鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)是(shi)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)柱(zhu)的基(ji)本組成部分，其(qi)主要(yao)作用是(shi)傳遞轉矩和輸送鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)液，鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)在服(fu)役的過(guo)程(cheng)中承受著(zhu)拉(la)、壓、扭(niu)、彎(wan)曲等各種復雜的交變應力載荷，同時鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)液、鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)泥漿中溶解的O2、CO2和H2S等腐(fu)蝕(shi)介(jie)質及地層的氧化(hua)物等介(jie)質會(hui)嚴重腐(fu)蝕(shi)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)，受應力載荷以(yi)及化(hua)學腐(fu)蝕(shi)后的鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)非常容易失(shi)效(xiao)，進而(er)導致(zhi)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)事故發(fa)生。2004年(nian)9月，中國石油(you)(you)(you)集團石油(you)(you)(you)管(guan)工程(cheng)技(ji)術研究院主持召開(kai)了第(di)二屆全國油(you)(you)(you)井(jing)管(guan)會(hui)議，初步統計(ji)油(you)(you)(you)田鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具失(shi)效(xiao)數量是(shi)每年(nian)1000例左(zuo)右(you)，而(er)其(qi)中鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)失(shi)效(xiao)占據(ju)了鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具總失(shi)效(xiao)事故的50％～60％。現場(chang)調查(cha)表(biao)明(ming)，國外14％以(yi)上的油(you)(you)(you)氣井(jing)都(dou)發(fa)生過(guo)不同程(cheng)度的鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)柱(zhu)井(jing)下斷裂事故。
鉆(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)服(fu)役時(shi)(shi)處(chu)于井底，而(er)井底工況復雜，一般鉆(zhan)(zhan)(zhan)井深度(du)都在(zai)幾千米(mi)以(yi)上(shang)，使(shi)得(de)鉆(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)在(zai)役檢(jian)測(ce)(ce)變(bian)得(de)極其困難。而(er)鉆(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)的(de)檢(jian)測(ce)(ce)又非(fei)常重要，尤其對于已經(jing)服(fu)役一定時(shi)(shi)間的(de)鉆(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)，其合(he)理報廢對于鉆(zhan)(zhan)(zhan)柱事(shi)故的(de)預(yu)防具有(you)極大的(de)實(shi)際工程(cheng)意義。鉆(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)無(wu)損(sun)(sun)檢(jian)測(ce)(ce)是(shi)鉆(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)檢(jian)測(ce)(ce)實(shi)際有(you)效的(de)方法，及時(shi)(shi)對鉆(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)缺(que)陷(xian)進行檢(jian)測(ce)(ce)，不(bu)僅能(neng)夠減少鉆(zhan)(zhan)(zhan)井事(shi)故，還能(neng)延長(chang)鉆(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)使(shi)用壽(shou)命。此(ci)外，加強我(wo)國油田在(zai)役鉆(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)無(wu)損(sun)(sun)檢(jian)測(ce)(ce)，還可以(yi)降低(di)鉆(zhan)(zhan)(zhan)井風險，提高(gao)經(jing)濟(ji)效益(yi)，促進我(wo)國石油戰略的(de)長(chang)遠可持續發展。
鉆桿使用(yong)(yong)(yong)一段時間(jian)后，在桿體和接(jie)頭處極可能出(chu)現腐蝕、裂紋和穿孔等，這會(hui)導致(zhi)嚴重的(de)安全(quan)事故并造(zao)成(cheng)巨大的(de)經濟損失。因此，鉆桿在使用(yong)(yong)(yong)一段時間(jian)后必須(xu)進(jin)(jin)行(xing)質量檢測與修復才能繼(ji)續投入使用(yong)(yong)(yong)。傳統的(de)鉆桿質量檢測和分級工(gong)藝普遍是采用(yong)(yong)(yong)手工(gong)方(fang)式完成(cheng)的(de)。鉆桿從井(jing)場回收至檢測修復中心，首先采用(yong)(yong)(yong)手動超(chao)聲儀(yi)對鉆桿桿體進(jin)(jin)行(xing)局部抽檢，然后利用(yong)(yong)(yong)千分尺(chi)和游(you)標卡尺(chi)對鉆桿接(jie)頭形位尺(chi)寸進(jin)(jin)行(xing)取點測量，最后根據檢測數據和分級標準，利用(yong)(yong)(yong)抓管機對
鉆桿逐(zhu)根(gen)挑揀分(fen)級(ji)(ji)(ji)。手工檢(jian)測分(fen)級(ji)(ji)(ji)效(xiao)率低(di)，并且檢(jian)測結果(guo)易(yi)受人為因素影響，已(yi)不適應回(hui)收鉆桿的質量(liang)檢(jian)測要(yao)(yao)求。因此，建立自動(dong)化高(gao)效(xiao)檢(jian)測分(fen)級(ji)(ji)(ji)生產線，對鉆桿的質量(liang)檢(jian)測和分(fen)級(ji)(ji)(ji)管理十分(fen)必要(yao)(yao)。
一(yi)、檢測(ce)分(fen)級工藝
根據(ju)(ju)鉆(zhan)桿(gan)(gan)質量(liang)檢測(ce)(ce)(ce)、分(fen)級(ji)管(guan)理(li)與修復(fu)的(de)相(xiang)關標準和現場(chang)要求，回收鉆(zhan)桿(gan)(gan)檢測(ce)(ce)(ce)分(fen)級(ji)工(gong)(gong)藝流程(cheng)如圖7-1所示。舊(jiu)鉆(zhan)桿(gan)(gan)從井場(chang)回收至管(guan)子站后(hou)(hou)，首先經過(guo)彎曲矯直、清洗等(deng)檢測(ce)(ce)(ce)預處(chu)理(li)，然后(hou)(hou)依(yi)次經過(guo)材質分(fen)析、漏磁超聲桿(gan)(gan)體復(fu)合檢測(ce)(ce)(ce)、接頭形(xing)位(wei)尺寸自(zi)動(dong)化測(ce)(ce)(ce)量(liang)、內壁(bi)復(fu)檢和加厚帶復(fu)檢等(deng)工(gong)(gong)藝過(guo)程(cheng)，最后(hou)(hou)根據(ju)(ju)鉆(zhan)桿(gan)(gan)質量(liang)狀況進(jin)行評價分(fen)級(ji)和修復(fu)處(chu)理(li)。
鉆桿(gan)不僅具有連接螺(luo)紋(wen)、密封(feng)臺面和加厚帶(dai)等復雜結構，而且尺(chi)寸(cun)較大（長度約10m），這為實現(xian)自(zi)動化檢測分級(ji)帶(dai)來了困難。以鉆桿(gan)的(de)結構特點和檢測工藝要求為基(ji)礎，采用一種基(ji)于鉆桿(gan)螺(luo)旋前進的(de)漏磁(ci)超聲(sheng)復合桿(gan)體無損檢測方法(fa)和基(ji)于激光測量的(de)鉆桿(gan)接頭形位尺(chi)寸(cun)測量原(yuan)理(li)，來替代傳統的(de)手工方式。檢測分級(ji)系統布(bu)局如圖(tu)7-2所示(shi)。
整個系(xi)統(tong)由漏磁桿體檢(jian)測設備(bei)(bei)、超聲(sheng)桿體檢(jian)測設備(bei)(bei)、形(xing)位尺寸測量設備(bei)(bei)、翻(fan)料(liao)裝備(bei)(bei)、V形(xing)輪直行傳(chuan)輸輥(gun)道、V形(xing)輪螺旋(xuan)傳(chuan)輸輥(gun)道、待檢(jian)料(liao)架(jia)、復檢(jian)料(liao)架(jia)、成品料(liao)架(jia)等部分組成，并布置有大(da)量物(wu)料(liao)傳(chuan)感器。
漏磁與(yu)超(chao)聲復合(he)檢(jian)測是目前應用(yong)最為廣(guang)泛的復合(he)檢(jian)測方法。漏磁檢(jian)測方法對鉆桿內(nei)表面缺(que)陷(xian)具(ju)有很好的適應性，而超(chao)聲波對內(nei)部缺(que)陷(xian)具(ju)有更強的探測能力。
鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)接頭(tou)承擔著鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)之間傳遞(di)轉矩與(yu)密封(feng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井液的(de)作用，是(shi)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)最為重(zhong)要(yao)的(de)部位。因此，鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)接頭(tou)形位尺寸(cun)檢測是(shi)回收鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)重(zhong)復利用必不可(ke)少的(de)工序。但由于鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)接頭(tou)結構復雜，目前鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)接頭(tou)基本都(dou)是(shi)采用人工采樣方式進(jin)行測量，其測量結果受人為因素影響大(da)，并且生產率低(di)。基于激光測距測量原(yuan)理(li)的(de)自動(dong)化形位尺寸(cun)全息(xi)測量系統，具有(you)良好的(de)檢測精度、靈敏度和重(zhong)復性，并且檢測過程自動(dong)化，極大(da)地提高了生產率。
鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)下(xia)井(jing)前必(bi)須進行(xing)鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)質量評價和分(fen)(fen)級(ji)(ji)管(guan)理(li)(li)，之后根據鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)質量級(ji)(ji)別分(fen)(fen)送不同開采工(gong)(gong)況(kuang)的(de)井(jing)區。目前，大部分(fen)(fen)分(fen)(fen)級(ji)(ji)工(gong)(gong)作都是通過抓管(guan)機逐根挑揀完(wan)成的(de)。由(you)于鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)分(fen)(fen)級(ji)(ji)類型復雜，人(ren)工(gong)(gong)分(fen)(fen)揀效率低下(xia)，已不能適應(ying)鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)檢(jian)測的(de)生產速度。為此(ci)，緊(jin)接檢(jian)測工(gong)(gong)藝，布(bu)置一套鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)在線分(fen)(fen)級(ji)(ji)系統，實(shi)現鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)的(de)自動化分(fen)(fen)級(ji)(ji)管(guan)理(li)(li)是十(shi)分(fen)(fen)必(bi)要(yao)的(de)。
二、控制系(xi)統
檢(jian)測分(fen)級系統控(kong)制(zhi)軟(ruan)件(jian)結(jie)(jie)構如圖7-3所示，由用(yong)戶界面(mian)層(ceng)、應(ying)用(yong)程序層(ceng)和運(yun)(yun)動(dong)(dong)控(kong)制(zhi)層(ceng)構成。用(yong)戶界面(mian)層(ceng)程序用(yong)于(yu)人(ren)機交互、控(kong)制(zhi)檢(jian)測流(liu)程、調整檢(jian)測工(gong)藝以及(ji)監測設(she)(she)備運(yun)(yun)行情(qing)況；應(ying)用(yong)程序層(ceng)主要應(ying)用(yong)于(yu)檢(jian)測信號處理、鉆桿分(fen)級評價、數據(ju)儲存與管理以及(ji)信號傳輸；運(yun)(yun)動(dong)(dong)控(kong)制(zhi)層(ceng)以可編(bian)程序控(kong)制(zhi)器為基礎，結(jie)(jie)合(he)具有(you)通信功能的(de)現場設(she)(she)備實現整個系統內所有(you)設(she)(she)備的(de)自動(dong)(dong)化控(kong)制(zhi)。
檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信號(hao)從(cong)采集卡傳(chuan)送到檢(jian)(jian)測(ce)(ce)客戶(hu)機(ji)時(shi)，由(you)對應(ying)客戶(hu)機(ji)上的檢(jian)(jian)測(ce)(ce)軟件進行一系列信號(hao)處理(li)并(bing)(bing)存儲(chu)處理(li)結果(guo)，同時(shi)將信號(hao)根據(ju)分(fen)級(ji)要求進行處理(li)并(bing)(bing)將結果(guo)通(tong)過局域網傳(chuan)送至檢(jian)(jian)測(ce)(ce)服(fu)務(wu)(wu)器(qi)進行綜合處理(li)，檢(jian)(jian)測(ce)(ce)服(fu)務(wu)(wu)器(qi)為每(mei)根鉆桿建(jian)立質量監測(ce)(ce)數(shu)據(ju)庫。然后，分(fen)級(ji)信息(xi)被打包由(you)以太(tai)網絡(luo)從(cong)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)服(fu)務(wu)(wu)器(qi)傳(chuan)送至分(fen)級(ji)服(fu)務(wu)(wu)器(qi)，而(er)后組(zu)態軟件將顯示(shi)分(fen)級(ji)信息(xi)并(bing)(bing)核查(cha)，最(zui)后，通(tong)過MPI網絡(luo)將分(fen)級(ji)信息(xi)傳(chuan)送至可(ke)編(bian)程序控(kong)制(zhi)器(qi)，由(you)其中的自動(dong)化(hua)程序實現所有檢(jian)(jian)測(ce)(ce)分(fen)級(ji)設(she)(she)備的自動(dong)化(hua)控(kong)制(zhi)。整個(ge)分(fen)級(ji)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)系統共有5個(ge)可(ke)編(bian)程序控(kong)制(zhi)器(qi)，形(xing)成主從(cong)站的Profibus-DP網絡(luo)模式，最(zui)終形(xing)成一個(ge)高效的自動(dong)化(hua)集散控(kong)制(zhi)系統。圖(tu)7-4所示(shi)為組(zu)態控(kong)制(zhi)界面(mian)，可(ke)實時(shi)監控(kong)設(she)(she)備運行情況并(bing)(bing)實現生產調度。
三、現場應(ying)用(yong)
回(hui)收(shou)鉆(zhan)桿(gan)(gan)(gan)自(zi)動化在線(xian)(xian)檢(jian)測(ce)分(fen)級(ji)(ji)生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)，如(ru)圖7-5所示，它包含(han)了鉆(zhan)桿(gan)(gan)(gan)旋轉(zhuan)的(de)自(zi)動化漏磁超聲(sheng)復合(he)無損檢(jian)測(ce)系統、基(ji)于激光測(ce)距測(ce)量原(yuan)理(li)的(de)形位尺寸自(zi)動化測(ce)量系統以及鉆(zhan)桿(gan)(gan)(gan)自(zi)動化分(fen)級(ji)(ji)裝備(bei)。控制系統采用了基(ji)于局域網、以太網、MPI網絡(luo)和(he)Profibus-DP現場總線(xian)(xian)的(de)網絡(luo)化控制方法，集成檢(jian)測(ce)信(xin)號和(he)分(fen)級(ji)(ji)信(xin)息，實(shi)現了對生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)的(de)自(zi)動化集散(san)控制。整套回(hui)收(shou)鉆(zhan)桿(gan)(gan)(gan)檢(jian)測(ce)分(fen)級(ji)(ji)生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)的(de)設備(bei)運行(xing)穩定，維護(hu)方便，每日檢(jian)測(ce)量為600根，可以降低生(sheng)產(chan)成本并(bing)保證鉆(zhan)桿(gan)(gan)(gan)質量。
