基于BP神经网络管道磁记忆检测模式识别

为区分管道母材及焊缝处不同损伤形式磁记忆信号,运用BP神经网络对管道缺陷检测信号的模式进行识别。以X80管线钢作为试样材质,分别从X80管道母材及焊缝部位取样,加工无缺陷及含裂纹等两种形式的试样并对其进行磁记忆检测。采用有限元分析软件获得其磁场分布,对磁记忆检测信号进行特征参数提取并采用BP神经网络对特征参数进行聚类,建立了管道磁记忆检测模式识别方法。研究结果表明:不同损伤部位及形式的试样,其磁记忆检测信号分布有较大差异;磁记忆检测信号分布与试样表面形貌及损伤形式密切相关;运用BP神经网络能够有效识别管道不同位置及损伤形式的磁记忆检测信号。研究结果为磁记忆检测技术应用于管道内检测并进行管道典型缺陷信号识别提供了新的思路和方法。     

套管损伤磁记忆检测信号的量化识别方法

基于所开展的套管损伤磁记忆损伤判据试验研究成果,对套管损伤的量化识别方法进行了研究。在介绍套管损伤磁记忆信号三维图像重构机理的基础上,借助层间匹配和插值处理,并引入权重,修正插值数据,提高了缺陷重构的精度,同时用HSV彩色空间实现了缺陷图像的显示。通过对局部缺陷处信号的二次重构和对缺陷区域二维断层轮廓信号的分析,确定了缺陷长度、宽度和深度,获得了套管缺陷的表面轮廓,达到了对缺陷可视化识别的目的。应用研制的套管损伤磁记忆检测装置对射孔套管进行三维图像重构和缺陷识别,验证了装置的可靠性。     

油管损伤磁记忆检测信号定量研究

鉴于磁记忆方法在油管损伤检测中缺乏有效的损伤评判依据,难以实现缺陷量化分析,定量研究了磁记忆信号与油管缺陷尺寸之间的关系。通过设计检测系统,开展了对预制刻伤J55油管试样室内磁记忆定量检测试验。对检测信号进行降噪和求取梯度处理,发现磁记忆信号能够很好地表征油管损伤尺寸及位置信息。提取刻伤处信号梯度峰峰值V_(KK)及峰宽值VW,发现峰峰值V_(KK)随着孔深h增加呈二次曲线增大,峰宽值及峰峰值则与孔径存在较好的线性关系,结合曲线拟合结果可以进一步确定缺陷尺寸。该结果有助于磁记忆检测技术的定量化研究以及进一步建立完善的油管损伤磁记忆检测评价体系。     

基于磁记忆方法的油气管道内检测试验研究

管道内检测技术是应用最为广泛的维护管道安全性与完整性的有效方法。鉴于目前管道内检测采用超声波、漏磁检测方法对于管道损伤评价存在的局限性,提出采用金属磁记忆方法进行检测。金属磁记忆方法通过记录地磁场作用下的金属构件表面的漏磁场信息,可对构件微观缺陷和应力与变形集中区进行辨别。应用自主研发的610mm管道磁记忆内检测装置进行了现场牵拉试验研究。结果表明,所设计的内检测装置具有良好的可靠性与管道通过性,并能通过多通道数据分辨出不同类型的缺陷特征,采用磁记忆方法进行管道内检测在技术上是可行的,具有良好的开发应用前景。     

海底管道典型缺陷磁记忆检测试验研究

针对海底管道在生产运行中受到腐蚀性介质及外力作用,易产生缺陷导致失效的问题,以磁记忆检测技术为基础,研制开发了海底管道内检测器,基于海底管道损伤典型缺陷形式设计并搭建了管道损伤检测试验台,对研制的海底管道内检测器进行了管道损伤检测试验研究。试验结果表明,研制的海底管道内检测器能够有效检出管道已有缺陷;对不同缺陷类型、尺寸磁记忆检测信号的特征参数进行对比分析,证实了磁记忆检测技术在缺陷量化中的应用潜力。研究成果为磁记忆检测技术应用于海底管道缺陷损伤检测提供了技术支撑。     

基于磁记忆技术的油气管道缺陷检测研究

采用金属磁记忆方法对管道缺陷进行精确测定,是当前无损检测领域的研究热点和难点。文章介绍了磁记忆检测的优势和原理,分析了采用磁记忆仪检测油气管道缺陷的结果,并对磁记忆检测的影响因素进行了研究。检测试验结果表明,磁记忆检测仪能比较准确地定位管道缺陷;提离对金属磁记忆检测的影响比较明显,随着提离值的增加,磁场信号越来越弱;扫描速度对检测信号影响较小;不同的检测姿态对磁记忆检测信号特征值的影响效应存在较大差异,这对磁记忆检测信号特征量的提取极为不利,建议开发三维探头进行检测。     

高压管汇的检测及安全评价技术研究

鉴于传统检测方法的不足,研制了一种基于磁记忆检测原理的高压管汇直管便携式检测仪。介绍了高压管汇磁记忆检测及评价方法流程,对含典型缺陷的高压管汇进行磁记忆检测,对其剩余强度进行分析,建立了磁记忆检测信号与剩余强度的评价指标。分析结果表明,磁记忆检测信号值与高压管汇的缺陷类型、缺陷尺寸参数具有明显的相关性;检测信号可以较好地反映缺陷尺寸的变化;高压管汇的缺陷类型、缺陷尺寸参数与其剩余强度存在一定的定量关系,可据此关系建立高压管汇的检测评价标准;该研究内容可为高压管汇的定量化安全评价提供一种新思路。     

基于磁记忆的海上钻柱损伤监控技术研究

钻柱疲劳断裂等事故会严重影响海上钻井作业的安全。对钻柱损伤检测方法进行分析,提出磁记忆方法适合用于现场钻柱损伤实时检测。通过室内试验研究,确定磁记忆信号切向分量梯度最大值可用来表征钻柱损伤状态。结合海洋石油钻井特点,研制了一套基于磁记忆的海上钻柱损伤实时监控系统。该系统在起钻过程中对钻柱接头-管体进行一体化检测,不影响起钻速度。通过试验井抽样检测试验,缺陷检出率达100%,并在中海油南海某油田成功应用2口井。基于磁记忆的海上钻柱损伤监控技术研究为海洋石油高效安全开发提供了技术支持。     

钻杆损伤磁记忆检测软件设计与应用

针对现有的钻杆无损检测方法(超声波、磁粉、漏磁、涡流和射线等)只能检测出已经成形的宏观缺陷的问题,根据钻杆结构特点以及钻具检测中心的现场情况,采用金属磁记忆方法,开发了一种新型钻杆损伤磁记忆检测系统,设计了上位机检测控制分析软件。使用该软件能够对钻杆损伤部位实施可靠有效的检测,对损伤信息的特征提取分析与检测位置关系的直观显示,可以比较直接地判断出已成形的缺陷和以应力集中为特征的潜在的危险部位,为钻杆疲劳损伤的早期诊断开辟了新的途径。     

X52管线钢接触损伤的磁记忆检测试验研究

接触损伤会对油气管道的完整性和安全性造成严重威胁,采用磁记忆检测技术可实现损伤的早期诊断,为此对X52管线钢试件不同接触载荷下的磁记忆信号特征进行了试验研究。结果表明:在接触损伤点磁记忆信号的法向分量过零点,切向分量出现极值;通过与摩擦损伤的磁记忆信号进行对比分析,说明压应力集中对磁记忆信号的影响更大;利用法向分量的峰-谷值差和水平间距两个特征参数随接触载荷增加而增大的特点,可以表征接触损伤的严重程度和影响范围。通过对X52管线钢接触损伤与磁记忆信号之间的关联性进行分析,为油气管道接触损伤的无损定量化评价奠定了基础。     

深水钻井防喷器温度场数值模拟研究

深水防喷器所处环境为低温高压,如有气侵出现,容易在防喷器位置生成天然气水合物,阻塞防喷器,产生井口安全隐患。为此,结合深水钻井工况,建立了深水钻井条件下闸板防喷器与环形防喷器的三维空间模型,并利用Fluent软件进行了温度场数值模拟,得到了防喷器不同位置的温度场分布。在此基础上,结合天然气水合物生成条件分析了防喷器的温度场分布,以及加热管对防喷器温度场的影响规律,并优选了加热管的布置位置。结果表明,在模拟环境条件下,闸板防喷器横向位置依靠防喷器通径内壁加热即可满足天然气水合物预防要求,在纵向侧面1/4处布置加热管效果较好;管线数量对环形防喷器温度场的影响很大,为满足温度高于天然气水合物形成温度的要求,可以将优化加热管数量与保温措施结合起来进行。      

机抽井口防喷器自动化改造与应用

目前注氮气三次采油技术是某油田缝洞型碳酸盐岩油藏提高采收率的重要手段,随着注氮气轮次增加,气窜问题严重,部分油井机抽生产期间油压由0.5 MPa迅速上升至近30 MPa,给现场生产带来较大井控风险。为此,在常规42 MPa手动双闸板防喷器基础上对采油液控系统、液压双闸板防喷器执行机构、抽油机液压刹车装置等进行自动化改造,实现数据联锁和远程控制,其中液控装置以及执行器均采取可拆卸设备组合而成。改造后的装置可根据油压变化自动控制抽油机停机、防喷器关闭等动作,并反馈防喷器状态等数据信息,通过信息自动化手段实现注氮气井远程实时监控管理、压力异常快速响应处置,提升了现场安全生产水平。现场应用结果表明,该装置在井口油压超过设定值情况下,实现超压自动停机、液压自动刹车、液压自动关闭防喷器等功能,有效减少环境破坏、产量损失,杜绝井喷事故,具有较好的推广前景。     

闸板防喷器承压件在线监测装置的研制

鉴于目前国内还没有对防喷器运行状态进行在线监测的仪器或装置,为确保防喷器运行状态安全,研制了闸板防喷器承压件在线监测装置。该装置是通过安装在闸板防喷器腔体内部及壳体上的传感器,监测其内部工作压力、油路开关压力、内部温度和关键部位形变参数,实现了对闸板防喷器在出厂前、井控车间和钻井现场全过程监管。还能对各种超规范工作环境及超安全极限进行报警,提高了现场闸板防喷器运行的可靠性。试验及应用结果表明,该装置能满足井控车间各种试验的数据监测及意外着火情况下数据保存的要求,提高了防喷器安全管理水平。     

焊接缺陷早期探伤诊断的新方法

随着无损检测技术的不断发展,对金属构件进行早期的探伤诊断成为无损检测领域的一个新的研究热点。金属磁记忆检测方法是利用铁磁物质的磁机械效应,通过检测金属构件的漏磁场强度来确定应力集中部位,并根据应力集中进一步确定焊接缺陷的一种无损检测手段。与其它无损检测方法相比它最大的优点在于能够早期“预言”容易产生缺陷的位置并且直接利用地磁场进行检测而无须对构件进行另外的磁化。简要介绍了金属磁记忆检测方法的研究现状、原理、设备及其发展前景。     

油水井作业中污油污水回收技术的研究

根据油井和注水井的结构特点及不同井型的不同施工方式 ,研制并配套了相应的防喷工具和作业施工过程中溢流的回收装置 ,实现了油水井作业过程中污油污水的回收利用。对于油井管柱内孔防喷 ,研制KG—Ⅱ型帽形活门、KQG—FP型防喷脱节器及Y341— 114型封隔器工艺管柱 ;针对油套环空控制 ,改进了自封封井器胶心成分 ,其密封性能提高。为便于对油套环空溢流处理 ,研制了回收装置 ;针对注水井作业施工特点 ,研制成功污水地面回收装置。     

XZ-11-05型旋转防喷器

针对油水井大修过程中井口没有可靠的密封装置，许多高效率的工艺无法正常实施的问题，胜利石油管理局采油工艺研究院研制出一种能可靠密封旋转钻具和油套环空的XZ-11－05型旋转防喷器。这种旋转防喷器采用新型材料胶心及独特的内部和外部结构，具有安装使用简单、胶心更换容易等特点。给出了防喷器的主要结构参数和性能参数，介绍了工作原理与结构特点，总结了现场的应用效果。实践表明，XZ-11-05型旋转防喷器旋转平稳，过接箍性能良好，能可靠密封方钻杆。     

钻井作业井喷抢险装置设计

针对目前钻井作业过程中出现的井喷失控事故,设计了井喷抢险装置。该装置在远程控制下能够与光套管连接并且能可靠封闭井口,提高了井喷抢险作业的安全性。井喷抢险装置主要由支撑系统、生根系统、起升系统、对中系统、封井系统和套管卡紧系统组成。作业过程:支撑架将井喷抢险装置支撑在井口,支撑架上的液压缸推动固定架向前运动,当到达指定位置后生根系统卡紧套管本体,实现井喷抢险装置的生根;在对中系统的作用下,封井系统在水平面内前后左右运动,使封井系统的轴线与套管的轴线共线;升降系统带动封井系统下降,到达指定位置后封井系统停止运动;关闭环形防喷器和全封闸板防喷器,分别封闭封井系统与套管间的环空空间和套管内孔。对各系统进行了详细的结构设计并且利用ABAQUS有限元软件对关键零部件进行了有限元分析。分析结果表明,装置的强度与刚度均满足要求,针对目前钻井井喷事故中抢喷时间长、作业危险性高的现状,井喷抢险装置能够快速与井口光套管连接,及时制止井喷,可封闭压力达35 MPa的井口。     

带压作业油管接箍探测仪的研制

研制的带压作业油管接箍探测仪主要由传感器、报警器、激磁器等部分组成。它利用油管接箍通过时对激磁器与传感器构成的稳定磁场的扰动行为,触发传感器发出脉冲信号并传递给报警器,报警器将信号处理后发出声光报警,为工作人员进行下一步的操作提供控制指令。现场应用证明:采用油管接箍探测仪可以使环形胶心工作寿命延长2倍,仅此一项,每年可节约成本84万元,取得了很好的经济效益;接箍探测仪的使用,提高了带压作业操作过程的安全性和可靠性,使生产效率大大提高;同时为带压作业实现自动控制奠定了一定基础,具有良好的推广应用前景。     

FX28-35型旋转防喷器的研制

国内欠平衡钻井普遍实施 ,要用到的旋转防喷器是关键设备 ,技术含量高。国内正进行一种旋转防喷器的研制 ,它的性能指标参照当前主流相关设备设计。研制旋转防喷器有几大难点 ,主要集中在密封胶芯、旋转动密封及轴承 ,各自的寿命满足实际应用是保证钻井施工安全的关键。通过大量的元件选型、设计、制造和试验的工作 ,特别是出厂前的大量模拟欠平衡试验 ,解决了这些关键问题。选用高技术含量的元件才能设计生产出高技术产品。费时费钱的大量的试验是该旋转防喷器获得初步成功的前题。     

现场检验SFZ18型防喷器密封装置的研制与应用

为了满足现场对防喷器的试压检验要求,研制了现场试压检验装置。介绍了该装置的结构组成、工作原理以及现场使用情况,同时还与Z331试压胶塞进行了对比,该装置的作用明显优于试压胶塞,安全可靠,操作简单,节约成本。