钻修井用磨铣鞋检测

一、结构完整性检测

1. 外观检查

   • 表面缺陷：通过目视或放大镜检查磨铣鞋表面是否存在裂纹、凹坑、剥落或异常磨损。
   • 几何形状：使用卡尺、三坐标测量仪等工具验证切削齿排列角度、刀翼对称性及基体轮廓是否符合设计图纸要求。
   • 焊接质量：重点检测切削齿（如碳化钨）与基体的焊接部位，确保无虚焊、气孔或未熔合现象。

2. 尺寸公差检测

   • 关键尺寸：包括外径、内径、总高度、螺纹规格（如API标准NC、REG等），需对照设计公差范围进行验证。
   • 同心度与垂直度：通过专用工装检测磨铣鞋轴线与连接螺纹的同心度误差（通常≤0.05mm），确保井下作业时受力均匀。

3. 材质分析

   • 化学成分：通过光谱仪分析基体材料（如4140合金钢）的Cr、Mo、Ni等元素含量是否符合ASTM标准。
   • 金相组织：观察热处理后的显微组织（如回火马氏体），评估晶粒度及是否存在过热、脱碳等缺陷。

二、力学性能检测

1. 硬度测试

   • 采用洛氏硬度计（HRC）或布氏硬度计（HBW）多点测量基体、切削齿及焊缝区域的硬度值，确保基体硬度在28-32HRC，切削齿硬度≥85HRA。

2. 抗拉强度与韧性

   • 通过万能材料试验机测试基体材料的抗拉强度（≥900MPa）和延伸率（≥12%），验证其抗冲击能力。
   • 夏比冲击试验评估低温环境（如-20℃）下的冲击韧性（≥40J），防止井下脆性断裂。

3. 疲劳寿命测试

   • 在模拟井下循环载荷（轴向压力+扭转载荷）下进行疲劳试验，记录裂纹萌生周期及扩展速率，预测实际使用寿命。

三、工作性能检测

1. 耐磨性测试

   • 台架试验：在模拟井筒环境（含石英砂的钻井液介质）中运行4-8小时，测量切削齿高度磨损量（≤0.2mm/h为合格）。
   • 显微硬度对比：测试磨损区域的硬度变化，评估表面硬化层是否失效。

2. 切削效率测试

   • 使用标准岩样（如花岗岩、套管钢）进行切削试验，记录单位时间内的切削体积（m³/h）及比能消耗（kW·h/m³）。
   • 对比不同齿形（如锥形、平顶形）和布齿密度下的效率差异，优化设计方案。

3. 动态稳定性检测

   • 动平衡测试：在高速旋转（200-500rpm）下检测径向振动幅度（≤0.1mm），避免因不平衡导致工具偏磨或井壁损伤。
   • 螺纹连接强度：通过扭矩试验机测试上扣/卸扣扭矩（如API NC46螺纹推荐扭矩为12-15kN·m），验证抗扭失效能力。

四、特殊工况适应性检测

1. 高温高压环境测试

   • 在高温高压釜（150℃、70MPa）中模拟深井环境，持续运行后检测密封性、材料蠕变及切削性能衰减。

2. 耐腐蚀性检测

   • 浸泡于含H₂S（≥100ppm）、CO₂及高矿化度盐水中72小时，观察表面点蚀、应力腐蚀裂纹（SCC）及氢脆倾向。

3. 非破坏性检测（NDT）

   • 超声波探伤（UT）：检测内部裂纹、夹杂等缺陷（灵敏度≤Φ2mm平底孔）。
   • 磁粉探伤（MT）：用于表面及近表面裂纹的快速筛查。

五、检测标准与周期

1. 执行标准

   • API RP 7G（钻具设计）、ISO 10424（井下工具规范）及企业内控标准（如耐磨层厚度≥3mm）。

2. 检测周期

   • 新工具出厂前需100%全项检测；使用中工具每作业3-5口井或累计运行150小时后进行复检。

六、检测结果应用

通过系统化检测可定位磨铣鞋的失效模式（如疲劳断裂、磨损失效），指导优化热处理工艺、齿形设计及作业参数（如转速、钻压），提升单次入井磨铣量20%-30%，降低非计划停工风险。

结语 磨铣鞋的检测需融合材料科学、力学分析及井下工况模拟技术，构建从“设计-制造-使用”的全生命周期质量控制体系，为复杂井筒修复作业提供可靠保障。