1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1研究课题的背景
石油是一种重要能源和优质化工原料，是一种关键性的经济资源，是关系国计民生的重要战略物资，石油工业是我国国民经济的重要基础产业，与一国经济安全的关系十分重大。1998年至2008年，石油在我国一次能源消费中所占的比重超过20%，并基本稳定在这一水平上[1]。原油开采过程中，石油钻杆是地面旋转系统、提升系统、循环系统与钻铤、钻头连接的主要部件，在油田的使用量非常大。它能否正常、安全地工作是油田钻井工程能否正常进行的关键之一。
人类利用工具钻探而获取资源的历史可以追溯到11世纪，那时人们利用竹木做工具，以人畜为动力，冲击钻凿盐井，并利用伴随开采出来的天然气煮盐水获得食盐。真正意义的钻杆产生于20世纪40年代，那时利用钻头钻取岩屑，利用钻杆传递扭矩和泥浆液，钻井速度和深度也大大提高。到了70年代，随着计算机技术的高速发展，钻井进入自动化阶段，同时对钻杆性能提出了更高的要求。由于水平井、深井和超深井、大位移井等钻井技术的应用，钻井成本和钻井风险也在不断提高，传统意义的钻杆已不能满足使用要求，钻杆正向着高强度、高韧性、智能化、数字化、防腐蚀、安全环保等方面发展[2]。
钻杆内外流动的是泥浆体系，温度高、压力大，长达千米的钻杆会受到扭转、弯曲和阻力的共同作用，成为裂纹产生和扩展的重要来源[3-4]，带有裂纹的钻杆继续下井工作就有断裂的危险，一旦发生钻柱断裂造成埋井的情况， 经济损失可达数百万，严重影响钻井工程的经济效益。钻具失效的部位及缺陷主要包括：钻杆加厚区的刺穿及裂纹、各种钻具螺纹根部裂纹、管体的内外壁腐蚀[5]。api/iadc钻杆失效数据库中统计约有70％的钻杆失效发生在加厚过渡带消失处[6]，由于石油钻杆的焊缝部位是使用过程中最薄弱的环节，无缝管在焊接前要对管体的两端进行管端加厚，以增加厚度来提高薄弱部位的强度，使焊缝部位的整体强度大于管体的整体强度。根据管径不同一般分为内外加厚、内加厚、外加厚3种型式，其中以内外加厚型式为主[7]。内加厚带消失端纵向交变应力最大，易出现疲劳裂纹，导致钻杆刺穿[8]。加厚带几何不连续对疲劳影响很大，导致加厚带与管体交界处易产生疲劳和裂纹[9]。同时由于加工工艺、复杂的使用环境，钻杆加厚过渡带的内壁情况十分复杂，存在内部变径区并且易产生大面积的腐蚀和较大凹坑缺陷，传统的无损检测方式（例如漏磁、超声等）无法准确检测出缺陷，存在检测盲区。
2. 研究的基本内容与方案
2.1课题研究的目标
本文重点研究的钻杆管端300mm内壁变径区(加厚过渡带及周围区域内壁，如图1所示)的检测方法，用机器视觉技术对加厚过渡带内表面缺陷检测。设计并制作一套钻杆管端内成像系统，通过成像系统获取钻杆管端内部图像，并对获取的图像进行一系列处理与缺陷识别，用于高速自动化的钻杆管端无损探伤，具有检测误差小缺陷种类多，避免主观检测和检测效率高等优点。
图1 内外加厚的钻杆结构示意图
2.2课题研究的基本内容
一个典型的基于机器视觉技术的检测系统通常包括如下部分：镜头、光源、摄相机、计算机、图像软件系统、高速图像采集卡、机械结构部分和输入输出单元等组成。本设计中主要包括光源、摄像机、图像软件系统和传感器。钻杆管端300mm内部变径区(加厚过渡带及周围区域)的检测分为三大部分：图像采集、图像处理和缺陷检测。基于以上的分析和目标，确定本课题的主要研究工作主要包含以下几个方面：
1、钻杆管端内部变径区摄像系统硬件构建
3. 研究计划与安排
2016.3.02-2016.3.08 查阅相关中文文献资料，明确要求；
2016.3.09-2016.3.15 查阅近五年的英文文献，并翻译其中找要参考部分；
2016.3.15-2016.3.20 撰写并完成开题报告；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]林彦彬.论我国石油行业的发展以及创新趋势[j].现代经济信息,2013,(17):374-375.
[2]李建强,于丽松,牛成杰等.石油钻杆的生产现状与发展趋势[j].焊管,2011,34(11):35-38.doi:10.3969/j.issn.1001-3938.2011.11.007.
[3]american society formetals.metals handbook[m].9th ed.ohlo:metals park,1987.
