[發(fā)明專利]便攜式鉆桿磁記憶檢測(cè)儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810238968.2
• 申請(qǐng)日: 2008-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN101419191A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋周成;樊建春;周杰;張來斌;蘇建文;溫東;盧強(qiáng);儲(chǔ)勝利;樂法國(guó);遲軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/82
• 分類號(hào): G01N27/82
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李玉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油鉆桿無損檢測(cè)裝置，主要用于檢測(cè)石油鉆桿桿體損傷和殘余應(yīng)力，為鉆桿的評(píng)級(jí)提供依據(jù)。

背景技術(shù)

鉆桿是石油鉆柱的重要組成部分，主要用于傳遞動(dòng)力及和輸送鉆井液。在鉆井過程中，鉆桿承受拉、壓、彎、扭載荷以及鉆削過程中沖擊振動(dòng)引起的附加動(dòng)載荷，其外表面則受到局部磨損及介質(zhì)腐蝕。石油鉆桿為鋼性圓柱中空桿件，由于在使用時(shí)處于高溫高壓腐蝕液體浸泡和復(fù)雜交變應(yīng)力的惡劣環(huán)境，鉆桿會(huì)因?yàn)槟p、疲勞損傷和腐蝕破環(huán)等原因逐漸失去其基本功能。經(jīng)服役的鉆桿，常有疲勞和腐蝕裂紋等缺陷產(chǎn)生，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將導(dǎo)致刺穿、斷裂等失效，引發(fā)嚴(yán)重的鉆井事故。在塔里木油田的深井、超深井鉆井工程中，由鉆桿疲勞引發(fā)的鉆井事故尤為突出，對(duì)鉆井生產(chǎn)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

在石油鉆井工程領(lǐng)域通常應(yīng)用無損檢測(cè)方法來檢測(cè)鉆桿缺陷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)石油鉆桿的評(píng)級(jí)，以減少鉆桿失效事故的發(fā)生，避免對(duì)鉆井工作造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，及時(shí)靈敏地檢測(cè)出服役鉆桿的疲勞損傷并對(duì)其技術(shù)狀態(tài)做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，有效防止鉆桿破壞引發(fā)的鉆井事故，是塔里木油田鉆井生產(chǎn)中急需解決的重大技術(shù)問題。

磁記憶檢測(cè)是20世紀(jì)90年代后期在國(guó)際上迅速發(fā)展起來的一種新的無損檢測(cè)技術(shù)，其基本原理是：承載鐵磁性材料受地磁場(chǎng)的激勵(lì)，在應(yīng)力和變形集中區(qū)域會(huì)發(fā)生具有磁致伸縮效應(yīng)的磁疇組織定向，并產(chǎn)生不可逆的重新取向；這種不可逆的磁狀態(tài)在工作載荷消除后依然能夠維持且與最大應(yīng)力有關(guān)，其典型特征是，在缺陷和內(nèi)應(yīng)力集中的區(qū)域，金屬導(dǎo)磁率最小，表面則形成最大漏磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的切向分量最大，法向分量則符號(hào)改變且具有零值。因此，通過掃描檢測(cè)鐵磁工件表面漏磁場(chǎng)的變化，便可確定工件的微觀缺陷或應(yīng)力集中位置及特征，從而對(duì)工件的早期損傷做出明確判斷。

現(xiàn)有用于鉆桿檢測(cè)的無損探傷技術(shù)(如超聲、渦流、磁粉等)，只能檢測(cè)出已出現(xiàn)的缺陷，無法從鉆桿發(fā)生疲勞損傷的根源(即微觀缺陷或應(yīng)力集中區(qū))上對(duì)其技術(shù)狀態(tài)做出早期評(píng)定，預(yù)防在役鉆桿發(fā)生意外疲勞損壞。而磁記憶傳感器在磁記憶檢測(cè)方面則具有顯著的優(yōu)越性，同時(shí)這種方法無需專門的磁化設(shè)備，受提離效應(yīng)影響小，工作條件要求低，操作快捷、簡(jiǎn)單、方便，靈敏度、重復(fù)精度和可靠性高，更適合在現(xiàn)場(chǎng)使用。因此，磁記憶傳感器產(chǎn)品的出現(xiàn)，將磁記憶方法用于鉆桿疲勞檢測(cè)與技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)具有良好的發(fā)展前景。

磁記憶檢測(cè)方法已經(jīng)用于飛機(jī)起落架、飛機(jī)主梁螺孔、渦輪盤、壓縮器葉片、渦輪葉片、汽輪機(jī)葉片、油氣管道以及壓力容器等承力結(jié)構(gòu)件的疲勞損傷檢測(cè)及各種缺陷檢測(cè)，其中不乏進(jìn)行鉆桿磁記憶檢測(cè)研究可資借鑒的范例。盡管如此，目前還未見有鉆桿磁記憶檢測(cè)的研究成果發(fā)表。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種便攜式鉆桿磁記憶檢測(cè)儀，采用高靈敏磁記憶傳感器，根據(jù)石油鉆桿現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的特點(diǎn)，制成便攜式鉆桿磁記憶檢測(cè)儀，從而為石油鉆桿應(yīng)力集中和微觀損傷提供全新的檢測(cè)手段。有效防止因鉆桿疲勞引發(fā)的鉆井事故，提高鉆桿使用效益，降低鉆井生產(chǎn)成本。克服常規(guī)的無損檢測(cè)手段不能滿足對(duì)石油鉆桿應(yīng)力集中和微觀損傷有效檢測(cè)的現(xiàn)狀，

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：便攜式鉆桿磁記憶檢測(cè)儀，包括儀器主體、檢測(cè)控制箱、遙控器及計(jì)算機(jī)。檢測(cè)控制箱通過線纜連接儀器主體，為儀器主體供電，儀器主體上固定有無線接收器，遙控器通過無線接收器控制儀器主體，使儀器主體能沿被測(cè)鉆桿體運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行檢測(cè)，儀器主體上固定有磁記憶傳感器，磁記憶傳感器檢測(cè)鉆桿體缺陷和記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)；磁記憶傳感器由信號(hào)線連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)完成初始化數(shù)據(jù)采集和分析檢測(cè)數(shù)據(jù)。這種分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和遙控設(shè)備的使用，使儀器主體重量減小，提高了儀器的便攜性。

所述的儀器主體包括儀器機(jī)架、電機(jī)盒、對(duì)開式檢測(cè)環(huán)、行程傳感器、滾輪和軸承。儀器機(jī)架至少有兩塊直角尺形狀的直角鋼板，在兩塊直角鋼板中間固定有橫隔板，橫隔板上固定有軸承，滾輪安裝在軸承上，滾輪中心線的方向與直角鋼板的一條邊的方向相同。滾輪沿鉆桿本體滾動(dòng)時(shí)，能帶動(dòng)儀器主體沿鉆桿本體滑行。在直角鋼板兩端分別固定有電機(jī)盒。電機(jī)盒內(nèi)固定有電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)輸出端與滾輪連接。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)能帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，能帶動(dòng)儀器主體沿鉆桿本體滑行。在直角鋼板的外側(cè)固定有對(duì)開式檢測(cè)環(huán)。對(duì)開式檢測(cè)環(huán)由兩個(gè)半圓環(huán)組成，其中一個(gè)半圓環(huán)固定在直角鋼板的外側(cè)，另一個(gè)半圓環(huán)通過銷軸與固定在直角鋼板的半圓環(huán)連接，兩個(gè)半圓環(huán)能打開合攏。兩個(gè)半圓環(huán)打開后能使鉆桿進(jìn)入對(duì)開式檢測(cè)環(huán)內(nèi)；兩個(gè)半圓環(huán)合攏后成為一個(gè)圓環(huán)。所述的磁記憶傳感器固定在對(duì)開式檢測(cè)環(huán)內(nèi)壁上。檢測(cè)鉆桿時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)能帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，儀器主體在鉆桿上移動(dòng)時(shí)，對(duì)開式檢測(cè)環(huán)內(nèi)的磁記憶傳感器進(jìn)行檢測(cè)。