胡治斌，樊建春，高维骏，程彩霞，吴家风，赵坤鹏，代濠源

中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京 102249

0 引言

钻柱是一种中空管状结构，用来驱动钻头从地面到达油气层。在钻井过程中，钻柱由数百根钻杆连接而成[1]，每2根钻杆通过锥形螺纹连接。钻柱在服役过程中，工况十分恶劣，受复杂地层条件、恶劣的腐蚀性介质、流体冲刷、复杂运动和拉、压、弯、扭复合动载荷等因素的耦合作用，早期失效问题十分突出，给钻井生产造成重大损失。研究表明，平均每次钻具断裂事故造成的损失可高达10.6万美元，约占钻井总成本的14%，中国西部某油田仅在2009年上半年即发生钻具断裂事故21起，统计表明超过50%以上的断裂事故是因疲劳造成。断裂事故发生后，恢复生产是非常昂贵和耗时的[2]。因此，在钻具使用过程中能够尽早发现敏感部位的应力集中异常或出现的微裂纹，在裂纹显著扩展之前及时采取措施，对于有效预防钻具疲劳破坏具有特别重要的意义。

现有的常规检测方法有磁粉检测、漏磁检测、超声波检测等，但均不能满足在钻井早期诊断钻柱损伤状况的需求，主要是因为：(1)敏感范围局限于宏观缺陷，难以捕捉钻柱早期损伤过程中材料结构由连续到不连续过渡阶段的微弱异常信号；(2)对缺陷高发、结构复杂、壁厚大的钻柱连接部位的适应性差，存在检测盲区。

金属磁记忆方法是一种可以监测应力集中和早期损伤的无损检测技术[3]。金属磁记忆方法检测的是由机械应力与地磁场共同诱导产生的残余磁场，无需对检测对象施加外加磁场进行磁化，在疲劳损伤检测方面显示出良好的发展应用前景[4]。……