CN105588876A - 一种连续管缺陷在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续管缺陷在线检测装置，包括外壳、一旋转编码器、一联轴器、上半探头、下半探头以及固定辊轮；其中，上半探头、下半探头、固定辊轮、联轴器以及旋转编码器均与外壳连接，上半探头与下半探头的一端通过铰接方式相连接，另一端通过销钉方式相连接；上半探头和下半探头中分别包含有磁钢、导磁片、连铁、霍尔元件和聚磁片，其中导磁片夹置在两片磁钢中间，并吸附在连铁两端，以形成磁场回路；聚磁片和霍尔元件安装在探头中间，用于拾取缺陷处的漏磁场信号。本发明实施例的连续管缺陷在线检测装置，安装使用方便，读取数据直观，可以在连续管作业机起下作业的同时对连续管缺陷进行实时在线检测，不影响连续管正常作业；为连续管的性能指标和寿命判断提供了重要依据。

Description

一种连续管缺陷在线检测装置

技术领域

本发明涉及油田用连续管的在线检测技术领域，尤其涉及一种连续管缺陷在线检测装置。

背景技术

连续管(CT)是连续管作业装置的核心部件，国内每年连续油管的使用量约30X10⁴m，全球年耗量约500X10⁴m。连续管技术不但广泛应用于钻井、完井等作业，而且还应用于气举、电潜泵、酸化作业、油井防砂、井下工具打捞、水平井施工、洗井、稠油开采等诸多方面。正因为如此，也是引起复杂、多样的连续管失效的原因。通过对实例的调查，对连续管失效的数据信息进行了详细分析，总结出连续管的失效类型主要有以下几种：疲劳、局部腐蚀(点腐蚀)、全面腐蚀(均匀大量损伤腐蚀)、硫化物应力致裂(SSC)与应力腐蚀致裂(SCC)、张力过载、螺旋变形(扭曲)、机械损伤和焊接，由此会造成连续管的壁厚、椭圆度发生变化，导致连续管的使用寿命减少，降低了作业效率。其中，腐蚀、机械损伤、制造缺陷等因素是造成连续管失效甚至断裂的主要原因。

目前，我国对连续管的检测还处于起步阶段，大多数采用室内实验检测的方法，即在实验室内对连续管进行检测。这样虽然能够实现对连续管的无损检测，但是还不能很好的将其用于现场的在役检测中。

发明内容

本发明的目的是利用漏磁检测原理，发明一种连续管缺陷在线检测装置，可以实现对连续管管体的裂纹、腐蚀、孔洞、壁厚变化等缺陷进行实时的在线检测。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种连续管缺陷在线检测装置，包括外壳、一旋转编码器、一联轴器、上半探头、下半探头以及固定辊轮；其中，所述上半探头、下半探头、固定辊轮、联轴器以及旋转编码器均与所述外壳连接，所述上半探头与下半探头的一端通过铰接方式相连接，另一端通过销钉方式相连接；所述上半探头和下半探头中分别包含有磁钢、导磁片、连铁、霍尔元件和聚磁片，其中所述导磁片夹置在两片磁钢中间，并吸附在所述连铁两端，以形成磁场回路；所述聚磁片和霍尔元件安装在探头中间，用于拾取缺陷处的漏磁场信号；检测时，打开销钉方式连接的一端，将两半探头打开，与待检测连续管的管体抱合，通过所述待检测连续管的运动带动所述固定辊轮转动，所述固定辊轮通过所述联轴器带动所述旋转编码器转动，以检测所述待测连续管的长度，得出缺陷的位置分布信息。

进一步地，在一实施例中，所述固定辊轮中的两组直接连接所述外壳，用于在所述待检测连续管进行运动时，稳定所述待检测连续管，所述固定辊轮中的另外两组通过弹簧连接所述外壳，用于当所述待检测连续管的管体存在变形或油污较多时，适当避让，避免探头出现卡死现象。

进一步地，在一实施例中，所述上半探头和下半探头中分别包含有8块磁钢、4片导磁片以及两块连铁，每4块磁钢、2片导磁片和一块连铁形成一个磁场回路，所述上半探头和下半探头中分别包含两个磁场回路。

进一步地，在一实施例中，所述旋转编码器用于计量被检测连续管的长度。所述旋转编码器用于计量被检测连续管的长度，当辊轮带动旋转编码器转动时，编码器的轴每转动一圈传递给信号转换器的脉冲数是恒定的，所以根据采集到的脉冲数即可得出编码器轴转动的圈数(即辊轮转动的圈数)，而辊轮的外圆周长是已知的，这样即可得出检测装置走过了多长的距离，并且当在某位置出现缺陷信号时，还可同步记录缺陷所处位置的信息，上述过程都是通过信号转换器和电脑软件处理完成。

进一步地，在一实施例中，所述待检测连续管的缺陷处的漏磁场信号被所述霍尔元件拾取后转化为电信号，并通过外部计算机对所述电信号进行采样、调制、A/D转换和分析处理，实现对所述待检测连续管的缺陷的定性分析和定量判断。

本发明实施例的连续管缺陷在线检测装置，安装使用方便，读取数据直观，可以在连续管作业机起下作业的同时对连续管缺陷进行实时在线检测，不影响连续管正常作业；为连续管的性能指标和寿命判断提供了重要依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1及图2为本发明实施例的连续管缺陷在线检测装置的结构示意图。

附图说明：

1旋转编码器

2联轴器

3外壳

4固定辊轮

5下半探头

6上半探头

7插销结构

8弹簧

9铰接结构

10磁钢

11导磁片

12连铁

13霍尔元件

14聚磁片

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，对连续管的缺陷检测方法主要包含超声波检测法和漏磁检测法。由于超声波法在检测时需要被测体表面有较高的清洁度，并且需要耦合剂，其检测结果受影响因素较多，而漏磁检测法却能够不受油污、腐蚀杂质等影响，对被测体表面要求不高，同时漏磁法结构简单，易于实现连续管在线自动检测。因此本发明采用漏磁检测法进行检测连续管的缺陷。

本发明的工作原理为：通过给连续管外加恒定磁场，使连续管被测段达到磁饱和状态，若管体有内裂纹、孔洞、气孔、腐蚀坑等缺陷时，就会在管体外形成漏磁场。通过测量连续管本体外的漏磁场，采用磁敏感元件随励磁器作同步运动并对缺陷区域进行扫描，可获得缺陷的电信号，然后对信号进行采样、调制、A/D转换和分析处理，就可以对缺陷进行定性分析和定量判断，从而可以测量和评价连续管缺陷的状况、位置关系等数据。

图1和图2为本发明实施例的连续管缺陷在线检测装置的结构示意图。整个装置的结构为上下两半式结构，两半探头通过一端铰接和一端销钉的方式连接。检测时，打开销钉，将两半探头打开，与连续管管体抱合，插上销钉，当连续管作业时管体与探头相对运动就可进行检测。通过连续管的运动带动固定辊轮转动，固定辊轮通过联轴器带动旋转编码器转动，就可以检测连续管的长度，得出缺陷的位置分布情况。

具体的，如图1及图2所示，本发明实施例的连续管缺陷在线检测装置包括外壳3、一旋转编码器1、一联轴器2、上半探头6、下半探头5以及固定辊轮4；其中，所述上半探头6、下半探头5、固定辊轮4、联轴器2以及旋转编码器1均与所述外壳3连接，所述上半探头6与下半探头5的一端通过铰接方式相连接，如图1所示的铰接结构9，另一端通过销钉方式相连接，如图1所示的插销结构7。如图2所示，所述上半探头6和下半探头5中分别包含有磁钢10、导磁片11、连铁12、霍尔元件13和聚磁片14，其中所述导磁片11夹置在两片磁钢10中间，并吸附在所述连铁12两端，以形成磁场回路；所述聚磁片14和霍尔元件13安装在探头中间，用于拾取缺陷处的漏磁场信号；检测时，打开销钉方式连接的一端，将两半探头打开，与待检测连续管的管体抱合，通过所述待检测连续管的运动带动所述固定辊轮4转动，所述固定辊轮4通过所述联轴器2带动所述旋转编码器1转动，以检测所述待测连续管的长度，得出缺陷的位置分布信息。

如图1所示，所述固定辊轮中的两组直接连接所述外壳，用于在所述待检测连续管进行运动时，稳定所述待检测连续管，在图1所示，为上半探头6所连接的两组辊轮；所述固定辊轮中的另外两组通过弹簧8连接所述外壳3，用于当所述待检测连续管的管体存在变形或油污较多时，适当避让，避免探头出现卡死现象，如图1所示，为下半探头5所连接的两组辊轮。当然，在其他实施例中，也可以是上半探头连接可浮动的辊轮，即通过弹簧连接外壳。

在本发明实施例中，每一半探头内安装有外加磁场和磁场回路，其中磁钢10、导磁片11吸附于连铁12两端，形成磁场回路。在探头的中间镶嵌有聚磁片14，并安装有霍尔元件13，进行缺陷信号的拾取。如图2所示，所述上半探头6和下半探头5中分别包含有8块磁钢、4片导磁片以及两块连铁，每4块磁钢、2片导磁片和一块连铁形成一个磁场回路，所述上半探头和下半探头中分别包含两个磁场回路。

在本发明实施例中，所述待检测连续管的缺陷处的漏磁场信号被所述霍尔元件13拾取后转化为电信号，通过外部的信号转换装置和计算机对所述电信号进行采样、调制、A/D转换和分析处理，实现对所述待检测连续管的缺陷的定性分析和定量判断。这种对信号的转换和处理过程，为本领域技术人员所熟知，也不属于本发明要保护的范畴，故此处不再赘述。

所述旋转编码器1用于计量被检测连续管的长度。当固定辊轮带动旋转编码器转动时，编码器的轴每转动一圈传递给外部信号转换器的脉冲数是恒定的，所以根据采集到的脉冲数即可得出编码器轴转动的圈数(即辊轮转动的圈数)，而辊轮的外圆周长是已知的，这样即可得出检测装置走过了多长的距离，并且当在某位置出现缺陷信号时，还可同步记录缺陷所处位置的信息，上述过程都是通过外部的信号转换器和计算机处理完成。

本发明采用漏磁检测法，对实现对连续管的缺陷的在线实时检测，可分辨0.3mm(深度)×0.5mm(宽度)×12.7mm(长度)的横向裂纹，腐蚀坑及孔洞分辨率为的通孔；壁厚减薄分辨率达到壁厚的5％；以上指标达到《油气井用连续管作业推荐作法》(SY/T6698-2007)中的相关要求。

另外，基于本发明的设计，根据不同的连续管规格，选用不同的探头内腔尺寸、磁钢大小，得出适用于某种管径的磁场回路，就可以设计制造相对应的连续管缺陷检测装置。

本发明实施例的连续管缺陷在线检测装置，安装使用方便，读取数据直观，可以在连续管作业机起下作业的同时对连续管缺陷进行实时在线检测，不影响连续管正常作业；为连续管的性能指标和寿命判断提供了重要依据。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种连续管缺陷在线检测装置，其特征在于，所述装置包括外壳、一旋转编码器、一联轴器、上半探头、下半探头以及固定辊轮；其中，

所述上半探头、下半探头、固定辊轮、联轴器以及旋转编码器均与所述外壳连接，所述上半探头与下半探头的一端通过铰接方式相连接，另一端通过销钉方式相连接；

所述上半探头和下半探头中分别包含有磁钢、导磁片、连铁、霍尔元件和聚磁片，其中所述导磁片夹置在两片磁钢中间，并吸附在所述连铁两端，以形成磁场回路；所述聚磁片和霍尔元件安装在探头中间，用于拾取缺陷处的漏磁场信号；

检测时，打开销钉方式连接的一端，将两半探头打开，与待检测连续管的管体抱合，通过所述待检测连续管的运动带动所述固定辊轮转动，所述固定辊轮通过所述联轴器带动所述旋转编码器转动，以检测所述待测连续管的长度，得出缺陷的位置分布信息。

2.根据权利要求1所述的连续管缺陷在线检测装置，其特征在于，所述固定辊轮中的两组直接连接所述外壳，用于在所述待检测连续管进行运动时，稳定所述待检测连续管，所述固定辊轮中的另外两组通过弹簧连接所述外壳，用于当所述待检测连续管的管体存在变形或油污较多时，适当避让，避免探头出现卡死现象。

3.根据权利要求1所述的连续管缺陷在线检测装置，其特征在于，所述上半探头和下半探头中分别包含有8块磁钢、4片导磁片以及两块连铁，每4块磁钢、2片导磁片和一块连铁形成一个磁场回路，所述上半探头和下半探头中分别包含两个磁场回路。

4.根据权利要求1所述的连续管缺陷在线检测装置，其特征在于，所述旋转编码器用于计量被检测连续管的长度。所述旋转编码器用于计量被检测连续管的长度，当辊轮带动旋转编码器转动时，编码器的轴每转动一圈传递给信号转换器的脉冲数是恒定的，所以根据采集到的脉冲数即可得出编码器轴转动的圈数(即辊轮转动的圈数)，而辊轮的外圆周长是已知的，这样即可得出检测装置走过了多长的距离，并且当在某位置出现缺陷信号时，还可同步记录缺陷所处位置的信息，上述过程都是通过信号转换器和电脑软件处理完成。

5.根据权利要求1～4任一项所述的连续管缺陷在线检测装置，其特征在于，所述待检测连续管的缺陷处的漏磁场信号被所述霍尔元件拾取后转化为电信号，并通过外部计算机对所述电信号进行采样、调制、A/D转换和分析处理，实现对所述待检测连续管的缺陷的定性分析和定量判断。