海上钻柱在服役过程中承受复杂的复合动载作用及恶劣的介质冲刷腐蚀作用,易于在其应力集中敏感部位发生疲劳破坏。研究开发能在井口起钻同时检测评估钻柱应力与应力集中状况的技术,对于及时发现钻具异常状态,调整钻具组合,防止带伤钻具再次下井引发疲劳断裂具有十分重要的意义。为此,本文开展了如下研究工作:(1)基于磁记忆检测方法,开展了钻柱典型材料圆棒试件的拉伸试验,建立了加载和卸载两种情况下典型钻柱材料试样所受拉伸应力与磁记忆切向信号Hp(x)在一定范围内的线性关系,建立了力磁信号定量的经验模型,为评估钻柱井口应力状况提供基础依据。(2)利用自行研发的磁记忆井口钻柱检测装置开展海上钻柱现场试验,提出了钻柱啮合螺纹和管体应力集中的曲线波形分析与参数分析的评估方法,分析钻柱啮合螺纹和管体的应力集中情况,得到了钻柱磁记忆特征参数随使用井次的变化特征,并以基于大量数据统计结果制定的评估标准对所检测的3口井钻柱的应力集中状况做出了评估。(3)依据磁记忆信号幅值与应力的量化关系,提出钻柱应力状态的磁记忆信号幅值评估方法,根据海上钻柱井口检测现场试验的结果,评估了所检测的3口钻井其钻柱应力分布情况,并对比力学计算的结果进行验证,结果表明磁记忆检测信号切向分量均值随井深变化曲线与钻柱所受应力的变化趋势一致。(4)改进了海上钻柱应力集中磁记忆信号分析软件,主要解决了钻柱接头和管体等不同区域信号的自动截断与提取,实现了磁记忆检测数据的进一步处理,为现场应用提供了软件支持。