针对特殊螺纹油管下井后仍存在密封失效的问题,提出采用金属磁记忆和超声相结合的检测技术应用于特殊螺纹油管密封性能的检测。搭建金属磁记忆检测系统,采集上扣前后接头的磁记忆信号,提取并分析特征参数磁记忆信号梯度值。结果表明:磁信号梯度值可以表征螺纹形貌;上扣后啮合螺纹应力分布不均,起始端磁信号梯度值大,应力集中程度高。搭建超声检测系统,采集上扣前后油管密封面回波信号,计算声强反射系数,并利用声强反射系数与接触应力的关系得到密封面接触应力分布。结果表明,上扣后密封面环形带上保持了较高的接触应力,具有一定密封能力。磁-声结合的检测方法实现了对接头螺纹连接部位应力集中情况和密封面接触应力分布的检测,进而可评估密封性能,为保障油管下井服役提供了更安全更有效的密封检测手段。

特殊螺纹油管密封面接触压力大小和分布对其密封性能有重要影响。对双粗糙表面施加压力模拟油管螺纹密封面接触过程,获取不同压力下接触界面超声回波信号,分析频谱特征参数与接触应力大小的关系。对幅度谱进行归一化处理,计算了不同压力及加载次数下每一频率下的反射系数。分析结果表明:归一化幅度谱出现两个极值,分别在5和8 MHz处,加载过程中频率发生偏移;反射系数随压力增加呈非线性减小,随加载次数增加,反射系数曲线趋于重合。计算了回波中心频率并进行了拟合,拟合结果表明,中心频率随接触压力呈双线性变化趋势,小压力范围内呈线性降低,压力继续增大时回波中心频率增大,且多次加载时,双线性交点向低压高频方向偏移。研究结果可为油管密封面接触压力超声检测的定量表征提供数据支撑。