一種鉆具螺紋磁性檢測儀制造技術

便攜式鉆具螺紋磁性檢測儀，應用于石油鉆具螺紋區無損探傷檢測。特征是：鉆具外螺紋磁性檢測傳感器包括外圈、內圈、曲柄、檢測探頭組件和輔助探頭組件。內圈與外圈之間能相對轉動。檢測探頭組件和兩個輔助探頭組件。一個檢測探頭組件和兩個輔助探頭組件分別固定在曲柄的一端。檢測探頭組件包括支架、螺紋骨架、磁感應元件。在支架的槽底部固定有壓縮彈簧。螺紋骨架的下表面是螺紋齒形。在螺紋骨架上有磁感應元件。效果是：該檢測儀器能夠直觀地檢測出螺紋缺陷，而且能進行定量分析。該檢測儀器的靈敏度比傳統檢測方法靈敏度高，使用方便、可靠。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于石油鉆具螺紋區域缺陷的定量無損探傷檢測
， 屬于管材磁性無損探傷。
技術介紹
鉆具是石油鉆井作業傳遞扭矩的關鍵部件。鉆具包括鉆桿、鉆鋌、 加重鉆桿、鉆具穩定器和鉆桿轉換接頭等。鉆具之間通過螺紋進行連 接。由于鉆具在井下的受力情況復雜，不可避免地會在螺紋部位產生 疲勞裂紋，嚴重的會導致鉆具斷裂，斷裂處以下的鉆柱落入井底，造 成鉆井無法進行。必須采取打撈措施把落入井底的鉆柱打撈上來。鉆 具斷裂給鉆井帶來巨大的經濟損失。為了預防鉆具斷裂，鉆具螺紋檢 測探傷是有效的方法。目前，鉆具螺紋探傷的方法，主要采用磁粉檢測方法和超聲波檢 測方法。目前磁粉檢測方法檢測鉆具螺紋存在以下幾個方面的限制(1) 磁粉檢測只方便外螺紋的檢測，對內螺紋的檢測觀察難度大， 而且只能檢測到螺紋表面和近表面的缺陷，不能檢測埋藏較深的內部的缺陷，可探測的內部缺陷埋藏深度一般在0 2mm范圍內。(2) 采用磁粉檢測對螺紋表面清潔度要求較高，檢測前需要對被 檢測的螺紋進行清洗。工序繁瑣，檢測效率低，勞動強度比較大。(3) 磁粉檢測不能定量顯示缺陷的深度。(4) 磁粉檢測的結果是依靠檢測人員用眼睛觀察磁痕，憑借技術 經驗判斷和解釋缺陷存在的狀況。檢測結果受人為因素影響大，容易產生誤判或漏檢。總之，由于受鉆具螺紋形狀的影響，利用目前的磁粉檢測儀，檢 測鉆具螺紋根部裂紋的靈敏度比較低，只能檢測到比較大的裂紋或能夠對聲波進行反射的裂紋；探頭在鉆具端面掃査的過程嚙合不良；檢 測結果受人為因素的影響比較大。目前的超聲波檢測方法能夠比較準 確地判定裂紋的位置，但是對鉆具螺紋根部裂紋的深度進行量化評估 存在一定的困難。中國專利公告號CN1588035 (申請號200410060913.9)，提供了一種"管桿螺紋缺陷檢測傳感器"。包括探頭，其特征在于內套的 左端裝有磁化線圈，磁化線圈的磁化位置偏離被檢測的螺紋區域并且 位于靠近螺紋的桿體部分；內套的中部套有可沿其外表面滑行的探頭 架，探頭采用可浮動式安裝在探頭架上，且沿圓周方向均勻、對稱分 布，內套的中部開有與探頭個數相同、位置對應的探頭導向槽，各探 頭伸入對應的探頭導向槽內，在探頭架的帶動下，各探頭在相應的探 頭導向槽內滑動，各探頭內均裝有磁感應元件，兩個對稱分布的磁感 應元件之間兩兩做差分組合，并輸出檢測信號；內套的右端內安裝有 導磁加長管，導磁加長管位于被測螺紋的端部；導磁加長管的中部開 有法蘭導向槽，法蘭位于導磁加長管內，法蘭的臂通過延長臂與探頭 架相連，直線電機的軸與法蘭的軸心相連。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種便攜式鉆具螺紋磁性檢測儀，利用內管 與外管之間的移動，實現檢測探頭組件7和輔助探頭組件9緊靠鉆具 螺紋表面；采用磁化部分和磁檢測部分兩個相對獨立的單元，兩個相 對獨立的單元在空間上和運動上相對獨立，實現鉆具螺紋區的缺陷快 速、準確地定量分析，能夠直觀地檢測出螺紋缺陷。克服管桿螺紋缺陷檢測傳感器體積大不便攜帶到現場監測；并克服磁粉檢測儀檢測鉆 具螺紋深度部位時，檢測數據量化評估存在困難的不足。本專利技術采用的技術方案是便攜式鉆具螺紋磁性檢測儀，主要由鉆 具螺紋磁化器、鉆具螺紋磁性檢測傳感器、計算機采集處理系統組成。鉆具螺紋磁化器采用的是直流勵磁線圈。直流勵磁線圈勵磁方法是 管桿漏磁檢測中一種最常用的磁化方法。《無損檢測》雜志2006年第 28巻第12期，作者周奇、康宜華、武新軍、丁勁鋒發表了名為《直 流勵磁線圈勵磁的有限元分析計算》。在文章中采用有限元方法分析 了直流勵磁線圈的基本特性，計算出了線圈尺寸、安匝數和增加聚磁 板后對管道有效磁化能力的影響，對比分析了多種不同磁化方式的磁 化效果，并繪出了各自磁力線的分布圖，從而總結出了缺陷漏磁場的 切向分量與勵磁強度和提離值之間的關系。重點說明了聚磁技術在勵 磁器設計中的重要性和有效性。分析結果為管桿漏磁檢測中直流線圈 磁化器的設計提供了有力的依據。直流勵磁線圈不屬于本專利技術的內容， 本領域普通技術人員能完成直流勵磁線圈。采用直流勵磁線圈，在鉆 具接頭端部對被檢測的螺紋區進行磁化，在螺紋區形成軸向磁場；耦 合于鉆具螺紋表面的鉆具螺紋磁性檢測傳感器對磁化后的螺紋區域軸 向磁場進行周向掃描，獲取漏磁場信號并傳輸到信號采集處理電路以 及相應的信號分析系統。鉆具螺紋磁性檢測傳感器的磁感應元件有導線連接計算機采集處 理系統，能將采集的電磁信號保存、處理，并顯示到屏幕上。信號采 集和調理電路以及計算機分析處理系統不屬于本
技術實現思路
，信號采集 和計算機處理本領域普通技術人員能完成。鉆具螺紋磁性檢測傳感器，包括外圈、內圈、曲柄、檢測探頭組件 和輔助探頭組件。外圈的形狀是圓筒狀，內圈的形狀是圓筒狀，內圈 套在外圈內，內圈與外圈之間能相對轉動。在外圈的壁上有窗口，在窗口內有彈簧，彈簧的一端固定在外圈上，彈簧的另一端固定在內圈 上。鉆具螺紋磁性檢測傳感器還包括一個檢測探頭組件和兩個輔助探 頭組件。 一個檢測探頭組件和兩個輔助探頭組件分別固定在三個曲柄 的一端。三個曲柄的另一端分別有兩個孔。兩個軸銷分別固定在外圈 和內圈的一個端面上。兩個軸銷插入曲柄另一端的孔中。當內圈與外 圈產生相對轉動時，兩個軸銷的相對位置發生改變，兩個軸銷使曲柄 產生擺動，三個曲柄同步擺動。能使檢測探頭組件和輔助探頭組件緊 緊壓在被測的螺紋表面。通過彈簧，使三個曲柄帶動的檢測探頭組件 和兩個輔助探頭組件同時對被檢測鉆具螺紋產生徑向彈性壓力，并且 使得檢測探頭組件和兩個輔助探頭組件保持同心。兩個輔助探頭組件的結構與檢測探頭組件基本相同，不同點是由 于兩個輔助探頭組件的作用是協助磁感應元件夾緊外螺紋，所以在內 螺紋骨架的磁感應元件安裝孔內沒有磁感應元件。檢測探頭組件(如圖5所示，)包括支架、螺紋骨架、磁感應元件、 壓縮彈簧、圓柱銷和蓋板組成。支架為槽形，在支架的槽底部固定有 壓縮彈簧。壓縮彈簧的另一端固定在螺紋骨架的上表面。螺紋骨架的 下表面是螺紋齒形。在螺紋骨架上有磁感應元件安裝孔，磁感應元件 安裝孔在螺紋齒的牙頂。磁感應元件安裝孔內有磁感應元件。在支架 的槽兩側對稱有條形導向槽，條形導向槽內有圓柱銷，圓柱銷的一端 與內螺紋骨架的側壁固定，圓柱銷的另一端固定有蓋板，蓋板在槽形 支架的外側。在壓縮彈簧的推動下，螺紋骨架在槽形支架內滑動時， 圓柱銷隨之在槽形支架的條形導向槽內滑動，實現螺紋骨架和磁感應 元件徑向微小浮動。安裝在曲柄上的一個檢測探頭組件和兩個輔助探 頭組件，檢測時緊貼鉆具外螺紋的表面，這樣既可以使檢測傳感器能 夠適應不同規格鉆具螺紋的變化，使其具有通用性，又能保證檢測頭運動的平穩性。蓋板能防塵防油。為了適應檢測鉆具內螺紋或檢測鉆具內螺紋的需要，所述的螺紋骨 架分為內螺紋骨架或外螺紋骨架。為了使內圈與外圈產生相對轉動時，能減少曲柄的擺動阻力，所述 的曲柄另一端的兩個孔，其中一個孔是長條形孔。 一個軸銷能在長條 形孔內滑動，克服內圈與外圈相對轉動時，兩個軸銷相對位置發生改 變發生的阻力，鉆具螺紋磁性檢測傳感器的檢測原理如圖1或圖2所示，在檢測 的過程中，磁化線圈套在鉆具偏離螺紋的區域，對鉆具螺紋區進行磁化，使其剩磁達到20高斯以上。由于鉆具螺紋產生的漏磁場信號是有規律的類本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種便攜式鉆具螺紋磁性檢測儀，主要由鉆具螺紋磁化器（１）、鉆具螺紋磁性檢測傳感器（２）、計算機采集處理系統組成，鉆具螺紋磁化器（１）采用的是直流勵磁線圈，鉆具螺紋磁性檢測傳感器（２）的磁感應元件（１３）有導線連接計算機采集處理系統，能將采集的電磁信號保存、處理，并顯示到屏幕上，其特征是：　鉆具螺紋磁性檢測傳感器（２），包括外圈（４）、內圈（８）、曲柄（５）、檢測探頭組件（７）和輔助探頭組件（９），外圈（４）的形狀是圓筒狀，內圈（８）的形狀是圓筒狀，內圈（８）套在外圈（４ ）內，內圈（８）與外圈（４）之間能相對轉動，在外圈（４）的壁上有窗口，在窗口內有彈簧（６），彈簧（６）的一端固定在外圈（４）上，彈簧（６）的另一端固定在內圈（８）上；　鉆具螺紋磁性檢測傳感器（２）還包括一個檢測探頭組件（７）和兩個輔助 探頭組件（９），一個檢測探頭組件（７）和兩個輔助探頭組件（９）分別固定在三個曲柄（５）的一端，三個曲柄（５）的另一端分別有兩個孔，兩個軸銷（１０）分別固定在外圈（４）和內圈（８）的一個端面上，兩個軸銷（１０）插入曲柄（５）另一端的孔中；　 　檢測探頭組件（７）包括支架（１１）、螺紋骨架（１２）、磁感應元件（１３）、壓縮彈簧（１４）、圓柱銷和蓋板（１６）組成，支架（１１）為槽形，在支架（１１）的槽底部固定有壓縮彈簧（１４），壓縮彈簧（１４）的另一端固定在螺紋骨架（１２）的上表 面，螺紋骨架（１２）的下表面是螺紋齒形，在螺紋骨架（１２）上有磁感應元件（１３）安裝孔，磁感應元件（１３）安裝孔在螺紋齒的牙頂，磁感應元件（１３）安裝孔內有磁感應元件（１３），在支架（１１）的槽兩側對稱有條形導向槽，條形導向槽內有圓柱銷（１５），圓柱銷（１５）的一端與內螺紋骨架（１２）的側壁固定，圓柱銷（１５）的另一端固定有蓋板（１６），蓋板（１６）在槽形支架（１１）的外側，在壓縮彈簧（１４）的推動下，螺紋骨架（１２）在槽形支架（１１）內滑動時，圓柱銷（１５）隨之在槽形支架（１１）的條形導向槽內滑動；　兩個輔助探頭組件（９）的結構與檢測探頭組件（７）基本相同，不同點是在內螺紋骨架（１２）的磁感應元件（１３）安裝孔內沒有磁感應元件（１３）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈華明，蘇建文，康宜華，盧強，丁勁鋒，祖強，遲軍，劉遠楊，賈冬花，葛保勝，武新國，趙衛東，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]