石油鉆桿漏磁檢測技術

石油鉆桿在油田鉆井工程中，是地面旋轉系統、提升系統、循環系統與鉆鋌、鉆頭連接的主要部件，通過它們達到轉盤帶動鉆頭旋轉，大鉤帶動鉆頭升降，泥漿送到井底形成循環，從而實現鉆頭破碎巖層并連續鉆進。正常鉆進時，石油鉆桿在井下要承受拉伸、壓縮、扭曲和泥漿酸化等復雜交變應力，工作條件極為惡劣，隨著工作頻率的增大，使用時間過長，將形成疲勞裂紋，嚴重腐蝕坑等，因此，石油鉆桿能否正常、安全地工作，是油田鉆井工程能否正常進行的關鍵之一，在鉆井工程生產中具有至關重要的地位。針對石油鉆桿運用漏磁檢測技術對其進行檢測，對其方法的運用進行探討，為提高石油鉆桿使用效率，掌握其質量狀況，減少鉆井事故發生，從而提高整體經濟效益具有十分積極的意義。

基本原理

石油鉆桿漏磁檢測原理是建立在鐵磁性材料的高磁導率的特性基礎上，通過測量鐵磁性材料中由于缺陷所引起的磁導率變化來檢測在役石油鉆桿的狀況。石油鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場的作用下被磁化，當無缺陷時，磁力線絕大部分通過鐵磁性材料，此時在材料內部磁力線分布均勻；當有缺陷時，由于材料中缺陷的磁導率比鐵磁性材料本身小，致使磁力線發生彎曲，并具有一部分磁力線泄漏出材料表面，通過檢測該泄漏磁場，就能有效地檢測出缺陷的存在，從而檢測分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。

磁化方法

1、磁化方式選擇：常見的磁化方式有：交流磁化、直流磁化、交直流混合磁化。

交流磁化：由于“趨膚效應”的影響，檢測深度將隨著磁化電流的頻率上升而呈指數曲線下降，并且大功率高頻交流電源較難獲得，同時考慮到石油鉆桿大多為厚壁管，有一定的檢測深度要求，因此，這種磁化方式一般場合較少使用。

直流磁化：該方式檢測深度較深，信號處理簡單，并且，大功率直流電源較容易獲得。

交直流混合磁化：這種磁化方式從原理上講，取了前兩種方式之長，即考慮了檢測深度又考慮了表面檢測靈敏度，為理想磁化方式。但在實際應用中，由于采用混合磁化方式后，造成勵磁檢測設備龐大，信號處理復雜，所以較少使用。

綜上所述，石油鉆桿漏磁檢測時，由于多為厚壁管，要求有一定的檢測深度，同時管體內外表面有氧化腐蝕存在，因此采用直流磁化方式較為適宜，本文介紹的石油鉆桿漏磁檢測方法，即采用直流磁化法。

2、磁化方法選擇：磁化方法通常分為兩種，即軸向磁化和徑向磁化。它們分別適用于穿過和旋轉式檢測（目前國外已有人采用組合磁化和旋轉磁化，但都比較復雜）。這里介紹一種軸向局部磁化法。

為了能清楚地說明局部磁化法原理，首先分析普通磁化方法。由于兩個磁化線圈之間存在一定距離，使得中央磁通密度較低，磁化不足，檢測結果可靠性降低。為了達到一定的可靠性，就必須加大磁化電流，確定合理的線圈距離，使兩個磁化線圈之間的鉆桿管體被充分磁化而達到磁飽和。

通過對磁場進行引導，將磁極引向中央使兩個檢測勵磁線圈的距離相對縮短，其結果就是使中央磁通密度明顯增加。因此，只需使用較小的檢測勵磁電流，就能將被檢石油鉆桿管體局部磁化并達到飽和，從而有效地提高了檢測結果的可靠性。由于降低了檢測磁化電流，使得勵磁電電源也較為簡單。

采用局部磁化法后，在同樣磁通條件下，中央磁通密度將提高23倍，有效地提高了磁化程度，提高了檢測結果的可靠性和準確性。

信號處理方法

1、直流磁化電源：輸出直流電流到檢測探頭的勵磁線圈，以產生直流磁場。對被檢石油鉆桿管體進行磁化，使其達到磁和。該電源輸出必須可調，根據不同的規格選擇最佳磁化點。

2、檢測探頭：由檢測勵磁圈和差動測量圈組成。

3、前置放大器：由于漏磁檢測探頭的測量線圈輸出零電勢極小，因此，必須對該微弱信號進行幅度放大，以便后級電路能對該信號進行各種處理。

4、濾波器：由于前置放大器的輸出信號中既包含有缺陷信號，也含有其它噪聲信號，如跳動、偏心、導電率變化、管徑變化及壁厚變化等，通過濾波器，將其中的缺陷信號選出，其它噪聲盡可能濾掉。

5、缺陷閘門：該電路作用時將濾波輸出的信號再進行處理，當有缺陷時，閘門打開；無缺陷時，閘門關閉，以提高信噪化。

整個信號處理過程中，由于沒有高頻信號存在，整個信號處理過程極其簡單，這樣有利于提高儀器的穩定性和可靠性，并將儀器體積縮小，便于現場應用。

從漏磁檢測實驗，證明該方法能方便地用于石油鉆桿的檢測，并且，該方法具有結構簡單、信號處理方便、檢測能力強、靈敏度高等優點，特別是具有定位性、客觀性和可記錄性，不僅適用于石油鉆桿的檢測，還適用于粗糙表面的管材、鋼棒等，同時，對漏磁檢測設備、檢測探頭和磁化工藝有較高要求，需要進一步研究提高，以更好體現漏磁檢測技術具有的高靈敏度和優良準確率的優越性。