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測井用特殊工具檢測方法探討
閱讀：1844 發布時間：2011-2-16
在測井過程中，常常使用打撈工具及水平井工具（如圖1），常見的有卡瓦打撈筒、轉換短接、打撈矛等。因為它們在作業過程中，需要承載一定的重量，且經常由于磨損、夾持等原因，容易在螺紋連接等部位（圖2）產生裂紋類缺陷，因此必須進行無損探傷。對于水平井工具的探傷，主要采用超聲波和磁粉檢測。
圖1 打撈工具 圖2 螺紋連接部位
1、超聲波檢測法
1.1 檢測方法分析
1.1.1 橫波檢測法
水平井工具管體主要產生的缺陷是垂直于管軸線的徑向缺陷（也稱橫向缺陷），可采用直接接觸法進行檢測。如要檢測縱向缺陷，也可采用周向檢測法。采用接觸法探傷小口徑工具時，由于其管徑小、曲率大，常規橫波斜探頭與管材接觸面小、耦合不良，會造成波束擴散，靈敏度低。為了改善耦合條件，常將探頭有機玻璃斜鍥加工成與管材表面相吻合的曲面。
對于管體內、外橫向缺陷，一般利用超聲橫波法進行軸向掃查探測。由于水平井工具內部結構有臺階等，回波情況較為復雜、探傷時需結合具體結構來進行缺陷波的判斷。
1.1.2 縱波檢測法
當檢測試件螺紋部分時，縱波探頭從螺紋端部發射縱波，當超聲波遇到缺陷時，就會有缺陷回波產生，通過觀察回波，可以判斷缺陷的位置，見圖3。
圖3 螺紋端缺陷回撥
對于水平井工具的內螺紋端和外螺紋端。因為具有一定的錐度，可采用縱波小角度探頭進行探傷；當螺紋端面較小，不適宜采用縱波直探頭時，可采用超聲橫波斜探頭在外表進行檢測。
1.2 檢測裝置
（1）超聲波探傷儀：選用數字型超聲波探傷儀。
（2）探頭：使用小角度縱波直探頭對螺紋端部進行檢測，采用橫波斜探頭對管體進行檢測。
（3）對比試塊：鉆具螺紋區域對比試塊采用1.0mm深度的刻槽。
（4）耦合劑：要求耦合劑的聲阻抗高，耦合效果好，本方法采用機油或水作為實驗用耦合劑。
（5）標準：采用的標準有SY/T 5068-2000、SY/T 5147-2000、SY/T 5069-2000、JB/T 4730-2005等。
1.3 掃描速度和靈敏度調節
采用縱波端面探傷時，用深度調節法按深度1:1進行調節。使用對比試塊上的刻槽，找到刻槽回波后，達到屏幕的80%作為基準，探傷時在此基準上提高6dB作為掃查靈敏度。采用橫波斜探頭對管體進行檢測時，則按JB/T4730—2005標準中規定調節。
1.4 檢測應用
在具體現場檢測中，采用的是USM 35X型數字超聲波探傷儀，探頭為5P 9×12 6°小角度探頭和2.5P 13×13 K2橫波斜探頭，鉆具螺紋區域對比試塊：1.0mm深度刻槽，耦合劑為纖維素。按標準規定，對39支打撈工具和水平井工具進行檢測，檢測發現了螺紋根部的裂紋缺陷。
2、磁粉檢測法
對于打撈工具及水平井的管體和外螺紋端的裂紋及近表面缺陷，可用濕熒光粉法進行檢測。在實際檢測過程中，采用了便攜式磁軛，型號為CJZ-212E，用熒光磁粉進行外表面管體和外螺紋端的檢測，具體操作按JB/T4730-2005進行。檢測結果表明，能夠檢出管體外表面和螺紋部位細微的裂紋。
3、結論
（1）采用超聲縱波端面檢測法和橫波檢測法，對測井用特殊工具的螺紋端和管體缺陷進行檢測，檢測靈敏度較高，能夠發現細小的裂紋類缺陷，保證了測井工具的安全使用。
（2）對于內部結構較為復雜的工具，回波較為復雜。需結合工具的結構情況，判斷回波是否為缺陷波。
（3）把超聲波檢測法和磁粉檢測法結合使用，可以更全面地對工具外部裂紋型缺陷情況進行分析和判斷。