摘要：钻杆在工作中,要受到不同种类较大的载荷,在这些复杂载荷的作用下,钻杆会产生不同程度的应力集中,而导致微裂纹等缺陷的产生,进而钻杆可能会发生断裂、刺漏等问题,严重影响钻井的正常作业。为了检测钻杆内的应力集中程度能否达到安全使用的标准,课题组基于磁记忆检测方法和Visual Basic及Matlab等软件开发平台,设计出了一套钻杆检测系统,其中钻杆检测装置可方便移动、稳定检测;钻杆检测软件可控制数据采集、分析数据、判断钻杆的安全状态以及输出钻杆的检测结果报告等。采用该检测系统检测使用过的钻杆,检测结果表明,结合钻杆检测装置和检测软件可为钻杆的应力集中提供高效、便利的检测手段,有利于推广磁记忆检测这一先进技术在钻杆检测方面的应用。

摘要：在石油钻井中,需要对套管和钻杆磨损进行检测,以确定其磨损量,而常规测量工具结构较小,因此难以满足现场使用要求。在综合考虑接触式测量和非接触式测量优缺点的基础上,设计出一种新型钻杆接头磨损检测装置。该装置主要由机械、电子和计算机3部分组成,它利用卡具夹持钻杆接头外表面,当钻杆接头直径不同时,位移传感器探头的压缩量也不同,将此信号输出给显示仪表,然后显示输出。应用表明,该装置测量误差小于50μm,操作方便,可满足现场使用需要。

摘要：针对现有环空带压井监测系统监测参数单一且不能进行原因分析及泄漏位置诊断的问题,研制了多参数环空带压地面监测诊断系统。该系统包括环空压力和温度监测、液位监测、气体组分分析以及自动泄压/恢复模块。在分析环空带压原因的基础上,提出利用环空保护液位置判断油管泄漏位置的方法,实现了在地面对井下泄漏位置的检测。对系统进行的地面综合试验结果表明,整套系统设计合理、可靠性高,实现了基于动态监测的环空带压原因诊断与泄漏位置判断。研究结果为生产井的完整性管理、修井及安全生产提供了技术支持。

摘要：为准确掌握高压三通管件在不同工况下管内多相流的流动规律以及冲蚀磨损破坏情况,在高压管汇材料冲蚀磨损试验的基础上,应用计算流体力学方法及FLUNT软件建立了适合于水力压裂工况的液固两相流数学模型及冲蚀计算模型,得到了在不同流动方式下,三通管件内液相及固体粒子的流动规律以及三通管件冲蚀磨损的分布规律,研究结果可以为油气田高压管汇的设计、制造、重点部位的监测等安全防护技术提供参考依据。

摘要：深水作业中油管柱内、外壁存在较大环境温差,研究不同温度环境、钢级、尺寸油管柱的热变形更具有应用价值和实际意义。在综合考虑国内外现有的研究热变形的试验装置的基础上,设计了一种测试不同温差、尺寸和材质的油管柱热变形测试装置。论述了该装置的整体构成、基本工作原理及主要技术参数。该装置能够在不同温度条件下对不同钢级、不同尺寸的油管柱进行热变形的有效模拟,能够实时检测温度、油管柱热变形量等试验数据。应用表明,该装置工作平稳,振动小,试验效果良好。

摘要：钻杆在服役过程中承受着苛刻的工作环境和复杂的交变载荷,这些易导致钻杆的疲劳失效。在定向钻井中,累积疲劳是钻杆发生故障的常见形式。传统理论认为,钻杆疲劳破坏的主要原因是由于钻杆在弯曲井眼中旋转时发生周期性交变弯曲应力所致。在前人研究的基础上,分析了钻杆在交变弯曲应力和拉应力共同作用下的交变应力状态,并基于损伤容限设计的假设,结合Paris疲劳裂纹扩展模型和Miner累积损伤理论,提出了一种基于疲劳裂纹扩展的钻杆累积疲劳程度预测方法,并给出了算例,指出该预测方法在钻杆管理方面的作用。

摘要：水力压裂施工时,携砂液中的高流速、高强度支撑剂颗粒会对地面高压管汇的内壁产生一定的冲蚀磨损,其中弯管的冲蚀磨损尤其严重。为准确掌握在不同工况下高压管汇内多相流的流动规律以及冲蚀磨损的具体分布情况,在高压管汇材料冲蚀磨损试验的基础上,应用计算流体力学方法及ANSYS-FLUNT软件建立了适合水力压裂工况的固液两相流数学模型,得到了高压管汇弯管内液相及固体粒子的流动规律、压力变化规律以及冲蚀磨损的分布规律,并与现场回收的失效样品进行了对比验证。研究结果可以为高压管汇的设计制造、重点部位的监测等安全防护技术提供参考。

摘要：钻井作业过程中频发的钻柱接头螺纹断裂事故严重影响了油气资源的勘探开发进程。为了解决此问题,总结了钻柱结构特点及工况,分析了常规无损检测技术的不足,挑选出了能够在起钻作业过程中实现钻柱啮合螺纹损伤状况监测的金属磁记忆检测技术;利用自行设计的井口钻柱检测装置,在中国南海某平台完成了钻柱监测试验,监测了钻柱啮合螺纹磁记忆信号,提取了磁记忆信号梯度信号,并利用基于大数据统计的螺纹应力集中评判标准,评价了啮合螺纹应力集中状况。试验结果显示,磁记忆检测技术能够准确检测啮合螺纹应力集中状况,为防止钻柱啮合螺纹断裂事故的发生提供了安全有效的技术手段。

摘要：通过分析压力传感器和FBG传感器的结构,针对金属磁记忆传感器自身特点,结合井下作业要求,提出了金属磁记忆传感器的封装设计原则;根据该原则,设计出了一种金属磁记忆传感器的封装结构,并对其进行了有限元模拟分析;对封装后的金属磁记忆传感器实物进行了室内压力试验研究,确定了该设计的可靠性。

摘要：钻井作业过程中频发的钻柱断裂事故严重影响了油气资源的勘探开发进程。为解决此问题,本文拟将金属磁记忆检测技术应用于钻具疲劳损伤检测。本文挑选典型钻具材料(35CrMo)在自行设计的疲劳试验机上开展了四点弯曲疲劳试验,借助CCD摄像机在光学显微镜下观测试样表面形貌,测量了裂纹扩展长度;同时通过基于巨磁阻原理的磁记忆高灵敏度传感器采集了疲劳过程中磁记忆信号,并提取了磁记忆信号特征参数,进行了基于磁记忆特征参数的损伤定量评估方法研究。试验结果表明:对比显微观测结果,35CrMo疲劳损伤过程磁记忆信号参数变化可以被划分为包括初始、稳定、波动及快速增长4个阶段,其中波动阶段对应微裂纹汇集及扩展;磁记忆信号峰值、梯度峰值以及梯度信号峰峰值都可以较为准确的定量评估35CrMo钢疲劳损伤严重程度。本文为磁记忆检测技术应用于钻具疲劳损伤检测提供了理论及数据支撑。