[發(fā)明專利]一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的裝置和方法

在審

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• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111102945A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許紅林;楊斌;霍宏博;龍學(xué)淵;徐家年;蘇堪華;郭曉樂
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶科技學(xué)院
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02;G01N29/04;G01N29/22
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50223
• 代理人: 鄭勇

1.一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的裝置，其特征在于，包括：

釜體，所述釜體包括呈環(huán)形的外壁、底壁，所述外壁、底壁的中心孔供連續(xù)油管穿過，所述底壁上設(shè)有呈環(huán)形的釜體內(nèi)凹槽，所述釜體內(nèi)凹槽、外壁之間形成釜體外凹槽，所述外壁上沿徑向設(shè)有若干調(diào)節(jié)螺孔，各調(diào)節(jié)螺孔沿外壁周向均勻分布，各調(diào)節(jié)螺孔內(nèi)分別安裝有超聲波探測器；

密封加壓蓋，所述密封加壓蓋呈環(huán)形，密封加壓蓋的中心孔供連續(xù)油管穿過，所述密封加壓蓋的下端設(shè)有密封加壓蓋內(nèi)凹槽、密封加壓蓋外凹槽，所述密封加壓蓋內(nèi)凹槽對應(yīng)釜體內(nèi)凹槽，所述密封加壓蓋外凹槽對應(yīng)釜體外凹槽，所述密封加壓蓋外凹槽的外槽壁蓋在釜體的外壁上，并螺紋配合密封，所述密封加壓蓋的上端設(shè)有接頭，用于連接自動上扣裝置；

橡膠環(huán)，其兩端分別位于釜體內(nèi)凹槽和密封加壓蓋內(nèi)凹槽中，橡膠環(huán)、釜體外凹槽、密封加壓蓋外凹槽、外壁圍合成液壓腔室，超聲波探測器的超聲波探頭與橡膠環(huán)接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的裝置，其特征在于，所述橡膠環(huán)與釜體內(nèi)凹槽、密封加壓蓋內(nèi)凹槽過盈配合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的裝置，其特征在于，所述密封加壓蓋外凹槽內(nèi)設(shè)有環(huán)形活塞，所述密封加壓蓋外凹槽的槽底有若干固定桿用于固定環(huán)形活塞。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的裝置，其特征在于，所述超聲波探頭與調(diào)節(jié)螺孔螺紋配合密封。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的裝置，其特征在于，所述釜體內(nèi)凹槽、密封加壓蓋內(nèi)凹槽均呈敞口錐形。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的裝置，其特征在于，所述釜體內(nèi)凹槽的槽寬小于釜體外凹槽的槽寬。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的裝置，其特征在于，釜體的底壁上沿周向分布有若干固定螺孔，用于將裝置固定，各固定螺孔位于釜體的外壁外側(cè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的裝置，其特征在于，所述橡膠環(huán)的材料為耐磨橡膠。

9.一種現(xiàn)場檢測連續(xù)油管壁厚的方法，其特征在于，包括：

S1、將橡膠環(huán)放入釜體內(nèi)凹槽中，將超聲波探測器安裝到位，向液壓腔室中加滿液體，同時將環(huán)形活塞固定于密封加壓蓋外凹槽內(nèi)；

S2、將密封加壓蓋對準(zhǔn)橡膠環(huán)并擰緊密封加壓蓋，同時使密封加壓蓋與釜體通過螺紋連接，橡膠環(huán)與密封加壓蓋內(nèi)凹槽、斧體內(nèi)凹槽形成過盈密封，形成足夠密封壓力，同時對密封加壓蓋、釜體形成密封，液壓腔室內(nèi)壓力為p，初始上扣扭矩為T₀，則液壓腔室密封過程中，密封加壓蓋上的總作用力為：

F_p＝A_pp

式中，A_p—液壓腔室橫截面積；p—液壓腔室壓力；F_p—液壓腔室壓力施加到密封加壓蓋上的總作用力；

密封加壓蓋上的作用力產(chǎn)生的附加上扣螺紋力矩由旋轉(zhuǎn)臺肩法爾公式計算：

其中：

式中，P—密封螺紋螺距；μ_t—螺紋面摩擦系數(shù)；α—螺紋牙承載面角度；R_t—密封螺紋摩擦力矩當(dāng)量力臂；E₇—螺紋中徑；g—非完整螺紋長度；L₇—完整螺紋長度；t_s—螺紋在直徑上的錐度；

S3、通過自動上扣裝置給密封螺紋上扣，繼續(xù)加壓液體，橡膠環(huán)在液壓腔室的壓力作用下產(chǎn)生變形后會緊貼連續(xù)油管，則加壓過程中總上扣扭矩與液體腔室壓力之間的關(guān)系為：

S4、超聲波傳感器探頭緊貼橡膠環(huán)外壁并按設(shè)定頻率和強度發(fā)射超聲波，連續(xù)測量得到每個探頭發(fā)射的超聲波到達(dá)橡膠環(huán)和連續(xù)油管界面的時間以及其在連續(xù)油管中傳播的時間，在達(dá)到設(shè)計時間后得到各超聲波探測器的監(jiān)測圖像；

S5、分析圖像，前段圖像會產(chǎn)生較小振幅且很平穩(wěn)，為聲波在橡膠環(huán)中的傳播圖像，當(dāng)聲波第一次傳到連續(xù)油管外壁時，因介質(zhì)不同，圖像會差生較大振幅，將振幅第一次突變的時間規(guī)定為t₀，聲波傳遞到連續(xù)油管內(nèi)壁后反射，隨著又傳遞到外壁再傳播到橡膠環(huán)，此振幅會慢慢趨于平穩(wěn)，將趨于平穩(wěn)時的時間定為t₁，此時聲波完成在連續(xù)油管中一個周期的傳播；

聲音在連續(xù)油管中的傳播速度設(shè)為v_s，則根據(jù)以下公式計算連續(xù)油管的壁厚；

式中，d—測量的連續(xù)油管厚度；t₀—超聲波傳播到油管外壁初始時間；t₁—超聲波在油管中傳播結(jié)束響應(yīng)時間；v_s—聲音在油管中的傳播速度。