1、KBK井口油管杆探伤系统（T.T.I.S）北京科比科科技有限公司2010 年 1 月 17 日- 2 -前 言目前，抽油泵采油井占机械采油井的 90%以上，油管和抽油杆又是抽油泵采油井所必备的。据统计，在众多的石油开采方式中，抽油泵油井中油管失效率最高。油管的失效是造成抽油井检泵的主要原因之一，油管腐蚀穿孔和杆状偏磨或断裂事故在各油田发生极为频繁。每年这项经济损失不可估量。目前各油田都有大量已用过的油管在服役，这样油管内外壁的腐蚀坑孔等局部缺陷、内壁杆状磨损和内外壁大面积腐蚀引起的壁厚减薄缺陷就是造成油管失效的主要原因。在油井作业时，一口井的绝大部分油管杆都是好的，只有几根或数十根带伤痕的油管
2、和抽油杆不能继续下井使用。通常情况下，是将全口井的抽油管和抽油杆全部拉回厂内进行检测和分选，由于油井距离油管厂较远，会在运输上和等待检测上耗费大量的时间和财力，且影响正常的油井作业，这样在作业提升油管的过程中，能在线检测油管和抽油杆，发现有伤痕的超标油管就地判别，其它好的油管和抽油杆就能继续下井，认为有问题的油管和抽油杆必定是少数拉回采油厂。井口油管杆探伤系统（T.T.I.S）就是致力于抽油管和抽油杆的探伤研发的，对油管和抽油杆在井口进行在线检测取得了理想的检测效果，为表面受油污或其他非导磁性材料覆盖的旧油管现场检测提供了新的方法和手段。井口油管杆探伤系统（T.T.I.S）就是供油水井作业现场
3、检测井管杆缺陷- 3 -的专用设备。它可以直接安装在井口上，伴随着油管杆提升过程完成检测任务，不需另加操作程序，具有省时省工等优点。检测过程中，该设备不受管箍装卸影响，不对检测现场做专门要求。- 4 -一 设备概述井口油管杆探伤系统（T.T.I.S）是油田在提升或下放油管的同时，在井口对油管进行探伤的设备。本油管探伤设备属美国 OEM 公司专利产品，可检测各种壁厚损失和横向缺陷，包括点蚀、杆磨损、风蚀、腐蚀、全长度磨损、纵向分裂以及穿透管壁的断裂等油管可能出现的所有缺陷。本系统可提供油管从井口到井底的状况描述。该设备自问世以来，以其卓越的性能和可操作性受到美国、加拿大、欧洲及亚洲等众多石油公司
4、青睐。OEM 公司本着为油田提供全球领先的管材电磁探伤技术为宗旨，愿与 MMG 石油公司真诚合作。- 5 -二 基本参数2.1 检测油管、杆直径：油管：2 3/8“ 、2 7/8“ 、3 1/2“、 4“、 4 1/2“抽油杆：6/8“ 、7/8“ 、 1“2.2 检测速度：0.3m/s。2.3 检测范围：标准典型值：纵向刻槽：1mm（宽） 1.5mm（深）15mm（长）横向刻槽：1 mm（宽） 1.5 mm（深） 15 mm（长）孔 洞：1.5mm 通孔盲 孔：3mm1mm内壁偏磨(只对油管) ：1mm( 宽)1.5mm( 深 )35mm(长)内壁腐蚀环形槽(只对油管)：1mm( 宽)1.5
5、mm(深) 内壁通体偏磨（只对油管）：5 mm(宽) 1.5mm(深)内壁腐蚀坑（只对油管）：30 mm 2.4 检测盲区：60mm（管箍和丝扣除外）2.5 工作温度：-40 +402.6 工作电源：AC 220V 50Hz- 6 -三 主要特点磁力无损检测，不受抽油管（杆）油污的影响；总磁通测量法与漏磁通测量法同时进行检测，减少漏检盲区；漏磁测量法检测中同时采用轴向磁化横向检测和周向磁化纵向检测两种手段；横向漏磁检测 12 组传感器探头;纵向漏磁检测 8 组传感器探头。 ；施加相互为正交的磁化场，采用二维漏磁检测技术可分辨各种缺陷。采用磁聚集技术，从而保证漏检几率为零；井口机械装置设计巧妙，
6、可在不影响正常作业的条件下进行检测；采用工控机，对周边磁场和电源波动具有抗干扰性，同时提高了可靠性，减少故障；软件能够自动存储数据，现场直观显示，总磁通检测，横向漏磁通检测，纵向漏磁通检测的实时测量曲线，也可单独直观显示，任何一种检测方法的测量曲线。为帮助分析油管（杆）的伤痕类型提供了科学依据；四 工作原理油管在使用过程中产生的缺陷主要是腐蚀坑、孔和杆状偏磨。杆状偏磨是抽油杆长时间接触油井管壁磨擦产生的磨损槽，磨损槽长而宽，呈纵向分布。油管是由导磁性能良好的高碳钢构成，它适合利用磁性检测法进行无损检测。对于抽油管偏磨缺陷采用总磁通检测法是适宜的。井口油管杆探伤系统（T.T.I.S）就是采用此种
7、方法，实践证明对于抽油管的偏磨缺陷检测- 7 -行之有效，简单可靠。对于腐蚀坑、孔洞类缺陷的检测采用漏磁场检测法。总体构成示意图如图一所示。4.1 总磁通检测法采用 DC 磁化线圈对被测抽油管进行连续局部饱和磁化，在线圈中心图一采用测量线圈对通过其中的抽油管截面部分的面积变化进行测量。测量线圈将抽油管截面积的变化量转化为电量，通过对此电量的检测判断出抽油管的管壁变化情况。管壁减薄可以是偏磨也可能是大面积的腐蚀，根据现场熟练操作者设定报废门限，设备就可以自动确定具有变薄的抽油管是否报废。- 8 -4.2 漏磁通检测法采用强力永磁体对被检测抽油管连续局部磁化。在局部磁化区域若存在孔洞，伤痕等缺陷，
8、管壁内的磁力线分布产生畸变，即所谓的“漏磁” ，采用磁敏器件将“漏磁”的磁力线检测出来并转化成电量对此电量进行分析，就可检测出腐蚀孔洞或其他坑痕。五 系统构成井口油管杆探伤系统（T.T.I.S）由四部分组成：检测传感器（探头） 、转接线轴、仪表箱、工控机及其软件。5.1 检测传感器检测传感器由独立的三部分组成。一部分为总磁通传感器，另两部分为漏磁传感器。探头示意图可按图一所示参考图形的左侧部分。5.2 总磁通传感器总磁通传感器在永磁体内镶有检测线圈。5.3 漏磁通传感器漏磁传感器内部由上下两部分组成：一部分为抽油管轴向磁化区域，一部分为抽油管周向磁化区域，各区域中按一定规律嵌入带有检测信号的霍
9、尔传感器。磁化源采用永磁体。5.5 转接轴盘转接轴内装有信号放大板，配置 30 米和仪表箱输入信号连接线。5.6 仪表箱仪表箱内含有：总磁通传感器、漏磁传感器供电电源、信号处理电路- 9 -输入输出板。六 AutoTest V2.0 软件说明AutoTest 软件是专门为油管杆探伤检测研发的软件。该软件采用Windows 可视化编程技术，具有界面友好，操作简单，使用方便等优点。6.1 软件的安装设备配套光盘中的软件包里有软件，包含拷贝板和安装版。拷贝版直接拷贝到计算机硬盘中，运行目录中的可执行文件即可。安装版可直接运行目录中的 Setup.exe 即可完成安装。6.2 软件的使用1）软件主界面
10、：运行软件后，系统显示主界面如图一。软件界面包括四个部分：图一 软件主界面“按钮区” ，包含软件操作的各种命令按钮。曲线区，包含“总磁通曲线显示” 、 “横向漏磁通显示” 、 “纵向漏磁通显示” 。 “总磁通曲线显示”显示- 10 -总磁通测量的曲线。 “横向漏磁通显示”显示横向漏磁通测量的曲线。 “纵向漏磁通显示”显示纵向漏磁通测量的曲线。测量曲线显示区中的两条实线为报警线，用户可根据需要进行调整，调整方法参见“极限值设定”章节。2）启动测试：点击“按钮区”中的“启动测试”命令按钮，系统开始进行数据采集，同时曲线显示区显示三组探头的曲线，曲线满屏后自动压缩。启动后命令按钮自动变成“停止测试”
11、 ，其他命令按钮变成无效状态。采集结束点击该按钮则停止测试。启动采集后的主界面如图二。同时“信息窗”显示相关的信息，如井号、测管类型、操作员及作业管总数。 “信息窗”如图三所示。该窗体为半透明窗体，不影响观察曲线，如感觉不便可关掉该窗体。图二 数据采集时主界面- 11 -图三 信息窗3）信息设定：点击“按钮区”中的“信息设定”命令按钮，弹出“信息输入”窗体，如图四所示。可输入井号，操作员编号及选择油管类图四 信息输入型，完成后即可点击“确认”命令按钮。同时信息可实时显示在信息窗内（图三） 。4）前景色设定：点击“按钮区”中的“前景色设定”命令按钮，弹出如图五所示的设定前景色窗体。点击相应的颜色
12、条弹出颜色对话框，如图六所示。选择自己喜欢的颜色后按“确定”按钮即完成颜色设定。曲线的粗细通过选择实现。- 12 -图五 设定前景色图六 颜色对话框5）背景色设定：点击“按钮区”中的“背景色设定”命令按钮，弹出如图七所示的设定背景色窗体，相关操作参见“前景色设定”章节。- 13 -图七 设定背景色6）极限值设定：点击“按钮区”中的“极限值设定”命令按钮，弹出如图八所示的窗体。窗体设定包括 X 轴的点数，Y 轴的值及其报警值。建议三条曲线的 X 轴的点数一致，这样能保证同步的数据。X 轴点数设定建议为 300，在此基础上根据现场情况进行调整。数据的幅度（精度）通过调整 Y 轴坐标来改变，建议总磁
13、通为 0.2，横向漏磁通为 1，纵向漏磁通为0.15，在此基础上根据现场情况进行调解。报警值是用户用来设定报警门限，门限的改变会影响主界面的报警线位置，该数据通过实验获取。图八 设定极限值更改后点击“保存数据”命令按钮，系统自动更新数据。7）数据存储路径设定：点击“按钮区”中的“数据存储路径”命令按钮，- 14 -弹出图九所示的窗体。 “缺省路径”为软件自动在安图九 数据存储路径设定装目录中建立“Data”文件夹，建议用户使用缺省文件路径。指定路径是指用户可以任意设定路径，通过选择硬盘符和文件夹即可获得。确认后点击“保存参数”命令按钮。8）打开数据文件：点击“按钮区”中的“打开数据文件”命令按
14、钮，则弹出如图十所示的透明窗体。点击“打开”命令按钮则打开一个或多个历史图十 打开数据文件记录文件，见图十一。多选的方法跟 windows 系统一样，鼠标点击第一个文件后，按住计算机键盘的“shift”键后，点击最后一个要选择的文件- 15 -即可或者计算机键盘的“ctrl”键，单个选择。打开多条记录后，可按“上一下”和“下一条”两个命令按钮显示。图十一 打开对话框9）导出图形文件：点击“按钮区”中的“导出图形文件”命令按钮，软件自动将现在屏幕上显示的曲线生成 bmp 文件，保存设定的存储路径中，路径设定参见有关章节。图十二是生成一个 bmp 文件模型。图十二打开的曲线10）打印曲线：点击“按
15、钮区”中的“打印曲线”命令按钮，如果安装了- 16 -打印机则打印出当前屏幕曲线，否则错误提示。11）打印报表：点击“按钮区”中的“打印报表”命令按钮，如果安装了打印机则打印出当前作业报表，否则错误提示。12）注册：点击“按钮区”中的“注册”命令按钮，弹出注册窗体，如图十三，注册需要两步：第一，申请注册文件，第二：向厂家提供该文件后，厂家提供注册码。一般出厂后厂家已完成这些工作，只需用户记住注册码，在重新安装系统时需要重新注册。图十三 注册如果有了注册码，直接点击“注册”命令按钮，如图十四，输入注册码点击“确认”命令按钮，如果输入正确，系统提示注册成功。图十四 输入注册码- 17 -6.3 注
16、意事项1) 软件在使用过程中，如有疑问和问题，请及时与厂家联系。2) 数据自动保存，文件命名规则：xxxxxxx.dat 表示测试第多少根 小时 分钟 秒。例如 0005-102012.dat 表示当前是第五根，测试时间为 10点 20 分 12 秒。3) 文件存储路径：设定路径+日期。如设定路径：“D:Autotest”如果我们在 2009 年 1 月 1 号时测试的数据软件自动存储在“D:AutotestData2009 年 1 月 1 日”的目录中。4) 快捷键：F1 启动测试/停止测试，F4 打开数据，ESC 取消当次数据存盘操作。5) 导出图形文件命名规则：如我们在 2009 年 2
17、 月 22 日九点一分五秒时进行操作则文件命名为 2009-2-22-9-1-5.bmp。6.4 曲线零点偏移归零步骤进入软件观看曲线，当曲线起始位置未在零点时，存在以下两种可能性：曲线在零点之上（图 1） 、曲线在零点之下（图 2） 。- 18 -图（1）图（2）解决方案步骤如下：（1） 打开软件安装目录（安装目录查找方法：右键单击桌面”Autotext”软件的快捷方式，选择属性（图 3） ，点击”查找目标” ） ，默认应为“e:tsv2ts” 。 （图 4）- 19 -图（3）图（4）（2） 打开“AutoTextSys.ini”文件（图 5） ，有如下栏目：“总磁通 y轴偏移=0” “横
18、向漏磁通 y 轴偏移=0 ”“纵向漏磁通 y 轴偏移=0” 。以上三个- 20 -栏目为调整曲线偏移归零时所用。（3） 软件三条曲线从上至下分别为“总磁通曲线” “横向漏磁通曲线”“纵向漏磁通曲线” 。如：“总磁通曲线”显示曲线在零点之上，则采用如下方法，首先关闭软件，进入（2）步时打开的“AutoTextSys.ini”文件，将“总磁通 y 轴偏移=0”的“0”值改为大于零的值，可改为“0.1” ，保存文档。然后再次进入软件，点击开始测试（F1 键） ，观看曲线是否以归零，如未归零观看曲线位置，重复以上步骤重新调试，直到曲线归零为止。最后关闭“AutoTextSys.ini”文件。软件中三条
19、曲线调试归零的方法都如此。操作技巧：曲线在零点之上时应加大总磁、横向、纵向漏磁通 y 轴偏移的数值，曲线在零点之下时应减小总磁、横向、纵向漏磁通 y 轴偏移的数值。具体加大或减小的幅度与其软件中极限值中“Y 轴坐标”的设定有关，当- 21 -“Y 轴坐标”越大偏移调节的幅度越大， “Y 轴坐标”越小偏移调节的幅度越小。七 井口油管杆探伤系统（T.T.I.S）安装与拆卸过程7.1 安装过程7.1.1将 37 芯白色数据线与工控机（计算机）连接，另一端 26 芯航空插头 与二次仪表箱的数据输出端相连。7.1.2 将线轴的 26 芯航空插头与二次仪表箱的输入端相连。7.1.3 将线轴放置距井口 3
20、米至 4 米处。7.1.4 测试之前需将探头移放到距井口 1 米处，打开探头的侧面镙栓。7.1.5 在安装探头之前安装好井口简易自封，将探头放置井口上方与井管闭合良好，把探头侧面螺栓扣紧。7.1.6 将探头黑色数据线航插与线轴相连接。注意事项：1)井口侧斜过大会给探头造成损害不宜检测 ；2)选择好探头口径；3)做好井口线轴的防水；4)保证现场电源电压工作正常；5)一定要注意井口底下与井管相连接的物体直径过大大于探头口径应及时停止检测，再此之前应拆下探头；6)测试完毕后作好探头的保养清洗工作。7.2 拆卸过程：7.2.1由于探头磁场过强，首先把管箍回放在探头磁场中间以减少磁场- 22 -磁力面积
21、，两人用力左右分离探头便于拆卸；7.2.2 把线轴与计算机连接的数据线按安装前拆卸放好即可。八 成套性井口油管杆探伤系统（T.T.I.S）包括以下部分：传感器探头、转接轴、仪表箱、工控机、使用说明书、合格证、市电电源线 2 根、计算机数据线1 根。传感器对不同测量对象需使用适配的类型。九 注意事项9.1 在放置和运输过程中，要注意漏磁传感器的连接线，因为它是固定在传感器上的，特别不要使连接线受外力（例如拉动、踩压） 。9.2 由于在检测环境恶劣，被测抽油管（杆）外壁粘满油污，每次检测完毕应将漏磁传感器内腔擦拭干净。十 故障处理10.1 信号采集曲线在软件窗口中观测不到。检查计算机上 A/D 卡
22、各通道的输入信号，如有异常电压指示：该通道的连接线断开或者连接线插座没有拧紧。对应的霍尔探头（包括前端电路）发生故障。排除方法：检查相应的连线及连接处是否完好或者制造厂家派人维修。10.2 信号采集时无波形或始终报警：报警门限设置太低。线路故障。排除方法：检查相应的设置和电路。- 23 -10.3 其他故障解决方法：应由经过培训的专门人员操作。反馈给制造厂家，派专门的技术人员检查维护。美 国 OEM 公 司 授 权 北 京 科 比 科 科 技 有 限 公 司 作 为 其 北 京 代 表 处 ，负 责 其 检测 系 统 的 推 广 和 服 务 工 作 ，以 让 各 国 油 田 用 户 享 用 到 世 界 上 最 先 进 的 检 测 技 术和 设 备 。科 比 科 公 司 将 与 OEM 公 司 携 手 合 作 ，共 同 为 广 大 油 田 用 户 提 供 最 优 质的 服 务 。
