｅｄ．Ｆｏｒａｖｏｉｄｉｎｇｔｈｅａｃｃｉｄｅｎｔｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｔｏｏｌｓｉｎｔｈｅｗｅｌｌｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｔａｌｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｍｏｒｙｔｅｃｈｎｉ

5、ｑｕｅ，ａｎｅｖａｌｕａｔｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈ，ｗｈｉｃｈｗａｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅａｃｔｕａｌｕｓｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｔｏｏｌｓ，ｗａｓｂｒｏｕｇｈｔｏｕｔｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｕｓａｇｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｄｄｒｉｌｌａｎｄｅｘａｍｉｎｅｏｕｔｔｈｅｄｒｉｌｌｔｈａｔｃａｎｃｏｎｔｉｎｕｅｔｏｕｓｅｏｒｎｏｔ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｄｒｉｌｌｉｎｇｓｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｌａｎｄｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌｗａｓｂｕｉｌｔｕｐｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃｄｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｌｏ－ｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｓ

6、ｔｒｅｓｓｆａｃｔｏｒｍｏｄｅｌｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｏｎｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．ＴｈｅａｔｔｅｍｐｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｈｒｏｕｇｈｕｓｉｎｇｔｈｅＦＡＤｃｈａｒｔ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｆｅｒｓａｇｕｉｄａｎｃｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｍｏｒｙｔｅｓｔ；ｓｔｒｅｓｓｉｎｔｅｎｓｉｔｙｆａｃｔｏｒ；ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ在石油、天然气开采中，由于钻柱工作条件十分失效。如果在使用前

7、不检测钻具的状态，无法掌握恶劣和钻柱结构的内在原因，钻具承受拉、压、弯、其损伤程度，在钻井过程中就可能造成刺穿、断裂等扭、振动以及交变应力作用，在长期服役过程中会出事故，带来巨大经济损失。因此，ＪＡＨｏｗａｒｄ介绍现疲劳破坏，在井眼中磨损，尤其是偏磨后，其强度了一种对钻柱积累疲劳损伤及裂纹扩展进行研究的随之降低。钻杆还受到钻井液和地层流体的腐蚀而方法，并就如何确定疲劳检测及钻柱更新的周期等基金项目：教育部无损检测重点实验室项目（ＺＤ２００７２９