[實用新型]鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)測量儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820152005.6
• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN201359488Y
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁鵬斌;李彥
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海隆石油管材研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/02;G01B11/12;G01N21/88
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)測量儀，它應(yīng)用于石油管工程(OCTG)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

石油鉆井用的鉆桿一般是由鉆桿管體與鉆桿接頭在鉆桿管體端部將兩者焊接連接組成，為了增加焊接強度一般采用在靠近鉆桿管體端部將一段適當(dāng)長度的管體內(nèi)加厚，鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)就是指在鉆桿管體管壁截面厚度不一樣的兩部分管體之間呈緩坡狀逐漸加厚的過渡區(qū)域。通過鉆桿實際使用中大量的現(xiàn)場調(diào)查和失效解剖分析發(fā)現(xiàn)，面對鉆井過程中泥漿噴涌產(chǎn)生的巨大壓力，內(nèi)加厚過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸是影響鉆桿避免發(fā)生″刺穿″及斷裂現(xiàn)象、提高整個鉆桿使用壽命的關(guān)鍵所在。在美國石油學(xué)會(API)標準中，對鉆桿生產(chǎn)廠及用戶規(guī)定了對鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)沿鉆桿軸線方向的長度Miu檢驗驗收的要求，各鉆桿生產(chǎn)廠也提出了自己對鉆桿Miu的企業(yè)標準，在殼牌石油公司標準(SN-1)中，又規(guī)定了對鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)沿鉆桿軸線方向的過渡區(qū)輪廓曲線進行檢驗驗收的要求，因此對鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)的測量檢驗日益引起人們的重視。鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)的測量屬于管道內(nèi)表面檢測，目前應(yīng)用于管道內(nèi)表面無損檢測主要有渦流檢測法、超聲波檢測法、光學(xué)單點掃描法、光環(huán)成像法等技術(shù)。其中渦流檢測法只適用于特定材料制成的管道；超聲波檢測法需要水等介質(zhì)，而且檢測精度不高；光學(xué)單點掃描法精度較高，但必須采用一旋轉(zhuǎn)機構(gòu)才能完成整個管道的檢測，效率非常低；光環(huán)成像法是用激光器投射裝置向管道內(nèi)壁發(fā)出光環(huán)，然后由CCD攝像機接受，便能生成管道內(nèi)壁截面圖像，該方法的檢測精度和檢測效率都較高。本實用新型應(yīng)用光環(huán)成像法技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)測量儀。

它具有光學(xué)檢測器、精密線性模組、工業(yè)控制計算機、圖像處理軟件、測量儀臺架等系統(tǒng)。光學(xué)檢測器具有激光器電源、環(huán)形激光發(fā)生器、錐面反射鏡、玻璃管、鏡頭、CCO圖像傳感器等部件。精密線性模組具有滾珠絲杠、線性導(dǎo)軌、移動平臺、驅(qū)動電機、驅(qū)動電機控制器等部件。

本實用新型的優(yōu)點是：

1)該鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)測量儀適用于規(guī)格從27/8英寸到65/8英寸的鉆桿的內(nèi)加厚過渡區(qū)測量檢測。

2)在精密線性模組驅(qū)動機構(gòu)的帶動下，光學(xué)檢測器可快速進入鉆桿管端內(nèi)部，并利用圖像處理軟件系統(tǒng)對管道內(nèi)壁進行三維測量，同時進行在線的缺陷檢測，沿鉆桿軸線方向測量長度達到300mm。

3)在光學(xué)檢測器和圖像處理軟件等系統(tǒng)的協(xié)同工作下，可以測量鉆桿管端等徑部分的內(nèi)徑、內(nèi)加厚過渡區(qū)帶錐度變徑部分的內(nèi)徑，也可以測量過渡區(qū)直段和錐度段的長度。

4)具有顯示輸出內(nèi)加厚過渡區(qū)軸截面輪廓曲線和軸剖面輪廓曲線的功能。

5)單頭鉆桿墩粗工藝的內(nèi)加厚過渡區(qū)測量時間小于等于5分鐘。

附圖說明

圖1是鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)測量儀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是光學(xué)系統(tǒng)局部放大圖

圖3是光環(huán)成像示例圖

圖4是過渡區(qū)軸剖面輪廓曲線示例圖

具體實施方式

在生產(chǎn)過程中的鉆桿(1)一般為水平放置，測量鉆桿管端(5)內(nèi)加厚過渡區(qū)(3)即測量鉆桿管體已加厚內(nèi)徑(4)到管體原始內(nèi)徑(2)之間的內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)測量儀具有光學(xué)檢測器、精密線性模組、工業(yè)控制計算機(16)、圖像處理軟件(21)、電氣控制(18)、電源(23)、測量儀臺架等系統(tǒng)。其光學(xué)檢測器包括激光器電源(6)、環(huán)形激光發(fā)生器(7)、錐面反射鏡(8)、玻璃管(9)、鏡頭(10)、CCD攝像機(11)等部件，其中錐面反射鏡的錐體底部直徑為30～60毫米，錐角為40°～70°。其精密線性模組包括滾珠絲杠(12)、線性導(dǎo)軌(13)、移動平臺(14)、驅(qū)動電機(19)、驅(qū)動電機控制器(22)等部件，其中線性模組移動平臺水平移動行程為300～800毫米，其最大速度為40mm/s～50mm/s。其測量儀臺架包括滑動定位遮光罩(15)、固定罩(17)、固定平臺(20)、可調(diào)高度框架(24)，測量儀臺架使測量儀的光學(xué)檢測系統(tǒng)中心與待測鉆桿中心保持一致，允許同心度偏差小于等于3.5mm。鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)測量儀結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)測量儀光學(xué)系統(tǒng)局部放大圖如圖2所示，可以用于解釋光環(huán)成像檢測法原理。

在測量儀測量時，鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)測量儀與鉆桿管端相對接并保持同心，在精密線性模組驅(qū)動機構(gòu)的帶動下，光學(xué)檢測器快速水平移動進入鉆桿管端內(nèi)部，環(huán)形激光發(fā)生器將圓結(jié)構(gòu)光環(huán)從光學(xué)檢測器內(nèi)一端直接投射到錐面反射鏡，并由錐面反射鏡經(jīng)玻璃管反射到鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)被測內(nèi)表面上，過渡區(qū)被測內(nèi)表面上的光環(huán)經(jīng)玻璃管由鏡頭成像在CCD攝像機像敏面上，這樣被照射的過渡區(qū)內(nèi)壁的形貌便被CCD攝像機采集到，形成包含被測鉆桿管端內(nèi)加厚過渡區(qū)內(nèi)表面三維形貌信息的光環(huán)圖像。通過工業(yè)控制計算機安裝的圖像處理軟件，合理和有效的分析與提取圓結(jié)構(gòu)光視覺圖像特征，恢復(fù)被測過渡區(qū)內(nèi)表面內(nèi)表面三維形貌圖像，使測量儀檢測過程中實時顯示軸截面內(nèi)孔輪廓圖像結(jié)果，并在出現(xiàn)超出設(shè)定偏差范圍時給出報警信號，光環(huán)成像示例圖如圖3所示。隨著光學(xué)檢測器由控制器驅(qū)動在鉆桿管端內(nèi)部繼續(xù)水平向前移動，就可以實現(xiàn)整個被測內(nèi)加厚過渡區(qū)內(nèi)表面的3D掃描。測量儀的測量結(jié)果可按要求用圖像顯示輸出過渡區(qū)的軸剖面輪廓，并標示出加厚部分的最小內(nèi)錐面長度miu，過渡區(qū)軸剖面輪廓曲線示例圖如圖4所示。