[發(fā)明專利]一種鉆桿內(nèi)加厚端過渡區(qū)的測量方法

無效

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• 申請日: 2010-09-20
• 公開（公告）號: CN102410814A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙鵬;王偉;吉偉英
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31230
• 代理人: 劉立平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域，具體來說為一種測量方法，特別是一種鉆桿內(nèi)加厚端過渡區(qū)的測量方法。

背景技術(shù)

用于石油鉆探的鉆桿是按API標準生產(chǎn)制造的。其結(jié)構(gòu)是在鉆桿管體兩端各對焊一個外螺紋鉆桿接頭和一個內(nèi)螺紋鉆桿接頭。由于管體較薄，為了增加與接頭連接處的強度，管體兩端對焊部分是加厚的。加厚形式有內(nèi)加厚、外加厚及內(nèi)外加厚三種，其中內(nèi)外加厚是鉆桿普遍采用的加厚形式。

如圖1所示，對于內(nèi)外加厚鉆桿，D是管體外徑，d是管體內(nèi)徑，Dou是加厚端外徑，dou是加厚端內(nèi)徑。Leu是外加厚段長度，Meu是外加厚段與管體過渡的外圓錐段長度。Liu是內(nèi)加厚段長度，Miu是內(nèi)加厚段與管體過渡的內(nèi)圓錐段長度。R是內(nèi)圓錐段長度Miu與管體之間過渡的圓角。

在以上各項參數(shù)中，內(nèi)加厚端過渡區(qū)的參數(shù)Miu與R非常重要。隨著Miu長度的增加以及R半徑的增大，內(nèi)加厚端過渡區(qū)消失點的應(yīng)力逐漸減少，應(yīng)力集中程度逐漸降低，從而提高了鉆桿的疲勞壽命，避免管體刺穿事故的發(fā)生。由于加厚工藝本身的特點決定了當Miu長度增加時，R半徑必然增大。因此API標準明確規(guī)定，Miu≥76.2mm，而中國石油行業(yè)標準更進一步規(guī)定Miu≥100mm。

雖然鉆桿Miu對鉆桿產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要，但一直以來，這一關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)缺乏有效的測量手段，尤其是Miu的在線全自動檢測更是世界性難題。此前，對于Miu的測量主要采用破壞性的解剖測量與非破壞性的軌跡儀測量兩種。解剖測量只能抽樣檢測。而軌跡儀測量由于測量速度很慢，取得數(shù)據(jù)后仍需人工判定，嚴重影響產(chǎn)能，也只能離線抽樣檢測。

中國專利200720075014.X公開了一種鉆桿內(nèi)加厚段自動測量裝置，用于測量鉆桿三維內(nèi)輪廓尺寸參數(shù)，其包括測量臂、驅(qū)動機構(gòu)；測量臂包括測量箱體，其箱壁開有測量窗；光學鏡組設(shè)于測量箱體內(nèi)，對應(yīng)測量窗；光源體設(shè)于光學鏡組一側(cè)；攝像機設(shè)于光學鏡組另一側(cè)，將采集的數(shù)據(jù)傳送至控制計算機構(gòu)；驅(qū)動機構(gòu)聯(lián)接于測量臂。檢測時，光源體發(fā)出一組發(fā)散光束，經(jīng)光學鏡組反射，透過測量窗在被測鉆桿內(nèi)表面沿圓周方向形成一組環(huán)形分布的多個光斑，每個光斑代表鉆桿內(nèi)輪廓上某個點，這些光斑再通過光學鏡組成像后由攝像機采樣，通過圖像數(shù)據(jù)處理，獲得光斑所在點的空間坐標。當測量臂沿著鉆桿軸線移動時，每個光斑掃描出鉆桿內(nèi)表面的一條母線輪廓，從而獲得準確的鉆桿三維內(nèi)輪廓尺寸參數(shù)。

中國專利02215180.X給出了一種鉆桿內(nèi)加厚軌跡測繪儀。采用該測繪儀能按1∶1比例繪制的加厚軌跡曲線，再通過測量加厚軌跡曲線確定Miu的長度。但是一方面軌跡曲線仍需要人工判斷其拐點，且無法解決準確判定的難題，誤差較大。另一方面，測量時要先將軌跡測繪儀固定到鉆桿端部后再進行，所需時間較長，無法進行在線測量，只能進行離線測量，不適應(yīng)連續(xù)生產(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種鉆桿內(nèi)加厚端過渡區(qū)測量方法，該測量方法可以在不破壞鉆桿的前提下，計算出內(nèi)加厚段與管體過渡的內(nèi)圓錐段長度。而且該測量方法測量時間短、操作方便、準確可靠。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鉆桿內(nèi)加厚端過渡區(qū)的測量方法，其包括測量儀，所述測量儀包括

測量臂，該測量臂包括，

測量箱體，其箱壁開有供光線透過的測量窗；

光學鏡組，設(shè)置于測量箱體內(nèi)，對應(yīng)位于測量窗，設(shè)反射面，該反射面與軸線呈一角度；

光源體，設(shè)置于光學鏡組一側(cè)；

攝像機，設(shè)置于光學鏡組另外一側(cè)，將采集的數(shù)據(jù)傳送至一控制計算機構(gòu)；

驅(qū)動機構(gòu)，聯(lián)接于測量臂；

控制計算機，分別電性連接驅(qū)動機構(gòu)及測量臂，較好的是所述測量方法包括以下步驟：

a、采用測量儀，測量在管內(nèi)壁軸向上每間隔固定步距，管內(nèi)壁到其軸線的距離值L(L1、L2……)，同時得到一組管壁相對其軸線所在的點E(E1、E2……)；

b、采用曲線回歸法確定近加厚端過渡區(qū)內(nèi)壁二次函數(shù)f1(Miu)、近管體過渡區(qū)內(nèi)壁二次函數(shù)f2(Miu)、加厚端內(nèi)壁一次函數(shù)f(dou)及管體內(nèi)壁一次函數(shù)f(d)；

c、由近加厚端過渡區(qū)內(nèi)壁二次函數(shù)f1(Miu)與加厚端內(nèi)壁一次函數(shù)f(dou)確定交點D1，近管體過渡區(qū)內(nèi)壁二次函數(shù)f2(Miu)與管體內(nèi)壁一次函數(shù)f(d)確定交點D2；

d、根據(jù)二個交點D1與D2，確定鉆桿內(nèi)加厚端過渡區(qū)長度Miu為點D1與D2之間的距離。

根據(jù)本發(fā)明所述的測量方法，較好的是所述固定步距的范圍為0.5～20mm。