在測井過程中，常常使用打撈工具及水平井工具(如圖1)，常見的有卡瓦打撈筒、轉(zhuǎn)換短接、打撈矛等。因?yàn)樗鼈冊谧鳂I(yè)過程中，需要承載一定的重量，且經(jīng)常由于磨損、夾持等原因，容易在螺紋連接等部位(圖2)產(chǎn)生裂紋類缺陷，因此必須進(jìn)行無損探傷。對于水平井工具的探傷，主要采用超聲波和磁粉檢測。
圖1 打撈工具 圖2 螺紋連接部位
1、超聲波檢測法
1.1 檢測方法分析
1.1.1 橫波檢測法
水平井工具管體主要產(chǎn)生的缺陷是垂直于管軸線的徑向缺陷(也稱橫向缺陷)，可采用直接接觸法進(jìn)行檢測。如要檢測縱向缺陷，也可采用周向檢測法。采用接觸法探傷小口徑工具時(shí)，由于其管徑小、曲率大，常規(guī)橫波斜探頭與管材接觸面小、耦合不良，會(huì)造成波束擴(kuò)散，靈敏度低。為了改善耦合條件，常將探頭有機(jī)玻璃斜鍥加工成與管材表面相吻合的曲面。
對于管體內(nèi)、外橫向缺陷，一般利用超聲橫波法進(jìn)行軸向掃查探測。由于水平井工具內(nèi)部結(jié)構(gòu)有臺(tái)階等，回波情況較為復(fù)雜、探傷時(shí)需結(jié)合具體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行缺陷波的判斷。
1.1.2 縱波檢測法
當(dāng)檢測試件螺紋部分時(shí)，縱波探頭從螺紋端部發(fā)射縱波，當(dāng)超聲波遇到缺陷時(shí)，就會(huì)有缺陷回波產(chǎn)生，通過觀察回波，可以判斷缺陷的位置，見圖3。
圖3 螺紋端缺陷回?fù)?/span>
對于水平井工具的內(nèi)螺紋端和外螺紋端。因?yàn)榫哂幸欢ǖ腻F度，可采用縱波小角度探頭進(jìn)行探傷；當(dāng)螺紋端面較小，不適宜采用縱波直探頭時(shí)，可采用超聲橫波斜探頭在外表進(jìn)行檢測。
1.2 檢測裝置
(1)超聲波探傷儀：選用數(shù)字型超聲波探傷儀。
(2)探頭：使用小角度縱波直探頭對螺紋端部進(jìn)行檢測，采用橫波斜探頭對管體進(jìn)行檢測。
(3)對比試塊：鉆具螺紋區(qū)域?qū)Ρ仍噳K采用1.0mm深度的刻槽。
(4)耦合劑：要求耦合劑的聲阻抗高，耦合效果好，本方法采用機(jī)油或水作為實(shí)驗(yàn)用耦合劑。
(5)標(biāo)準(zhǔn)：采用的標(biāo)準(zhǔn)有SY/T 5068-2000、SY/T 5147-2000、SY/T 5069-2000、JB/T 4730-2005等。
1.3 掃描速度和靈敏度調(diào)節(jié)
采用縱波端面探傷時(shí)，用深度調(diào)節(jié)法按深度1:1進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用對比試塊上的刻槽，找到刻槽回波后，達(dá)到屏幕的80%作為基準(zhǔn)，探傷時(shí)在此基準(zhǔn)上提高6dB作為掃查靈敏度。采用橫波斜探頭對管體進(jìn)行檢測時(shí)，則按JB/T4730—2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定調(diào)節(jié)。
1.4 檢測應(yīng)用
在具體現(xiàn)場檢測中，采用的是USM 35X型數(shù)字超聲波探傷儀，探頭為5P 9×12 6°小角度探頭和2.5P 13×13 K2橫波斜探頭，鉆具螺紋區(qū)域?qū)Ρ仍噳K：1.0mm深度刻槽，耦合劑為纖維素。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對39支打撈工具和水平井工具進(jìn)行檢測，檢測發(fā)現(xiàn)了螺紋根部的裂紋缺陷。
2、磁粉檢測法
對于打撈工具及水平井的管體和外螺紋端的裂紋及近表面缺陷，可用濕熒光粉法進(jìn)行檢測。在實(shí)際檢測過程中，采用了便攜式磁軛，型號(hào)為CJZ-212E，用熒光磁粉進(jìn)行外表面管體和外螺紋端的檢測，具體操作按JB/T4730-2005進(jìn)行。檢測結(jié)果表明，能夠檢出管體外表面和螺紋部位細(xì)微的裂紋。
3、結(jié)論
(1)采用超聲縱波端面檢測法和橫波檢測法，對測井用特殊工具的螺紋端和管體缺陷進(jìn)行檢測，檢測靈敏度較高，能夠發(fā)現(xiàn)細(xì)小的裂紋類缺陷，保證了測井工具的安全使用。
(2)對于內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的工具，回波較為復(fù)雜。需結(jié)合工具的結(jié)構(gòu)情況，判斷回波是否為缺陷波。
(3)把超聲波檢測法和磁粉檢測法結(jié)合使用，可以更全面地對工具外部裂紋型缺陷情況進(jìn)行分析和判斷。