СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ БУРОВЫХ ТРУБ Российский патент 2023 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области ультразвукового контроля (УЗК) ниппеля буровых труб с высаженной наружной частью /переводников/ патрубков. Буровые трубы, предназначенные для поднятия или погружения бурового инструмента в скважину и передачи ему крутящего момента от буровой установки. По мере углубления скважины трубы состыковывают между собой, образуя бурильную колонну. Соединение труб обычно осуществляется с помощью, нарезанной на них резьбы. Это соединение, да и сами трубы в процессе работы испытывают серьезные нагрузки. Способ может быть использован для обнаружения и оценки поверхностных микротрещин наружной резьбы ниппеля буровых трубы с высаженной наружной частью/переводников/патрубков.

Причиной возникновения поверхностных микротрещин наружной резьбы буровых труб являются усталостные напряжения, возникающие в процессе их эксплуатации.

Дефект начинает развиваться с микротрещин, которые могут быть выявлены УЗК на ранней стадии возникновения. Под действием нагрузок, влаги и других агрессивны воздействий глубина микротрещин возрастает. Развитие микротрещин в конечном итоге приводит к возникновению обширной поперечной трещины. Таким образом, раннее обнаружение микротрещин на рабочей поверхности ниппеля буровых трубы с высаженной наружной частью/переводников/патрубков является актуальной задачей.

Известен способ контроля параметров наружной резьбы и устройство для его осуществления, заключающийся в том, что устанавливают контролируемое изделие в узел базирования, проводят съем информации, ее обработку, анализ и представление, средство для съема информации, выполненное в виде оптоэлектронной головки, включающей расположенные по разные стороны от контролируемого резьбового участка источник и приемник оптического излучения, перемещают вдоль продольной оси контролируемого изделия, при этом облучают контролируемый резьбовой участок световым потоком, с помощью приемника излучения принимают световой сигнал, прошедший через контролируемый резьбовой участок, который преобразуют в электрический, а затем в цифровой сигнал, передают и обрабатывают в ПЭВМ, причем по завершении движения по одному сечению резьбового участка средство для снятия информации и/или контролируемое изделие поворачивают в другое угловое положение и вновь осуществляют движение вдоль резьбового участка. Патент РФ №2151999/.

Недостатком способа является невозможность определения усталостных микротрещин, возникающих в процессе эксплуатации ниппеля буровых трубы с высаженной наружной частью /переводников/ патрубков и их параметров на различных стадиях возникновения, а также внутренние трещины и расслоения внутри металла.

Прототипом является способ УЗК стальных бурильных труб с высаженными концами бурильных труб типов 1 и 2 (ГОСТ 631-75), а также УЗК резьбовой части бурильных труб типа 3 и 4 по ГОСТ 631-75 с высаженными концами и коническими стабилизирующими поясками всех типоразмеров, заключающийся в проведении контроля ультразвуковым эхо-импульсным методом с помощью серийных ультразвуковых дефектоскопов типа УД2-12 и других, ультразвуковыми трубными каретками КТ-ЗУ и устройством сканирования УС-2. На очищенную поверхность бурильной трубы установить трубную каретку на расстоянии в среднем 280 мм от торца. Углы призм преобразователя составляют 53° и 55°. Дефектоскопист, находящийся непосредственно у бурильной колонны, которую на время проверки каждого резьбового соединения останавливают, перемещают трубную каретку вокруг трубы и наблюдает за автоматическим сигнализатором дефектов. Рабочая частота 2,5 МГц (допускается 1,8 МГц). Чувствительность метода определяется дефектом, эквивалентным по своей отражающей способности риске прямоугольного профиля протяженностью (25±3) мм, глубиной (3±0,3) мм.

В процессе контроля труб по настоящей методике обнаруживаются дефекты как металлургического характера (закалочные трещины, ужимы, закаты, раковины и др. протяженные дефекты), так и эксплуатационные (усталостные трещины в высаженных концах бурильных труб). Поперечные протяженные дефекты типа усталостных трещин в резьбе и расслоения в утолщенной части.

С помощью данной методики можно производить контроль высаженных концов бурильных труб с навинченными замками в процессе подъема колонны их скважины, а также в стационарных условиях трубных баз. / РД-41-01-25-89, Неразрушающий контроль бурового инструмента и оборудования при эксплуатации, УкрНИГРИ, - Львов.: 1990./.

Недостатком известного способа является то, что УЗК ниппеля и высаженной части труб производится с наружной части самой трубы, или с торца ниппеля, если его ширина 10 мм и более. Но, в полевых условия, наружная высаженная часть ниппеля, в зоне контроля покрыта многочисленными мелкими задирами от клиньев захвата, а ширина торца может не позволять проводить контроль его стороны. И тоже может иметь мелкие дефекты в виде вмятин от неправильной стыковки ниппеля и муфты предыдущей трубы колонны при спуско-подъемных работах. В таком случае необходимо произвести зачистку и выравнивание задиров до соответствующей шероховатости (Rz40), а это очень затратное по времени мероприятие (планирование, необходимость разложить каждую трубу с доступом для подготовки зоны контроля, а таких трубы сотни. Зачистка трубы. Ожидание проведения контроля).

Целью изобретения является упрощение способа ультразвукового контроля резьбовых соединений буровых туб.

Технический результат достигается путем проведения дефектоскопии ниппеля и высаженной части трубы изнутри, т.е. используя внутреннюю поверхность трубы. Способ заключается во вводе пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) во внутрь трубы со стороны ниппеля и проведения контроля резьбы и тела высаженной части изнутри. ПЭП прижимается к внутренней части трубы и производится контроль прямым лучом (при обычном контроле резьбы ниппеля с поверхности высаженной части используется однократно отраженный луч). Луч ПЭП направляется вдоль трубы в стороны муфты (противоположного конца). Угол ввода и частоту ПЭП подбирается в зависимости от трубы и угла наклона/типа резьбы ниппеля. Настройки производятся на тех же стандартных образцах предприятия, что и при использовании обычного метода. Внутренняя поверхность буровых труб не подвергается механическим воздействиям в следствии эксплуатации труб (кроме движения бурового раствора). Не нужен доступ к поверхности ниппеля и высаженной части трубы. В случае, если производится только УЗК ниппеля, то трубы можно не раскладывать, что сокращает время, отведенное на проведение контроля.

Использование: для ультразвукового контроля резьбовых соединений буровых труб. Сущность изобретения заключается в том, что вводится пьезоэлектрический преобразователь вовнутрь трубы со стороны ниппеля и проводится контроль резьбы и тела высаженной части изнутри. Технический результат: обеспечение возможности отказа от необходимости использования при ультразвуковом контроле резьбовых соединений буровых труб наружной поверхности трубы, которая требует очистки снаружи от грязи и масла, а также которая имеет множество задиров, шероховатостей и других повреждений после бурения, которые не позволяют обеспечить хороший контакт ультразвукового датчика с поверхностью контролируемого объекта. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ ультразвукового контроля резьбовых соединений буровых труб, заключающийся в проведении дефектоскопии ниппеля и высаженной части трубы изнутри, отличающийся тем, что вводится пьезоэлектрический преобразователь вовнутрь трубы со стороны ниппеля и проводится контроль резьбы и тела высаженной части изнутри.

2. Способ ультразвукового контроля резьбовых соединений буровых труб по п. 1, отличающийся тем, что производится УЗК ниппеля соединенных труб.