[實用新型]基于磁記憶效應的鉆具內螺紋旋轉式檢測裝置

有效

• 申請號: 201220716350.4
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN202974516U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 樊建春;張來斌;溫東;熊毅;趙坤鵬;孫秉才;周威;姜心;張仁慶;商強
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01L1/12
• 分類號: G01L1/12;G01N27/82
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 董惠石

技術領域

本實用新型涉及一種無損檢測裝置，特別是一種用于檢測石油鉆具內螺紋應力的集中及損傷狀況的基于磁記憶效應的鉆具內螺紋旋轉式檢測裝置。

背景技術

目前，在石油開采領域鉆具失效的一種主要表現是在連接螺紋部位斷裂破壞，對于鉆具接頭內螺紋的斷裂裂紋常發生在最后嚙合部位的螺扣處。接頭內螺紋部位成為鉆具最容易發生破壞的薄弱環節緣于其幾何結構及螺紋根部的應力集中效應，使之在復合交變應力作用下容易萌生疲勞裂紋，并在循環應力和腐蝕介質作用下擴展，直至斷裂。近年來，油田鉆具接頭內螺紋部位的疲勞斷裂問題非常突出，鉆具接頭內螺紋斷裂失效對鉆井生產造成非常惡劣的影響，并帶來巨大的經濟損失。

由于內螺紋部位的幾何結構相對復雜、壁厚較大，所以現有的常規無損檢測技術手段在早期診斷鉆具接頭內螺紋部位應力集中異常和微裂紋方面存在明顯不足。已有的實踐證明，現有的無損探傷技術如渦流、超聲、X射線等，對于檢測已出現的宏觀缺陷較為有效，但無法從疲勞損傷的根源，如微觀缺陷和應力集中區上對鉆具技術狀態做出早期評定，預防鉆具的意外損傷。

磁記憶檢測技術的基本原理是：鐵磁性金屬工件由于疲勞和蠕變產生的微裂紋會在缺陷處出現應力集中，由于鐵磁性金屬工件存在磁機械效應，故其表面上的磁場分布與工件應力載荷有一定的對應關系，因此可通過檢測工件表面的磁場分布狀況間接地對工件的缺陷和應力集中區進行診斷。

磁記憶檢測技術作為一種能夠同時檢測應力集中區及其組織中的損傷、各種宏觀缺陷的唯一有效的無損檢測技術，已經在國內外引起了高度重視，特別是在石油化工管道、發電站、軌道交通設備等領域得到了廣泛的應用，并取得了顯著的經濟效益和社會效益，但將磁記憶檢測技術應用于鉆井工具的內螺紋應力及損傷狀況的檢測還處于空白階段。

實用新型內容

為了解決現有技術中沒有將磁記憶檢測技術應用于鉆井工具的內螺紋應力及損傷狀況檢測的技術問題，本實用新型提供了一種基于磁記憶效應的鉆具內螺紋旋轉式檢測裝置，該基于磁記憶效應的鉆具內螺紋旋轉式檢測裝置包括定心結構組件和旋轉檢測組件，定心結構組件能夠使旋轉檢測組件的軸線與被測鉆具接頭的螺紋孔的軸線重合，進而使旋轉檢測組件中的磁記憶傳感器在貼近被測的內螺紋表面旋轉測量時保持提離值恒定，所以該鉆具內螺紋旋轉式檢測裝置具有檢測精度高、操作簡單方便等特點。

本實用新型為解決其技術問題采用的技術方案是：一種基于磁記憶效應的鉆具內螺紋旋轉式檢測裝置，所述基于磁記憶效應的鉆具內螺紋旋轉式檢測裝置包括：定心結構組件和與定心結構組件連接的旋轉檢測組件；定心結構組件包括筒形的主架，主架的一端與筒形的空心桿的一端固定連接，主架和空心桿同軸，主架和空心桿內套接有圓柱形的鎖緊桿，鎖緊桿能夠以空心桿的軸線為軸相對于空心桿轉動，沿著鎖緊桿的周向均勻分布有多個連桿機構，主架內設置有游動塊，游動塊套接于鎖緊桿外并且游動塊能夠沿著鎖緊桿的軸線方向移動，主架的側壁設置有多個用于容納連桿機構的條形通孔，每個連桿機構均包括第一雙連桿機構和第二雙連桿機構，第一雙連桿機構含有第一長連桿和第一短連桿，第二雙連桿機構含有第二長連桿和第二短連桿，第一雙連桿機構的一端和第二雙連桿機構一端與主架轉動連接，第一雙連桿機構的另一端和第二雙連桿機構另一端與游動塊轉動連接，第一長連桿和第一短連桿的連接部位到鎖緊桿的軸線的距離等于第二長連桿和第二短連桿的連接部位到鎖緊桿的軸線的距離，第一長連桿和第二長連桿能夠相互交叉設置；旋轉檢測組件包括套設于空心桿外錐形的旋轉錐筒，旋轉錐筒的頂端朝向主架，旋轉錐筒和空心桿同軸，旋轉錐筒的側壁設置有用于容納磁記憶傳感器的傳感器盒，傳感器盒的上表面相對于鎖緊桿的軸線傾斜設置，并且傳感器盒的上表面的斜度與被測鉆具的內螺紋段的錐度相同，旋轉錐筒和傳感器盒能夠以空心桿的軸線為軸相對于空心桿轉動。

定心結構組件含有三個連桿機構，三個條形通孔的位置分別與三個連桿機構的位置一一對應，沿著鎖緊桿的周向，游動塊的外壁均勻分布有三個突起，三個突起分別設置于三個條形通孔內，在每個連桿機構中，第一長連桿的另一端和第二短連桿的另一端通過第四轉軸與游動塊的突起轉動連接，并且第二轉軸的軸線和第三轉軸的軸線相互平行。

位于主架內的鎖緊桿設置有外螺紋，游動塊的內壁設置有與所述外螺紋相匹配的內螺紋。

旋轉錐筒內套接有導電滑環，導電滑環鄰近于旋轉錐筒的底端，并且導電滑環套接于空心桿外，導電滑環的內圈與空心桿固定連接，導電滑環的外圈與旋轉錐筒固定連接，導電滑環的外圈能夠相對于導電滑環的內圈以空心桿的軸線為軸轉動。