摘要：为了有效预防和检测石油钻具存在的各种缺陷，减少其因腐蚀、冲蚀及应力集中而造成重大经济损失，根据石油钻具的材料和钻具在井下受力状况分析，并结合不同钻具加工工艺及现场应用状况，针对性地确定了石油钻具损伤检测部位和检测方法；同时，通过原理、检测设备、检测方法、应用实例比较了各种检测方法的优缺点。现场应用表明：经过磁粉检测、电磁检测、超声波检测和渗透检测的各类钻具可以有效地预防和减少质量事故。本文以石油钻具螺纹检测方法和流程作为切入点，分析了石油钻具螺纹疲劳裂纹原因，探讨了石油钻具螺纹磁粉探伤的重要意义及缺陷，以避免发生井下事故，优化钻具生产效率。
关键词：石油钻具；螺纹；磁粉探伤；缺陷
前言
石油钻具是指石油开采钻井工作期间所应用的一种工具,制成钻具的主要构件为无缝钢管,而钢管本身便具有强物理学性能,从而承受钻具所面临的交变荷载、疲劳以及磨损等。另外,石油钻具还包含了多个构件,例如六方钻杆、钻杆、钻头、钻挺、减震器以及稳定器等。由于石油钻具在长期的拉力作用、扭力作用的影响下,其螺纹部位十分容易出现裂纹,因此需对钻具进行及时检测,从而及早发现钻具所具有的问题,并及时给予解决,以防止不良事故的发生,并优化钻具的生产效率。
一、石油钻具螺纹磁粉探伤的重要意义
磁粉检测原理，主要是利用材料结构异常或缺陷存在所引起的对磁反应的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等表面缺陷。当被磁化的铁磁性材料表面或近表面存在缺陷（或组织状态的变化）从而导致该处阻有足够变大时，在材料表面空间可形成漏磁场，将微细的铁磁性粉末（磁粉）施加在此表面上，漏磁场吸附磁粉形成磁痕显示出缺陷的存在及形状。磁粉检测优点是检测结果直观、操作简便、检测成本低，而且检测效率高；其缺点是无法确知缺陷的深度和只适合检查铁磁性材料的表面和近表面缺陷。在钻具损伤检测中，常用于铁磁性钻具的管螺纹损伤检测，且效果很好。当前我国核心竞争力的重要表现之一是石油开采，虽然我国石油开发技术不断进步，现阶段采用的石油钻具大多从国内引进。但由于现在在四川、重庆等中国西南工区所钻探的探井、开发井均为超深井，对钻具提出了更高的要求，部分企业往往在石油钻具各项规格全不符合时才淘汰，但淘汰前需对还在使用的石油钻具进行荧光磁粉探伤，这不仅增加了石油钻具检测难度，也促进了石油钻具螺纹荧光磁粉探伤技术的改进。未应用石油钻具螺纹荧光磁粉探伤技术前，国内每年都有很多石油钻具螺纹在井下工作时发生断裂，不仅导致危险事故发生，还给国家造成了巨大的经济损失。应用石油钻具螺纹荧光磁粉探伤技术后，我国每年都对很多石油钻具进行探伤检测，有效避免了因钻具断裂导致的安全事故和经济损。例如，2005年某钻井企业应用荧光磁粉检测石油钻具螺纹，及时发现了大多数钻具存在的疲劳裂纹，避免了钻具螺纹断裂可能引起的上百起事故隐患，并挽回了上百万的国家经济损失，确保了石油钻井安全生产。
二、石油钻具螺纹检测方法和流程
1、石油钻具螺纹检测方法
石油钻具螺纹检测方法主要有两种，即紫外灯方法、磁化方法，具体为：（1）紫外灯方法。对石油钻具检测而言，紫外灯具有关键作用，为保证检测效果，紫外灯具中心波长应为365nm，波长要求为320～400nm。此外，检测石油钻具时，紫外灯紫外线和滤光片表面的距离应为380nm，紫外线辐照度保持在超过1000uw/cm2。（2）磁化方法。石油钻具材质通常为具有抗磁性的合金钢或低合金钢，随着钻具制造技术的发展，钻具制造中逐渐应用硅、钦、锰等元素，但由于石油钻具长期在井下工作，不断重复由地底深处向上提升的运动，所以会出现磁化效应，并使钻具带有一定剩磁。
此外，由于石油钻具长度不等，多为几米到十几米，所以磁化石油钻具时，界限通常为0.8T，检测超过0.8T的钻具部位，直接喷洒磁悬液；检测不超过0.8T的钻具部位，经直流线圈磁化局部，最佳磁化时间为3s。石油钻具磁化检测采用的磁悬液由10L煤油和8g荧光磁粉配置而成，这是细致、复杂的工作，为保证磁悬液质量，必须严格选择密度小、流动性好、磁导率高等的荧光磁粉，选择的煤油必须无毒、无臭味、闪光点高、粘度低。
2、石油钻具螺纹检测流程
为保证石油钻具螺纹检测效果，螺纹检测通常有以下流程：（1）检测前，清洁石油钻具，用角磨机打旧螺纹，将锈蚀、泥浆等去除，使螺纹表面恢复金属色。（2）严格按照上述磁化方法磁化石油钻具。（3）摇均匀磁悬液，并将配置好的磁悬液以雾状方式缓慢的喷洒于螺纹周围，若钻具多，为避免磁粉沉淀导致漏检，每喷洒10件螺纹需摇晃磁悬液1次。（4）使用紫外灯仔细观察石油钻具螺纹部位，尤其是根部，最佳灯距为不超过100mm。可用5～10倍放大反光镜对母螺纹进行观察，而且使用紫外灯时，为避免烧伤皮肤和眼睛，严禁紫外光照射皮肤和脸部。（5）判断钻具螺纹是否正常的标准为磁痕，若螺纹在紫外线照射下呈紫色，说明无裂纹，若呈锯齿状黄绿色荧光亮线，说明有疲劳裂纹。（6）石油钻具检测若发现缺陷，处理原则为切除疲劳裂纹以及通过车床修复，可用砂轮机打磨疲劳裂纹不超过30mm的钻具螺纹。
三、石油钻具在螺纹荧光磁粉探伤上所具有的问题
首先,检验程序过于复杂。由上述检测步骤可看出,该检测方法具有多个步骤,因此要求工作人员具有过硬的技术水平。以紫外灯的应用为例,此环节必须有专业工作人员来操作,若操作人员经验不足,难以达到操作标准。该环节的操作,稍有出错便有可能对工作人员的健康产生影响。其次,检验装置的体积过大,不利于操作。由于检验装置过大,重量也相对较大,在钻进工作期间,难以携带,消耗工作人员的体力,间接影响到钻井工作效率。最后,螺纹荧光磁粉探伤的方法具有一定的局限性,该方法需要在完成钻井工作后才可进行,如此一来不仅增加了工作程度,还延长了石油的开采时间。随着科学技术的不断发展，对于石油钻具螺纹磁粉探伤缺陷，我国已针对性的进行改进，例如某探伤设备企业，工作人员研制出了钻具螺纹的漏磁检测设备，该装置采用霍尔元件采集信号，可以直接在工控机上显示记录，有效提高了工作人员工作效率和安全生产。
结束语
石油钻具属于井下工作中必不可少的一个工具,进价高、成本高。因此,石油企业应做好石油钻具的养护工作,重视石油钻具中所应用的检测技术,加强对螺纹荧光磁粉探伤技术的改进工作,并严格落实钻具的裂纹检测工作尤其是易发生疲劳裂纹的钻具螺纹底部,以此减少井下工作中的不安全因素,使石油开采工作可顺利进行顺利完成。
参考文献：
[1]张西哲，吕姗姗，张立民等.油井管接箍表面磁粉探伤分析[J].科技传播，2013（04）：178-223.
[2]刘启文.石油钻具缺陷的磁记忆检测试验研究[J].科技资讯，2013（14）：63.
[3]刘友.浅析石油钻具螺纹磁粉探伤及缺陷[J].中国石油和化工标准与质量.2014(01)，147-149
[4]薛伯生.石油钻具螺纹刷镀铜技术[J].电镀与精饰.2009(02)，123-125
[5]范浩思,韩威,李彦军,李爱民,金鑫.钻具螺纹受力及失效形式分析[J].新疆石油科技.2017(02)，159-161