鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)是(shi)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)柱的(de)基本組(zu)成(cheng)部分，其主要(yao)作用是(shi)傳遞轉(zhuan)矩和(he)(he)輸送鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井液，鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)在服役的(de)過程中承(cheng)受著拉、壓、扭(niu)、彎曲等(deng)各(ge)種(zhong)復雜的(de)交變(bian)應力載(zai)荷(he)，同時鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井液、鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井泥漿中溶解(jie)的(de)O2、CO2和(he)(he)H2S等(deng)腐蝕介質及地(di)層的(de)氧(yang)化物等(deng)介質會嚴重腐蝕鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)，受應力載(zai)荷(he)以及化學(xue)腐蝕后的(de)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)非(fei)常(chang)容易失效，進而(er)導致鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井事(shi)(shi)故發(fa)生。2004年(nian)9月，中國(guo)石油(you)(you)(you)(you)集(ji)團(tuan)石油(you)(you)(you)(you)管(guan)工程技術研究院主持召開(kai)了第二(er)屆全國(guo)油(you)(you)(you)(you)井管(guan)會議，初(chu)步統計油(you)(you)(you)(you)田(tian)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)失效數量是(shi)每(mei)年(nian)1000例左右，而(er)其中鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)失效占(zhan)據了鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)總失效事(shi)(shi)故的(de)50％～60％。現(xian)場(chang)調查表明，國(guo)外14％以上(shang)的(de)油(you)(you)(you)(you)氣井都發(fa)生過不同程度的(de)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)柱井下斷裂事(shi)(shi)故。
鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)服役時(shi)處于井(jing)(jing)底，而(er)井(jing)(jing)底工況(kuang)復(fu)雜，一般鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)(jing)深度都在幾千(qian)米以上，使得鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)在役檢(jian)測(ce)(ce)(ce)變(bian)得極其困難(nan)。而(er)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)的(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)又(you)非常(chang)重要，尤(you)其對于已(yi)經服役一定(ding)時(shi)間(jian)的(de)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)，其合(he)理報(bao)廢對于鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)柱(zhu)事故的(de)預防具有極大的(de)實際(ji)工程意義。鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)無損(sun)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)是鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)實際(ji)有效的(de)方法，及時(shi)對鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)缺陷進行檢(jian)測(ce)(ce)(ce)，不僅能夠減少鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)(jing)事故，還能延(yan)長鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)使用壽(shou)命。此外，加強我國油田在役鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)無損(sun)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)，還可以降低鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)(jing)風險，提高經濟效益，促進我國石(shi)油戰略(lve)的(de)長遠可持(chi)續發展。
鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)使用(yong)(yong)一(yi)(yi)段時間(jian)后(hou)，在桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)體和(he)接(jie)(jie)頭處極可能出現腐(fu)蝕、裂紋和(he)穿(chuan)孔等，這會導(dao)致(zhi)嚴重的安全(quan)事故(gu)并造成(cheng)巨大的經濟損失。因此(ci)，鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)在使用(yong)(yong)一(yi)(yi)段時間(jian)后(hou)必須進(jin)行質(zhi)量檢(jian)測(ce)與修復才能繼(ji)續投(tou)入使用(yong)(yong)。傳統的鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)質(zhi)量檢(jian)測(ce)和(he)分級工藝普遍是采用(yong)(yong)手(shou)工方式完成(cheng)的。鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)從井場(chang)回收至(zhi)檢(jian)測(ce)修復中心，首先采用(yong)(yong)手(shou)動超聲(sheng)儀對鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)體進(jin)行局部抽檢(jian)，然后(hou)利(li)用(yong)(yong)千分尺(chi)和(he)游標卡尺(chi)對鉆(zhan)(zhan)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)接(jie)(jie)頭形位尺(chi)寸進(jin)行取點測(ce)量，最后(hou)根據檢(jian)測(ce)數據和(he)分級標準，利(li)用(yong)(yong)抓管(guan)機(ji)對
鉆(zhan)桿(gan)逐根挑揀分級。手工檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)分級效(xiao)率低(di)，并且(qie)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)結果易受人為因(yin)(yin)素影響，已不適應回收鉆(zhan)桿(gan)的質量檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)要求。因(yin)(yin)此，建立(li)自動化高效(xiao)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)分級生產線，對鉆(zhan)桿(gan)的質量檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)和分級管理十分必(bi)要。
一、檢測分級工藝
根(gen)據(ju)鉆桿(gan)質量檢(jian)(jian)測(ce)(ce)、分(fen)(fen)級(ji)管理(li)(li)與修(xiu)復的相關標準(zhun)和(he)現場要求，回收鉆桿(gan)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)分(fen)(fen)級(ji)工藝流(liu)程如圖7-1所示。舊鉆桿(gan)從井場回收至管子站后，首(shou)先經過彎曲矯直、清洗等檢(jian)(jian)測(ce)(ce)預(yu)處理(li)(li)，然后依次(ci)經過材質分(fen)(fen)析、漏磁超聲桿(gan)體復合檢(jian)(jian)測(ce)(ce)、接頭形位尺寸自動化測(ce)(ce)量、內(nei)壁復檢(jian)(jian)和(he)加(jia)厚帶(dai)復檢(jian)(jian)等工藝過程，最后根(gen)據(ju)鉆桿(gan)質量狀(zhuang)況進行評(ping)價分(fen)(fen)級(ji)和(he)修(xiu)復處理(li)(li)。
鉆桿(gan)(gan)(gan)不僅具(ju)有連接螺紋、密封臺面(mian)和(he)加厚帶等(deng)復雜(za)結構，而(er)且尺寸較(jiao)大（長度約10m），這為實現(xian)自動化檢測(ce)(ce)(ce)分級帶來(lai)了困難。以(yi)鉆桿(gan)(gan)(gan)的(de)結構特(te)點和(he)檢測(ce)(ce)(ce)工藝要求為基礎，采用(yong)一種基于鉆桿(gan)(gan)(gan)螺旋前進(jin)的(de)漏磁超聲復合桿(gan)(gan)(gan)體無損(sun)檢測(ce)(ce)(ce)方法(fa)和(he)基于激(ji)光測(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)鉆桿(gan)(gan)(gan)接頭形位尺寸測(ce)(ce)(ce)量(liang)原理，來(lai)替代傳統的(de)手工方式(shi)。檢測(ce)(ce)(ce)分級系統布局如圖(tu)7-2所示。
整個系統由漏磁(ci)桿體檢測設備(bei)、超聲桿體檢測設備(bei)、形(xing)(xing)位尺寸測量設備(bei)、翻料(liao)裝備(bei)、V形(xing)(xing)輪直行傳輸輥(gun)道(dao)、V形(xing)(xing)輪螺旋傳輸輥(gun)道(dao)、待檢料(liao)架、復檢料(liao)架、成(cheng)品料(liao)架等部分組成(cheng)，并布置(zhi)有(you)大量物料(liao)傳感器。
漏磁(ci)與超(chao)聲(sheng)復(fu)合檢測(ce)是(shi)目前(qian)應(ying)用最為廣泛的復(fu)合檢測(ce)方(fang)法。漏磁(ci)檢測(ce)方(fang)法對(dui)鉆桿內表(biao)面缺陷(xian)具有很(hen)好的適(shi)應(ying)性，而超(chao)聲(sheng)波對(dui)內部缺陷(xian)具有更(geng)強的探測(ce)能力。
鉆(zhan)桿(gan)(gan)接(jie)頭承擔著鉆(zhan)桿(gan)(gan)之間傳遞轉矩與(yu)密封鉆(zhan)井液(ye)的(de)(de)作用，是(shi)鉆(zhan)桿(gan)(gan)最為重要的(de)(de)部位。因此，鉆(zhan)桿(gan)(gan)接(jie)頭形位尺(chi)寸檢測(ce)是(shi)回收鉆(zhan)桿(gan)(gan)重復利用必不(bu)可少(shao)的(de)(de)工序。但由(you)于(yu)鉆(zhan)桿(gan)(gan)接(jie)頭結(jie)(jie)構復雜，目前鉆(zhan)桿(gan)(gan)接(jie)頭基本(ben)都(dou)是(shi)采用人工采樣方(fang)式(shi)進(jin)行測(ce)量(liang)，其測(ce)量(liang)結(jie)(jie)果受人為因素(su)影響大(da)，并且(qie)生產(chan)率(lv)低(di)。基于(yu)激光測(ce)距測(ce)量(liang)原(yuan)理(li)的(de)(de)自動(dong)化(hua)形位尺(chi)寸全息(xi)測(ce)量(liang)系統，具有(you)良好的(de)(de)檢測(ce)精度(du)(du)、靈敏度(du)(du)和重復性，并且(qie)檢測(ce)過程自動(dong)化(hua)，極大(da)地(di)提高了(le)生產(chan)率(lv)。
鉆(zhan)桿(gan)(gan)下井(jing)前(qian)必須進行鉆(zhan)桿(gan)(gan)質量(liang)評(ping)價和分(fen)(fen)級(ji)管理，之后(hou)根據鉆(zhan)桿(gan)(gan)質量(liang)級(ji)別(bie)分(fen)(fen)送不(bu)同開采工(gong)況的井(jing)區(qu)。目前(qian)，大部分(fen)(fen)分(fen)(fen)級(ji)工(gong)作(zuo)都是通過抓管機(ji)逐根挑揀完成的。由于鉆(zhan)桿(gan)(gan)分(fen)(fen)級(ji)類型(xing)復雜，人工(gong)分(fen)(fen)揀效率低下，已不(bu)能適應鉆(zhan)桿(gan)(gan)檢測的生(sheng)產(chan)速(su)度。為此，緊接檢測工(gong)藝，布置一套鉆(zhan)桿(gan)(gan)在線分(fen)(fen)級(ji)系統，實現(xian)鉆(zhan)桿(gan)(gan)的自(zi)動化分(fen)(fen)級(ji)管理是十分(fen)(fen)必要的。
二、控制系統
檢(jian)測(ce)分(fen)級(ji)系(xi)統(tong)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)軟件結(jie)構(gou)如圖7-3所(suo)(suo)示，由(you)用戶界(jie)面(mian)層、應(ying)(ying)用程(cheng)(cheng)序(xu)層和運動控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)層構(gou)成(cheng)。用戶界(jie)面(mian)層程(cheng)(cheng)序(xu)用于人機交互、控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)檢(jian)測(ce)流程(cheng)(cheng)、調整檢(jian)測(ce)工藝以及監測(ce)設備(bei)(bei)運行情(qing)況；應(ying)(ying)用程(cheng)(cheng)序(xu)層主(zhu)要應(ying)(ying)用于檢(jian)測(ce)信(xin)號處理(li)、鉆桿(gan)分(fen)級(ji)評價、數據儲(chu)存與管理(li)以及信(xin)號傳輸；運動控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)層以可(ke)編程(cheng)(cheng)序(xu)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器為基礎，結(jie)合具有(you)(you)通信(xin)功能的現場設備(bei)(bei)實現整個系(xi)統(tong)內所(suo)(suo)有(you)(you)設備(bei)(bei)的自動化控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。
檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)從采集卡傳送(song)(song)到檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)客戶(hu)機時，由對(dui)應(ying)客戶(hu)機上的檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)軟件進行(xing)一系(xi)列信(xin)號(hao)處(chu)理(li)并(bing)存儲處(chu)理(li)結果，同(tong)時將(jiang)(jiang)(jiang)信(xin)號(hao)根(gen)據分(fen)級(ji)要求進行(xing)處(chu)理(li)并(bing)將(jiang)(jiang)(jiang)結果通過(guo)局域(yu)網(wang)傳送(song)(song)至檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)服(fu)務(wu)器進行(xing)綜合處(chu)理(li)，檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)服(fu)務(wu)器為每根(gen)鉆桿建立(li)質量監測(ce)數據庫。然后(hou)，分(fen)級(ji)信(xin)息被打包由以太網(wang)絡(luo)(luo)從檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)服(fu)務(wu)器傳送(song)(song)至分(fen)級(ji)服(fu)務(wu)器，而后(hou)組(zu)態(tai)軟件將(jiang)(jiang)(jiang)顯示分(fen)級(ji)信(xin)息并(bing)核查(cha)，最后(hou)，通過(guo)MPI網(wang)絡(luo)(luo)將(jiang)(jiang)(jiang)分(fen)級(ji)信(xin)息傳送(song)(song)至可(ke)編(bian)程(cheng)序控(kong)制(zhi)器，由其中的自(zi)動化程(cheng)序實(shi)(shi)現所有檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)分(fen)級(ji)設備的自(zi)動化控(kong)制(zhi)。整個分(fen)級(ji)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)系(xi)統共有5個可(ke)編(bian)程(cheng)序控(kong)制(zhi)器，形成(cheng)(cheng)主(zhu)從站的Profibus-DP網(wang)絡(luo)(luo)模式，最終(zhong)形成(cheng)(cheng)一個高效的自(zi)動化集散控(kong)制(zhi)系(xi)統。圖7-4所示為組(zu)態(tai)控(kong)制(zhi)界面(mian)，可(ke)實(shi)(shi)時監控(kong)設備運行(xing)情況(kuang)并(bing)實(shi)(shi)現生(sheng)產調(diao)度。
三、現(xian)場應用(yong)
回收鉆桿(gan)自動化(hua)在線(xian)(xian)檢測分級生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)(xian)，如圖(tu)7-5所示，它包含了鉆桿(gan)旋轉(zhuan)的自動化(hua)漏磁超聲復合無(wu)損檢測系統(tong)、基(ji)于激光測距測量原(yuan)理(li)的形位尺(chi)寸自動化(hua)測量系統(tong)以(yi)(yi)(yi)及鉆桿(gan)自動化(hua)分級裝備。控(kong)制(zhi)系統(tong)采用(yong)了基(ji)于局域網(wang)、以(yi)(yi)(yi)太網(wang)、MPI網(wang)絡和Profibus-DP現場(chang)總線(xian)(xian)的網(wang)絡化(hua)控(kong)制(zhi)方法，集成檢測信號和分級信息，實現了對生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)(xian)的自動化(hua)集散控(kong)制(zhi)。整套回收鉆桿(gan)檢測分級生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)(xian)的設備運行穩定，維護(hu)方便，每日檢測量為(wei)600根(gen)，可以(yi)(yi)(yi)降低生(sheng)產(chan)(chan)成本(ben)并保(bao)證(zheng)鉆桿(gan)質量。
