采油油管高速探伤技术
采油油管高速探伤技术的研究
摘要:采油油管连接长度约1500~7000m,管壁承压20MPa以上,管子内外壁受油、泥严重污染,各类缺陷多,危害大。超声、涡流等探伤方法不适合;水压法只能检测穿透型缺陷,且速度慢、操作复杂。根据对铁磁性油管施加稳恒磁场和缺陷使通过管壁磁通发生变化,在油管表面产生漏磁场的原理,形成的采油油管高速探伤技术及探伤仪,具有检测油管内外壁裂纹,腐蚀坑点、通孔、抽油杆对内壁磨损槽和壁厚变化等缺陷的功能。其检测速度为15~50m/min;检测灵敏度D1.0mm人工通孔;检测直经50~150mm;操作简单、运行稳定和检测可靠等。 主题词:油管; 无损检测;探伤; 缺陷; 漏磁 1 前 言 采油油管具有重复作业性,再用时必须进行探伤才能保证采油井的**。由于采油井油管连接长度约1500~7000m,管壁承压20MPa以上,管子内、外壁受原油污染严重,且缺陷复杂,尤其是油管内壁缺陷多、危害大,超声、涡流等探伤方法不适合;水压法只能检测穿透型缺陷,且速度慢、操作复杂。采油油管的无损探伤一直是国内外无损检测界的难题之一。 2 油管高速探伤技术及探伤仪的组成 该技术由亥姆霍兹磁化器,大功率可调磁化电源,积分式磁敏探头阵列和微分式磁敏探头阵列,油管精密夹持、定位和驱动机构,多通道弱信号低噪声放大器,信号处理机构,计算机检测控制单元,缺陷定位标记驱动机构、喷标器以及检测流水线等八大部分组成,如图1所示。 |
Fig.1 Constructionof high speed oil pipe detector 2.1 亥姆霍兹磁化器及磁化电源 |
Fig.2 Principleof forming ultro- capacitance capacitor 超大容量电容器对电源的稳压作用类似巨型蓄水池,电网电压的瞬变干扰被吸收,而缓变干扰由净化稳压电源调整。 2.2 输送流水线和夹持定位机构 |
图3 周期性噪声的浮动电平切割法 Fig.3 Method of cut out period noise in floatinglevel 图中要保证浮动电平紧跟随周期撞击干扰的峰值,充电器和放电器的时间常数应合适选择。撞击干扰与变化磁通法检测的缺陷信号比宽度较小。而漏磁检测的缺陷信号宽度比撞击干扰小,这些由软件运算、分析后消除。 2.4 标记驱动器 3 油管高速探伤仪的检测机理 亥姆霍兹磁化器在其轴线上产生均匀磁化场,当油管以衡定速度(如40m/min)穿过检测区时,通过线圈磁化场部分的油管体被匀强磁场磁化至饱和状态。由于油管为铁磁性材料,磁力线绝大部分被聚积在油管壁内。积分探头阵列为包围油管和其外围局部空间的磁敏探头阵列,以积分运算方式对各传感器信号进行处理。当油管壁变薄、油管内外壁局部被磨损、内外壁有腐蚀坑、凹坑、通孔等缺陷时,饱和磁化的油管壁在缺陷处的磁阻变大,根据磁通量连续原理,聚积在管壁的部分磁通向外扩张,积分探头阵列包围的闭合曲线内总磁通量减少;反之,当管壁变厚时,积分闭合曲线内总磁通量增加。上述变化的磁通量转化为电信号,处理后显示缺陷位置和程度。这种检测方法称谓“变化磁通探伤法”。 4 油管高速探伤技术的特点 4.1 探伤仪体积小、重量轻、功耗低 5 检测实例 5.1 试样检测实例 |
表1 油管探伤仪对试样的检测结果 Table 1 Results of oil pipe detector detectingsamples |
磁化场 (A/m) | 检测速度 | 油管直径 | 油管壁厚 | 外壁刻槽 | 内壁刻槽 | 通孔 | 检测次数 | 外壁刻槽 | 内壁刻槽 | 通孔检出 |
12500 | 31.5 | 63.5 | 5.5 | N12.5 | N15 | D3.5 | 3 | 3 | 3 | 3 |
12500 | 31.5 | 63.5 | 5.5 | N10 | N10 | D1.5 | 3 | 3 | 3 | 3 |
12500 | 31.5 | 63.5 | 5.5 | N5 | N5 | D0.8 | 3 | 3 | 0 | 3 |
12500 | 10.2 | 63.5 | 5.5 | N5 | N10 | D1.0 | 3 | 2 | 1 | 2 |
12500 | 31.5 | 76.2 | 6.5 | N5 | N10 | D1.0 | 3 | 3 | 1 | 2 |
19700 | 31.5 | 76.2 | 6.5 | N5 | N10 | D1.0 | 3 | 3 | 3 | 3 |
19700 | 45 | 76.2 | 6.5 | N5 | N10 | D0.8 | 3 | 3 | 3 | 3 |
表1说明高速度和饱和磁化既是变化磁通法和漏磁法的特点,也是探伤仪运行的关键条件。 5.2 现场检测实例 |