CN103063126A - 连续油管椭圆度检测方法 - Google Patents

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本发明公开了一种连续油管椭圆度检测方法，涉及连续油管检测技术领域，采用位移传感器测得连续油管某位置同一圆周8个点的提离高度，然后计算连续油管在该位置的椭圆度。相对于漏磁检测方法和超声检测方法，本发明可以实现无损、非接触、连续测量，且不会受连续油管表面非导电性杂物的影响，适用于各种规格的连续油管或其他材质的直管和弯管。

Description

连续油管椭圆度检测方法
 
技术领域
    本发明涉及连续油管检测技术领域，确切地说涉及一种连续油管的椭圆度的检测方法。
背景技术
连续油管作业技术在修井、 测井和钻井方面都得到了广泛的应用。连续油管( CT ) 是连续油管作业装置的核心部件, 国内每年连续油管的使用量约30*104m。连续油管在作业中受轴向载荷、内压和弯曲复杂应力，主要失效形式为腐蚀、机械损伤和制造缺陷。连续油管在现场使用中遇到的主要问题有腐蚀或锈蚀严重, 表面有砂眼、凹坑和划痕，泄漏，卡断或拉断,皱折或瘪胀。如果提前检测到发生缺陷的区域并采取相应的补救措施, 可以增加循环使用次数，同时避免事故发生。目前连续油管的制造企业均集中在美国休斯顿的优质油管公司和精密管技术公司，而且供货周期在12—18个月，因此对油管现场检测，在设计寿命前报废是很必要的。 国外连续油管检测技术也起步较早，开发了不同方法的检测系统，各有优缺点，这些系统得到了小规模的应用。
椭圆度是连续油管一个十分重要的指标，椭圆度的急剧变化会引起连续油管的塑性破坏,对椭圆度小于10%的连续油管,其破坏压力随椭圆度的增加近似呈线性递减。对椭圆度检测实际就归结为外径的检测，钢管直径测量的方法很多，最简单的方法就是采用游标卡尺，在待测连续油管上选取有限个点进行测量，一根油管长达数千米，这样做不仅劳动强度大，而且结果不准确，对于检测结果很难评估。虽然也有人提出采用CCD器件实现钢管直径的连续测量，但由于在现场，连续油管表面上常常粘有油泥，采用CCD器件很难实现连续油管边界的模糊识别，并且该类型仪器的致命弱点是抗干扰能力差。有人提出采用恒磁检测原理检测连续油管外径的方法,恒磁测量原理是基于铁磁性构件的磁特性进行的。需要一恒定磁场对连续油管进行磁化,因此需要励磁装置以及去磁装置。
经检索，椭圆度检测国内外存在的检测方法有漏磁检测方法、超声检测方法。由于连续油管现场检测工况下，油管表面存在油污等复杂情况，超声检测方法存在困难，漏磁检测需要强磁化，需要退磁装置，仪器笨重，灵敏度低。
发明内容
为解决上述现有技术所存在的技术问题，本发明提出了一种连续油管椭圆度检测方法，它可以实现无损、非接触、连续测量，且不会受连续油管表面非导电性杂物的影响，适用于各种规格的连续油管或其他材质的直管和弯管。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：采用位移传感器测得连续油管某位置同一圆周8个点的提离高度，然后计算连续油管在该位置的椭圆度。
所述的提离高度是指位移传感器探头前端与连续油管表面的垂直距离。
采用位移传感器测得连续油管某位置同一圆周8个点的提离高度，然后计算连续油管在该位置的椭圆度的具体操作包括下列步骤：
步骤a，安装架的固定；
步骤b，位移传感器的安装；
步骤c，安装误差的标定；
步骤d，椭圆度计算。
所述步骤 a中，安装架由两个半圆组成，两个半圆用螺栓紧固为一个圆环，连续油管在圆环中间穿过，调整安装架，使得连续油管与安装架同心，将安装架与排管器铰接。
所述b步骤中，安装架圆周上等角度设置8个通孔，位移传感器伸入通孔内并固定在安装架上，检测过程中，位移传感器实时测得8个提离高度。
所述c步骤包括：
c1、计算位移传感器应调节的提离高度，位移传感器前端面落在与连续油管同心，外径比连续油管大b0的圆上，位移传感器在被测位置处应调节达到的提离高度理想值H计算如下：
Figure 2012105691562100002DEST_PATH_IMAGE001
式中，d是被测位置处连续油管外径实测值，D为连续油管标称直径，b0是位移传感器量程的初始值；
c2，打开位移传感器，调节位移传感器提离高度，使得位移传感器测量值S与提离高度理想值H尽量接近，误差控制在1mm以内，位移传感器到位后，固定位移传感器并记录测量值S，此时，应调至的提离高度理想值H和提离高度测量值S存在的误差为：H-S，位移传感器前端与连续油管圆心的距离为：b0+D/2+(H-S)；
c3，依据步骤c1和步骤c2的方法在被测位置安装好8个位移传感器，并记录相应的应调至的提离高度理想值H1～H8和测量值S1～S8。
所述d步骤包括：
步骤d1，计算连续油管被测点i的坐标，方式为：以连续油管圆心为原点，被测位置处位移传感器方向为X轴，建立直角坐标系，8个位移传感器的位置以逆时针方向沿圆周均匀排布，位移传感器之间的角度为450，若放入被测管后位移传感器测得提离高度分别为T1～T8，此时，被测点i与坐标系原点的距离为：
Figure 2012105691562100002DEST_PATH_IMAGE002
，则连续油管被测点i的坐标计算如下：
Figure 2012105691562100002DEST_PATH_IMAGE004
步骤d2，计算连续油管在被测位置的长径和短径,连续油管几何中心坐标计算如下：
Figure 2012105691562100002DEST_PATH_IMAGE005
应用两点间的距离公式求得被测点i与几何中心的距离分别为：R1~R8。以被测点i的角度为横坐标，R为纵坐标，即（0，R1），（45，R2），…，（315，R7），（360，R8），对圆周上其他角度点进行拉格朗日插值，求得360个距离值，再从这360个值中找到最大值RMax和最小值RMin；
步骤d3，计算椭圆度：连续油管在被测位置的椭圆度E计算如下：
Figure 2012105691562100002DEST_PATH_IMAGE006
。
所述位移传感器的精度为0.01mm，量程设定为。
所述的位移传感是涡流位移传感器。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、本发明中，采用位移传感器测得连续油管某位置同一圆周8个点的提离高度，然后计算连续油管在该位置的椭圆度的方式，相对于漏磁检测方法和超声检测方法，本发明可以实现无损、非接触、连续测量，且不会受连续油管表面非导电性杂物的影响，适用于各种规格的连续油管或其他材质的直管和弯管。
2、采用本发明所述的abcd四个步骤，在检测前，所需安装的设备较少，检测方法简单，所测量的结果较为准确，可以在连续油管作业现场起下作业时或者新管子质量检验时进行检测，获得连续油管的实时椭圆度，评估连续油管作业的安全风险，以此能保证连续油管作业中质量和安全的进行，指导国产化连续油管装备在现场中的安全应用、推动连续油管作业技术的推广。
3、本发明中，采用的位移传感器为涡流位移传感器，所获得的测量结果更好，同时，安装8个位移传感器进行测量，能够尽量减少测量的误差。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为椭圆度测量装置示意图
图2为位移传感器安装示意图
图3为以连续油管圆心为原点，被测位置位移传感器方向为X轴，建立直角坐标系的示意图。
图中标记：
1、位移传感器，2、连续油管，3、安装架，4、位置一。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的一较佳实施方式，本发明公开了一种连续油管椭圆度检测方法，采用位移传感器测得连续油管某位置同一圆周8个点的提离高度，然后计算连续油管在该位置的椭圆度。所述的提离高度是指位移传感器探头前端与连续油管表面的垂直距离。
实施例2
以下是本发明的最佳实施方式：
本发明利用涡流位移传感器（以下称位移传感器）测得连续油管某位置同一圆周8个点的提离高度（即探头前端与连续油管表面的垂直距离），计算连续油管在该位置的椭圆度。
具体操作包括下列步骤：
步骤1，固定安装架。将连续油管放入安装架内，紧固安装架螺栓；调整安装架位置和角度，使得油管与安装架同心，并与安装架圆面垂直，然后将安装架固定在排管器上。
步骤2，安装传感器。位移传感器伸入沿圆周均匀分布的8个通孔内，并通过螺钉固定在安装架上。
步骤3，标定传感器的安装误差。
步骤31，计算位移传感器应调节的提离高度。如图2所示，安装位移传感器，目的是使其前端面落在与连续油管同心，外径比连续油管大b0的圆上。因此，位移传感器在位置一应调节达到的提离高度H计算如下：
Figure 2012105691562100002DEST_PATH_IMAGE008
式中，d是位置一连续油管外径实测值，D为连续油管标称直径，b0
是考虑位移传感器量程的初始值（因为位移传感器的量程为
Figure 2012105691562100002DEST_PATH_IMAGE009
，故使用该位移传感器是将b0定为3.5mm）。
步骤32，打开位移传感器，调节传感器提离高度，使得传感器测量值S与H尽量接近，误差控制在1mm以内，传感器到位后，固定传感器并记录测量值S。此时，应调至的理想值H和提离高度实测值（即实际值）S存在的误差为：H-S，传感器前端与连续油管圆心的距离为：b0+D/2+(H-S)。
依据步骤31与步骤32方法安装8个位置的位移传感器，并记录相应的应调节提离高度H1～H8和测量值S1～S8。
步骤4，计算椭圆度。
计算连续油管被测点的坐标。如图3所示，以连续油管圆心为原点，位置一传感器方向为X轴，建立直角坐标系。8个传感器位置以逆时针方向沿圆周均匀排布，传感器之间的角度为450。若放入被测管后传感器测得提离高度分别为T1～T8，则连续油管被测点的坐标计算如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
计算连续油管被测位置的长径和短径。连续油管几何中心坐标计算如下：
Figure 2012105691562100002DEST_PATH_IMAGE012
应用两点间的距离公式求得被测点与几何中心的距离分别为：R1～R8。以被测点的角度为横坐标，R为纵坐标，即（0，R1），（45，R2），…，（315，R7），（360，R8），对圆周上其他角度点进行拉格朗日插值，求得360个距
离值，再从这360个值中找到最大值RMax和最小值RMin。
计算椭圆度。连续油管在被测位置椭圆度E计算如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
。
Figure DEST_PATH_IMAGE015

Claims (9)

1.一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：采用位移传感器测得连续油管某位置同一圆周8个点的提离高度，然后计算连续油管在该位置的椭圆度。
2.根据权利要求1所述的一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：所述的提离高度是指位移传感器探头前端与连续油管表面的垂直距离。
3.根据权利要求1所述的一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：采用位移传感器测得连续油管某位置同一圆周8个点的提离高度，然后计算连续油管在该位置的椭圆度的具体操作包括下列步骤：
步骤a，安装架的固定；
步骤b，位移传感器的安装；
步骤c，安装误差的标定；
步骤d，椭圆度计算。
4.根据权利要求3所述的一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：所述步骤 a中，安装架由两个半圆组成，两个半圆用螺栓紧固为一个圆环，连续油管在圆环中间穿过，调整安装架，使得连续油管与安装架同心，将安装架与排管器铰接。
5.根据权利要求3所述的一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：所述b步骤中，安装架圆周上等角度设置8个通孔，位移传感器伸入通孔内并固定在安装架上，检测过程中，位移传感器实时测得8个提离高度。
6.根据权利要求3所述的一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：所述c步骤包括：
c1、计算位移传感器应调节的提离高度，位移传感器前端面落在与连续油管同心，外径比连续油管大b0的圆上，位移传感器在被测位置处应调节达到的提离高度理想值H计算如下：
Figure 2012105691562100001DEST_PATH_IMAGE001
式中，d是被测位置处连续油管外径实测值，D为连续油管标称直径，b0是位移传感器量程的初始值；
c2，打开位移传感器，调节位移传感器提离高度，使得位移传感器测量值S与提离高度理想值H尽量接近，误差控制在1mm以内，位移传感器到位后，固定位移传感器并记录测量值S，此时，应调至的提离高度理想值H和提离高度测量值S存在的误差为：H-S，位移传感器前端与连续油管圆心的距离为：b0+D/2+(H-S)；
c3，依据步骤c1和步骤c2的方法在被测位置安装好8个位移传感器，并记录相应的应调至的提离高度理想值H1～H8和测量值S1～S8。
7.根据权利要求3所述的一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：所述d步骤包括：
步骤d1，计算连续油管被测点i的坐标，方式为：以连续油管圆心为原点，被测位置处位移传感器方向为X轴，建立直角坐标系，8个位移传感器的位置以逆时针方向沿圆周均匀排布，位移传感器之间的角度为450，若放入被测管后位移传感器测得提离高度分别为T1～T8，此时，被测点i与坐标系原点的距离为：
Figure 2012105691562100001DEST_PATH_IMAGE002
，则连续油管被测点i的坐标计算如下：
Figure 2012105691562100001DEST_PATH_IMAGE004
步骤d2，计算连续油管在被测位置的长径和短径,连续油管几何中心坐标计算如下：
Figure 2012105691562100001DEST_PATH_IMAGE005
应用两点间的距离公式求得被测点i与几何中心的距离分别为：R1～R8，以被测点i的角度为横坐标，R为纵坐标，即（0，R1），（45，R2），…，（315，R7），（360，R8），对圆周上其他角度点进行拉格朗日插值，求得360个距离值，再从这360个值中找到最大值RMax和最小值RMin；
步骤d3，计算椭圆度：连续油管在被测位置的椭圆度E计算如下：
Figure 2012105691562100001DEST_PATH_IMAGE006
。
8.根据权利要求3所述的一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：所述位移传感器的精度为0.01mm，量程设定为
Figure 2012105691562100001DEST_PATH_IMAGE007
。
9.根据权利要求3所述的一种连续油管椭圆度检测方法，其特征在于：所述的位移传感是涡流位移传感器。
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