漏磁探傷設備在油田油管桿修復檢測中的應用

中國石化勝利油田分公司孤東采油廠 彭代君

介紹了漏磁探傷設備在孤東采油廠管、桿修復檢測中的應用現狀，針對探傷檢測中存在的問題，提出了相應的對策，提高了探傷檢測效果。

一、前言

在我國石油開采中，抽油泵采油井占機械采油井的90%以上，油管和抽油桿又是抽油泵采油井所必備的。但是，油管桿的失效是造成抽油井檢泵的主要原因之一，全國每年該項經濟損失達上億元。因此，油管桿的修復循環使用是采油廠降低生產綜合成本的重要措施，提高油管桿的修復質量，可以保證油水井作業質量、延長檢泵周期、減少作業返工、降低作業費用。探傷作為油管桿修復檢測線中的一道重要工序，能準確有效檢測出油管桿內、外壁及管桿本體的制造及使用缺陷，保證油管桿的修復質量。目前工業上用的連續自動探傷方法有三種：超聲波、渦流和漏磁。探傷工藝中，超聲波探傷是利用機械波，需要用水或油作為耦合劑，檢測速度慢、操作復雜；渦流探傷則是采用高頻交變磁場，存在渦流趨膚效應，局限于對材料表面的檢測效果較好；漏磁探傷是利用電磁感應原理，檢測深度深，對被檢管材的內外表面都具有很高的靈敏度，檢測結果準確、操作簡便。由于受到嚴重的腐蝕舊管桿表面極為粗糙，徹底清除舊管桿表面上的原油也比較困難；同時，舊管桿數量大，需要比較高的探傷速度。此外探傷經驗多少、可靠性和成本也是必須考慮的因素。從上面這些條件考慮，最適合舊管桿探傷檢驗的方法應當是漏磁法。

二、漏磁探傷設備在孤東采油廠的應用

1.油管桿漏磁探傷原理

被檢測油管桿被飽和磁化時，其中磁力線被缺陷阻隔，缺陷處的磁力線發生畸變，一部分磁力線泄漏出管桿內、外表面，形成漏磁場，采用探測元件檢測漏磁場來發現缺陷的電磁檢測方法即漏磁探傷。探頭從缺陷處拾取的漏磁場經放大及轉換為數字信號后，經探傷儀器處理直觀反映到顯示器上，從探傷儀顯示缺陷信號的高低，直接判定被檢測管桿的缺陷類型與大小。

2.孤東采油廠油管桿漏磁探傷設備簡介

設備為NT-90CRL漏磁探傷系統（圖1）。總體結構分為探傷儀部分、分選儀部分和計算機部分，其中計算機部分是整個檢測設備的控制核心。探傷儀的主要部件是探頭，它由四個探芯組成，通過固定在一個可變形的四邊形支架上，利用氣壓作用構成抽油桿通過的圓形空腔，調整探頭關合，而探芯貼緊抽油桿的行為是通過彈簧來達到自由伸縮的目的。分選儀是由ECM繞組感應器組成，對硬度進行渦流檢測分選。主機由磁化、退磁、收放式傳感器、升降平臺組成。當被檢抽油桿由傳送裝置送入探傷主機時，壓輪組依次壓下，傳感器收緊，探芯緊貼被檢抽油桿表面進行探傷。當被檢測抽油桿離開探傷主機時，壓輪組依次上升，傳感器放松。整個檢測過程自動、快速、可靠。

圖1 NT-90CRL管桿漏磁探傷設備

當管桿通過由四對探頭組成的圓形空腔時，探芯伸出貼緊抽油桿外壁，通過施加一定的電磁場將管桿磁化，由于磁力線在管桿缺陷處被阻斷產生漏磁，從而使得其外壁上的傳播波形在傷痕處堆積，超過參數設定界限而引起報警。分選儀通過ECM感應出電渦流檢測抽油桿硬度，通過設定sigma參數界限，來區分硬度是否合格。通過探傷、硬度兩大信號結果將管桿分為三種類型：探傷不合格；探傷合格，但是硬度不合格；探傷及硬度檢測均合格，并且排放到相應管桿垛上。

3.油管桿漏磁探傷設備應用中存在的問題及對策

在實際應用中，影響管桿漏磁檢測質量和效率的因素如下。

（1）設備方面：探頭保養不及時不徹底；單個探頭磨損嚴重；探傷儀、分選儀電路故障。

（2）工藝方面：一是探傷時參數調整不及時或不準確。漏磁探傷設備在探傷檢測時，將抽油桿桿體磁化，通過設置不同的檢測參數對磁信號進行分析，由微機系統處理成波形直觀的表現抽油桿表面傷痕。由此得知，檢測設備參數的設置是最重要的。但是它的參數穩定性較差，影響到檢測準確性。二是存在檢測盲區。由于檢測設備本身結構的限制，距兩側桿頭15cm的范圍屬于“盲區”，造成疲勞裂紋、腐蝕凹坑、臺階偏磨不能準確檢測出來，影響修復抽油桿整體質量檢測。據此，采用了相應的對策。

（1）制訂探頭保養制度，定期定質保養。探頭每班清洗兩次，如油泥少，用工具清除；如油泥多，則將探頭拆開，用汽油徹底清洗。

（2）加強探傷前的初選。針對容易導致單個探頭磨損嚴重的情況，規定抽油桿進入探傷儀之前把腐蝕嚴重的挑出，減少探頭磨損。對歪脖抽油桿提前挑出，減少探頭撞壞率。

（3）加強操作手對檢測設備易損件的維修培訓。如：探頭在磨損時可迅速更換耐磨片或在短時間內更換探芯，對于設備電路和機械故障，組織電工和操作手一起總結、維修，比如自行焊接修復探頭信號線，提高設備的完好率。

（4）合理調整參數。根據標準采集不同規格且不同損傷情況的抽油桿，確定在何種參數下容易斷裂，在何種參數下適合多深的油井深度，然后作為樣桿，進行每次的參數校正參考。每天檢測前首先根據樣桿調整參數，每2h校正一次，作為制度執行。以此保證檢測的準確性。

（5）針對檢測盲區問題開展專項檢驗。規定對螺紋有破壞連續性的斷絲扣作報廢處理。推承面臺階磨損深度大于1.5mm以及存在裂紋、腐蝕缺陷的均予以報廢處理。

三、應用效果及建議

孤東采油廠通過采用漏磁探傷設備，實現了管桿無損檢測，并做到不同級別的管桿分級使用，提高了管桿管理水平，減少因管桿問題造成的躺井量。以每年減少100口躺井量計算，每年可節約作業費用200萬元。

另外，針對漏磁探傷檢驗抽油桿對桿端檢測存在“盲區”的問題，熒光磁粉探傷技術是解決現有抽油桿桿頭檢測盲區的一種較好的技術手段。建議推廣應用。

[1]張勇.漏磁檢測若干關鍵技術的研究[D].中國科學技術大學，2007.