VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В настоящее время в связи с развитием буровых технологий, усложнений условий бурения возрастают цены на буровое оборудование. Среди множества факторов, определяющих технико-экономические показатели эксплуатации скважин, важное место занимает надежность работы бурового оборудования и инструмента, в частности бурильных труб, основным материалом для изготовления которых является сталь. Однако в настоящее время все чаще находят применение при бурении нефтяных и газовых скважин легкосплавные бурильные трубы, выполненные из алюминиевых сплавов, обладающих рядом ценных физико-механических свойств, выгодно отличающих их от сталей.

К таким свойствам труб из алюминиевых сплавов следует отнести: низкий удельный вес, пониженное значение модулей продольной упругости и сдвига, технологичность при изготовлении труб, коррозионную стойкость в агрессивной среде, немагнитные и виброгасящие свойства, легкая разбуриваемость.

Как правило, спускоподъемные операции на буровых установках, во время которых производится контроль толщины стенки бурильных труб, занимают от 12 до 30 часов. При работе одного человека при СПО появляется возможность пропустить трубу с недопустимой толщиной. Также данный риск увеличивается вследствие точечного контроля с помощью ультразвукового толщиномера, то есть толщина проверяется только в точке, где установлен преобразователь.

Разрабатываемый многоканальный вихретоковый толщиномер для контроля толщины стенки легкосплавных бурильных труб позволяет проводить измерение в ручном и автоматическом режимах с разбраковкой на классы и отображать информацию в цифровом режиме. Для измерения толщины стенки труб, используя данный прибор, не нужен непосредственный контакт между преобразователем и объектом контроля.

Работа толщиномера основана на регистрации изменений электромагнитного поля, вызванных вихревыми токами, наведенными в контролируемых трубах переменным магнитным полем. Переменное магнитное поле будет состоять из суммы двух полей – низкочастотного и высокочастотного. То есть измерение толщины будет производиться, используя вихретоковый способ двухчастотного контроля.

Сущность данного способа заключается в том, что формируется низкочастотный и высокочастотный сигналы, которые подают на вихретоковый преобразователь (ВТП). Параметры вихревых токов низкочастотного поля зависят от зазора между ВТП и трубой, от электропроводности и толщины стенки трубы. Параметры вихревых токов высокочастотного поля зависят только от зазора и электропроводности материала трубы. Таким образом, толщина контролируемой трубы определяется по результатам обработки амплитудно-фазовых параметров вихревых токов низкочастотного поля.

В случае отклонения электропроводности материала от номинального значения, что может произойти, например, в результате изменения температуры объекта контроля результат измерения толщины корректируется по показаниям высокочастотного канала ВТП.

Данный принцип позволяет произвести отстройку от наиболее изменяющегося параметра, влияющего на результат измерения.

Конструктивно прибор будет состоять из электронного бока обработки сигналов, блока индикации и четырех вихретоковых преобразователей, устанавливаемых по периметру трубы (рис 1.).

Рис. 1. Схема контроля толщины стенки трубы.

Г – генератор, УМ – Усилитель мощности, ЦИ – цифровой индикатор, БОС – блок обработки сигналов, ОК – Компенсационная обмотка, ОВ – Обмотка возбуждения, ОИ – Измерительная обмотка, h – зазор между преобразователем и объектом контроля.

Сигнал генератора Г через усилитель мощности УМ поступает на возбуждающую обмотку ОВ вихретокового преобразователя. Компенсационная обмотка ОК и измерительная обмотка ОИ подключены к входу блока обработки сигналов, который содержит вычитающее устройство. При отсутствии объекта контроля напряжение на выходе вычитающего устройства практически равно нулю. При появлении объекта контроля на выходе вычитающего устройства появляется сигнал, по которому определяется толщина стенки трубы.

Таким образом, вихретоковый толщиномер позволит проводить контроля, полностью удовлетворяя требованиям нормативной документации, снизив при этом риск пропустить область с недопустимой толщиной.

Библиографический список.

1. Булгаков В.Ф., Толмачев И.И. Вихретоковые толщиномеры для автоматического контроля легкосплавных бурильных труб // Дефектоскопия. – 1993. – №5. – С. 72 – 74.

2. Косых В.В., Юткин Г.Г., Булгаков В.Ф., Жуков В.К., Толмачев И.И. Толщиномер ВТ-01 для бесконтактного измерения толщины стенок бурильных труб // Нефтяное хозяйство. – 1990. – №11. – С. 64 -66.

3. Булгаков В.Ф., Толмачев И.И. вихретоковое устройство для неразрушающего контроля электропроводных изделий. – Авт. свид. №1569527. – Бюл. изобр., 1990, №21.

Код для цитирования: Скопировать