[發明專利]一種鉆具螺紋應力狀況井口檢測裝置

有效

• 申請號: 201310078599.6
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN104049030B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 蘇建文;祖強;盧強;葛保勝;陳家磊;牟鶴林;丁毅;樊建春;張來斌
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82;G01L1/12
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及一種應用于鉆具接頭螺紋應力狀況的井口檢測裝置，從鉆具接頭外壁對內螺紋進行檢測同時滿足從鉆具接頭外徑對外螺紋進行檢測具有很強的適用性，滿足井口起鉆使用需要的高效螺紋應力狀況檢測工具，實現對井口鉆具接頭螺紋應力狀況準確檢測與評價，屬于鉆具無損檢測領域。

背景技術

目前，鉆具失效的一種主要表現形式為連接螺紋部位斷裂破壞，外螺紋接頭的斷裂裂紋常發生在臺階算起第2個或第3個螺紋的根部，內螺紋接頭的斷裂裂紋常發生在最后嚙合部位的螺扣處。接頭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，油田鉆具接頭螺紋部位的疲勞斷裂問題非常突出，鉆具接頭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。鉆具接頭螺紋的疲勞斷裂是該部位循環應力反復累積作用的結果。在復合交變應力循環作用下，首先在應力集中非常突出的螺紋根部萌生的裂紋，并在進一步的應力循環作用下擴展，當裂紋擴展到一定程度便會引發鉆具突然斷裂。因此，在鉆具的使用過程中能夠早期發現螺紋部位的應力集中異常或出現的微裂紋，在裂紋顯著擴展之前及時采取措施，對于有效預防鉆具螺紋部位的疲勞斷裂事故具有特別重要的意義。由于螺紋部位幾何結構相對復雜，壁厚較大，現有的常規無損檢測技術手段在早期診斷鉆具內螺紋部位應力集中異常和微裂紋方面存在明顯不足。

如：（1）超聲波檢測所需的良好被測表面接觸條件與耦合介質條件在螺紋部位很難實現，導致檢測效果非常不理想；

（2）漏磁探傷技術需要檢測探頭與被測表面密切接觸，其檢測效果在幾何結構相對復雜的螺紋部位受到極大的限制；

（3）在現有的無損應力檢測方法中，x射線衍射技術的穿透深度僅有幾十微米，難以觸及內螺紋根部，磁聲發射、巴克豪森噪聲和磁測應力檢測法均需電磁激勵條件（線圈），激勵線圈和檢測探頭組合結構偏大，無法分辨變徑點和內螺紋根部的應力狀態，難以在螺紋檢測中取得應用。

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（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。

發明內容

為了克服現有技術的不足,本發明提供一種鉆具螺紋應力狀況井口檢測裝置。針對現有的無損檢測裝置對井口鉆具接頭螺紋微觀缺陷和應力集中區檢測上的不足，本發明的目的在于通過鉆具螺紋應力狀況井口檢測裝置實現對井口鉆具接頭螺紋微觀缺陷和應力集中區的檢測，實現對井口鉆具接頭螺紋應力狀況的準確檢測與評價。

一種鉆具螺紋應力狀況井口檢測裝置，包括鉆具接頭螺紋檢測裝置、直線導軌、鉆具接頭外徑定心機構、承載小車、電源、儀器控制箱，

鉆具接頭外徑定心機構包括定位桿法蘭底座、定心軸、定心夾，定位桿法蘭底座固定支撐板上，定心夾通過螺釘固定于定心軸上，定心軸插入到定位法蘭底座的行程孔中；

鉆具接頭螺紋井口檢測裝置包括筋板、轉換塊、主軸、銅套、定位銷軸、旋轉環、承載釘、法蘭直線軸承、穿墻密封接頭、鋼圈蓋片、傘桿盤、傘桿、鋼圈、搖擺桿、傳感器密封盒、密封接頭、搖擺桿盤、密封圈、密封蓋、搖擺桿法蘭、法蘭銅套、導軌固定盤和鈕簧，傳感器放置于傳感器密封盒中，傳感器密封盒通過傳感器螺釘M4實現與搖擺桿鉸接，法蘭銅套套于搖擺桿的上部內孔中并穿插法蘭銷釘，法蘭銷釘裝配與搖擺桿法蘭上并裝配鈕簧，搖擺桿法蘭通過螺釘固定于搖擺桿盤上，搖擺桿上部與傘桿通過傘桿螺釘M3實現鉸接，傘桿與鋼圈連接，鋼圈凹陷于傘桿盤的凹槽中，鋼圈蓋片通過螺釘固定于傘桿盤緊壓鋼圈防止其跳出，承載釘通過螺釘固定于傘桿盤上，法蘭直線軸承與主軸為間隙配合實現軸向滑動，搖擺桿盤通過主軸下部臺肩與螺母實現軸向固定，法蘭直線軸承與傘桿盤通過螺釘連接，旋轉環下端面抵著主軸臺肩上端面與銅套接觸沿主軸軸向固定，主軸與轉換塊通過定位銷軸連接，筋板與轉換塊為螺紋連接；

承載小車包括把手、頂部橫桿、手推側板、側板固定桿、底板固定板、后輪、電池底板、后輪軸、萬向輪、底板橫桿、底板前橫桿和支撐板組成，把手擰在頂部橫桿兩端，手推側板間通過螺釘固定側板固定桿，底板固定板安裝后輪與萬向輪，底板固定板與底板橫桿與底板前橫桿螺釘連接形成四邊體框架，電池底板通過螺釘固定于四邊體框架下端面，支撐板通過螺釘固定于底板前橫桿。