CN113203523B - 一种检测油管接头密封性的方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例提供一种检测油管接头密封性的方法、装置及设备，所述方法包括获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号；其中，声信号由超声相控阵探头采集；获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号；其中，磁信号由磁记忆探头采集；根据油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得油管接头密封面的接触应力分布信息；根据油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得油管接头螺纹段的应力分布信息；基于油管接头密封面的接触应力分布信息和油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对油管接头密封性的检测结果。利用本说明书实施例可以使油管接头密封性的检测更加高效便捷。
Description
技术领域
本申请涉及油管密封性检测技术领域，特别涉及一种检测油管接头密封性的方法、装置及设备。
背景技术
高温高压高含硫、超深气井的勘探开发过程中，管柱的气密封性能一直是管柱完整性管理中的关键部分。油管柱泄漏通常会造成大量的油气资源损失，甚至会造成气井停产，后期维修成本高，周期长。特殊螺纹接头是油管柱最为薄弱的部位，80％以上的密封失效发生在此处，因此对特殊螺纹接头的气密封检测变得越来越重要。
现有技术中，在油管下井前主要采用氦气泄漏检测技术对特殊螺纹接头密封质量进行监测。然而，在利用这种方式进行检测时，不仅需要的设备庞大、操作复杂，而且只能检测接头存在泄漏通道的情况，使得对油管接头气密性的检测效率较低。
因此，业内亟需一种可以解决上述技术问题的技术方案。
发明内容
本说明书实施例提供了一种检测油管接头密封性的方法、装置及设备，可以使油管接头密封性的检测更加高效便捷。
本说明书提供的一种检测油管接头密封性的方法、装置及设备是包括以下方式实现的。
一种检测油管接头密封性的方法，包括：获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号；其中，所述声信号由超声相控阵探头采集；获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号；其中，所述磁信号由磁记忆探头采集；根据所述油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息；根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息；基于所述油管接头密封面的接触应力分布信息和所述油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对所述油管接头密封性的检测结果。
一种检测油管接头密封性的装置，包括：第一获取模块，用于获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号；其中，所述声信号由超声相控阵探头采集；第二获取模块，用于获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号；其中，所述磁信号由磁记忆探头采集；第一获得模块，用于根据所述油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息；第二获得模块，用于根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息；确定模块，用于基于所述油管接头密封面的接触应力分布信息和所述油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对所述油管接头密封性的检测结果。
一种检测油管接头密封性的设备，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现本说明书实施例中任意一个方法实施例的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现本说明书实施例中任意一个方法实施例的步骤。
本说明书提供的一种检测油管接头密封性的方法、装置及设备。一些实施例中可以获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号。进一步，可以根据油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得油管接头密封面的接触应力分布信息，根据油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得油管接头螺纹段的应力分布信息。最后可以基于油管接头密封面的接触应力分布信息和油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对油管接头密封性的检测结果。由于声信号由超声相控阵探头采集，磁信号由磁记忆探头采集，这样采用磁记忆和超声相控阵结合检测接头整体的应力分布，不仅充分考虑了密封面的接触和螺纹的连接在接头密封性中的重要性，使油管接头密封性的检测更加高效便捷，而且可以使得对油管接头密封性检测结果更准确，对保障油气井安全高效生产及油管柱的完整性管理具有重要意义。采用本说明书提供的实施方案，可以使油管接头密封性的检测更加高效便捷。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，并不构成对本说明书的限定。在附图中：
图1是本说明书提供的一种检测油管接头密封性的方法的一个实施例的流程示意图；
图2是本说明书提供的一种采集特殊螺纹油管接头磁-声信号相关结构的示意图；
图3是本说明书提供的超声相控阵探头中一个阵元采集的密封面上一个测点在上扣前后的声信号的示意图；
图4是本说明书提供的一波束测量得到的反射系数与接触应力的拟合曲线；
图5是本说明书提供的密封面接触应力分布示意图；
图6是本说明书提供的磁记忆探头测量接头轴向应力分布示意图；
图7是本说明书提供的一种检测油管接头密封性的装置的一个实施例的模块结构示意图；
图8是本说明书提供的一种检测油管接头密封性的服务器的一个实施例的硬件结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的一个实施例或多个实施例，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，都应当属于本说明书实施例保护的范围。
下面以一个具体的应用场景为例对本说明书实施方案进行说明。具体的，图1是本说明书提供的一种检测油管接头密封性的方法的一个实施例的流程示意图。虽然本说明书提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者部分合并后更少的操作步骤或模块单元。
需要说明的是，下述从图像生成设备角度进行描述的实施例并不对基于本说明书的其他可扩展到的应用场景中的技术方案构成限制。具体的一种实施例如图1所示，本说明书提供的一种检测油管接头密封性的方法的一种实施例可以包括以下步骤。
S0：获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号；其中，所述声信号由超声相控阵探头采集。
其中，油管采用金属密封方式，依靠密封面间足够的接触压力阻断流体泄漏通道，当密封面接触压力不足或分布不均、密封面存在微损伤、含有杂质等，均有可能受井下复杂载荷影响导致密封接触失效，气体泄漏。
本说明书实施例中，超声相控阵探头可以用于采集声信号。油管接头可以是油管特殊螺纹接头。单个超声相控阵探头可以拥有多个阵元，发射多条波束覆盖密封面轴向长度。超声相控阵探头可以通过延时设置，发射角度范围在0-30°的声波波束。
一些实施例中，可以将超声相控阵探头设置在密封面处，配合编码器采集密封面周向声信号。其中，编码器可以设置一定的步长，用于保证采集的信号在周向均匀分布。一些实施场景中，相控阵按阵列形式通常可以分为线形、矩阵形、环形和扇形。相控阵探头可以包括多种不同的阵列排布形式，其类型按阵元排列方式可分为：一维线阵、二维矩阵、环形阵、扇形阵、凹面阵、凸面阵、双线型阵等。不同的阵列排布方式将会产生不同的声场特性，使相控阵能应用于不同工况下的检测。
一些实施例中，在采集油管接头上扣前密封面上每个测点的声信号前，可以先确定接头扣型、接箍外径R、接箍的金属密封面相对于接箍端面的距离L等。例如一些实施场景中，在油管接头上扣前，油管和接箍是分离状态，可以根据油管扣型确定密封面距离接箍端面的距离L，测量并标记。
一些实施例中，在油管接头上扣前，可以在密封面处涂抹耦合剂，将超声相控阵探头设置在密封面处，然后配合编码器采集密封面周向声信号，然后将采集的声信号经相控阵主机导入电脑，以便后续分析。一些实施场景中，使用的超声相控阵探头可以是中心频率5MHz的线阵探头。当然，上述只是进行示例性说明，使用的超声相控阵探头不限于上述举例，所属领域技术人员在本申请技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。
一些实施场景中，选择超声相控阵探头配合编码器采集未上扣端密封面的声信号时，可以对超声相控阵探头楔块作曲面处理，使其贴合在接箍外壁预设标记处，然后在标记位置涂抹耦合剂，环向旋转一周，采集声信号。
一些实施场景中，在采集到声信号后，可以从中提取回波信号的幅值，获得回波信号的幅值矩阵。例如一些实施场景中，油管接头上扣前，获得的回波信号的幅值矩阵可以记为A[i，j]，其中，i为相控阵第i个声波波束，j为编码器记录的点，[i,j]为密封面的测点坐标。其中，相控阵可以对应多个声波波束，每个声波波束上可以包括一个或多个测点。
一些实施例中，油管接头上扣后，螺纹段连接、密封面完成接触，此时，同样可以在密封面处涂抹耦合剂，利用超声相控阵采集密封面声信号，具体过程与油管接头上扣前类似，可以相互参照，对此不作赘述。一些实施场景中，油管接头上扣后，利用超声相控阵采集密封面声信号后，可以从中提取回波信号的幅值，获得回波信号的幅值矩阵。例如一些实施场景中，油管接头上扣后，获得的回波信号的幅值矩阵可以记为a[i，j]，其中，i为相控阵第i个声波波束，j为编码器记录的点，[i,j]为密封面的测点坐标。
一些实施例中，在利用超声相控阵探头采集油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号后，可以将其存储在数据库或存储器中。
一些实施例中，可以实时获取超声相控阵探头采集的油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，也可以离线获取超声相控阵探头采集的油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号。当然，上述只是进行示例性说明，获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号的方式不限于上述举例，所属领域技术人员在本申请技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。
本说明书实施例中，由于单个超声相控阵探头可以拥有多个阵元、发射多条波束覆盖密封面轴向长度，使得周向配合使用编码器，运动一周，即可实现密封面全部的声信号采集，从而可以省去常规探头的轴向运动，提高采集效率，为后续高效、便捷对油管密封性检测提供保证。
本说明书实施例中，由于超声相控阵探头可以通过延时设置，发射角度范围在0-30°的声波波束，从而无需考虑因密封面角度不同而需更换特定的常规超声探头，有效提高采集效率，为后续高效、便捷对油管密封性检测提供保证。
本说明书实施例中，针对不同尺寸油管，只需要更换不同曲面的探头楔块即可，可以提高后续检测油管接头密封性的效率。需要说明的是，采用超声检测的方法可测量密封面的接触应力，接触应力越大，反射波越小。常规的超声检测需要发射声波波束垂直于密封面才可以接收到回波，对于不用扣型、不同尺寸的油管，需要准备不同的探头，测量时需要移动探头分别在轴向和周向运动。
S2：获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号；其中，所述磁信号由磁记忆探头采集。
其中，磁记忆探头可以用于采集磁信号。
一些实施例中，可以在贴合接箍外壁处周向均匀分布M个的磁记忆探头，然后获取M个的磁记忆探头采集的磁信号。
一些实施例中，在油管接头上扣前，可以利用均匀分布的磁记忆探头采集接箍外壁的磁信号，然后将采集的磁信号经数据采集卡采集并转换为电压信号，最后将电压信号传输至电脑，以便后续分析。其中，传输至电脑的方式可以是无线、有线等。
由于上述获得的电压信号与磁场强度具有良好的线性关系，所以一些实施场景中，可以将电压信号转换形成磁场强度数据，以便后续进行分析。
一些实施例中，油管接头上扣后，螺纹段连接、密封面完成接触，此时，同样可以利用均匀分布的磁记忆探头采集接箍外壁的磁信号。具体过程与油管接头上扣前类似，可以相互参照，对此不作赘述。
一些实施例中，在利用磁记忆探头采集油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号后，可以将其存储在数据库或存储器中。
一些实施例中，可以实时获取磁记忆探头采集油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，也可以离线获取磁记忆探头采集油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号。当然，上述只是进行示例性说明，获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号的方式不限于上述举例，所属领域技术人员在本申请技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。
如图2所示，图2是本说明书提供的一种采集特殊螺纹油管接头磁-声信号相关结构的示意图。其中，包括油管1、接箍2、密封面3、螺纹段4、超声相控阵探头5、相控阵主机6、磁记忆探头7。具体的，在上扣前，油管1和接箍2是分离状态，此时可以根据油管扣型确定密封面3距离接箍端面的距离L，测量并标记。进一步，可以利用均匀分布的磁记忆探头7采集接箍外壁的磁信号。还可以在密封面处涂抹耦合剂，将超声相控阵探头5设置在密封面处，配合编码器采集密封面周向声信号，然后将采集的声信号经相控阵主机6导入电脑，提取密封面的回波信号用于分析。
进一步，可以由上扣机上扣，螺纹段4连接、密封面3完成接触后(即上扣后)，同样可以利用均匀分布的磁记忆探头7采集接箍外壁的磁信号，在密封面处涂抹耦合剂，利用超声相控阵采集密封面周向声信号。
S4：根据所述油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息。
本说明书实施例中，在获得油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号后，可以根据油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得油管接头密封面的接触应力分布信息。其中，油管接头密封面的接触应力分布信息可以包括密封面上每个测点对应的接触应力。
一些实施例中，所述根据所述油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息，可以包括：从所述声信号中提取油管接头上扣前后密封面上每个测点的回波信号；根据每个测点对应的回波信号，确定每个测点对应的反射系数；基于反射系数与接触应力的预设关系，确定所述密封面上每个测点对应的接触应力；基于每个测点对应的接触应力，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息。
一些实施场景中，在获得油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号后，可以从中提取回波信号的幅值，获得回波信号的幅值矩阵。例如一些实施场景中，可以从油管接头上扣前密封面上每个测点的声信号中提取回波信号的幅值，获得上扣前回波信号的幅值矩阵A[i，j]，从油管接头上扣后密封面上每个测点的声信号中提取回波信号的幅值，获得上扣后回波信号的幅值矩阵a[i，j]。其中，i为相控阵第i个声波波束，j为编码器记录的点，[i,j]为密封面的测点坐标。
一些实施场景中，在获得回波信号的幅值矩阵后，可以计算每个测点的比值，获得每个测点的反射系数，进而获得反射系数矩阵ξ[i,j]。其中，
如图3所示，图3是本说明书提供的超声相控阵探头中一个阵元采集的密封面上一个测点在上扣前后的声信号的示意图。其中，左侧为上扣前的声信号，右侧为上扣后的声信号，横坐标表示测量深度，纵坐标表示回波幅值，纵坐标的范围是0-100％，声信号从接箍表面传播至密封面的距离为反射波8、9所在测量深度，声信号从接箍表面传播至油管内壁的距离为反射波10所在测量深度。可见，上扣前密封面反射波8幅值大，上扣后密封面反射波9幅值减小，且出现油管内壁的反射波10，此时，测点的反射系数由反射波9与反射波8的比值计算得到。
一些实施场景中，在获得每个测点的反射系数后，可以根据反射系数与接触应力的预设关系，确定密封面上每个测点对应的接触应力。
一些实施场景中，所述反射系数与接触应力的预设关系可以通过下述方式确定：根据密封面接触条件，设置接触试样对；向所述密封面施加法向接触载荷，利用所述超声相控阵探头采集所述接触试样对在不同压力作用下的回波信号；基于所述接触试样对在不同压力作用下的回波信号，获得不同压力对应的反射系数；对不同压力对应的反射系数进行拟合，获得反射系数与接触应力的预设关系。
例如一些实施场景中，可以根据密封面接触条件，设置接触试样对，并施加法向接触载荷，进一步可以使用超声相控阵探头采集不同压力作用下的回波信号，得到相控阵每一波束的拟合公式：P[i]＝f(ξ[i])。其中，P[i]为第i个声波波束的压力，ξ[i]为第i个声波波束的反射系数，f表示函数关系。
一些实施场景中，在获得反射系数与接触应力的预设关系后，可以基于反射系数与接触应力的预设关系，确定密封面上每个测点对应的接触应力，进而基于每个测点对应的接触应力，获得油管接头密封面的接触应力分布信息。例如一些实施场景中，可以将反射系数矩阵ξ[i,j]代入P[i]＝f(ξ[i])，得到密封面的接触应力分布矩阵P[i，j]。其中，接触应力分布矩阵P[i，j]中可以包括每个测点对应的接触应力。
如图4所示，图4是本说明书提供的一波束测量得到的反射系数与接触应力的拟合曲线。其中，拟合曲线对应的公式为
横坐标表示法向接触压力p，纵坐标表示反射系数r，L80-13Cr表示油管规格，油管粗糙度范围为0.1-0.3um，润滑脂为改进螺纹脂。进一步，可以根据拟合曲线对应的公式计算各测点的接触应力。如图5所示，图5是本说明书提供的密封面接触应力分布示意图。其中，纵坐标表示声波波束在密封面轴向的排列，横坐标表示密封面环向角度(0°-360°)，纵坐标5-15对应部分表示声波波束在密封面接触的部分，右侧条状图表示不同深度颜色对应的接触应力的值。需要说明的是，图5中的整幅图表示密封面展开，其根据各测点的反射系数值计算到接触应力后，以颜色的形式表征接触应力。
S6：根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息。
其中，螺纹段的连接性能起到辅助密封作用，螺纹段粘扣、异常应力集中等同样会影响到密封性能。
本说明书实施例中，在获得油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号后，可以根据油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得油管接头螺纹段的应力分布信息。其中，油管接头螺纹段的应力分布信息可以包括油管接头螺纹段上每个测点对应的应力。
一些实施例中，所述根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息，可以包括：根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，计算接箍外壁上每个测点对应的磁场强度变化量；基于每个测点对应的磁场强度变化量，计算所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的磁场强度变化量的均值；根据所述油管接头密封面的接触应力分布信息，计算所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的接触应力的均值；基于接箍外壁上每个测点对应的磁场强度变化量、所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的磁场强度变化量的均值以及所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的接触应力的均值，确定接箍外壁上每个测点对应的应力；基于接箍外壁上每个测点对应的应力，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息。
一些实施例中，所述基于接箍外壁上每个测点对应的磁场强度变化量、所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的磁场强度变化量的均值以及所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的接触应力的均值，确定接箍外壁上每个测点对应的应力，可以包括：根据下述公式确定接箍外壁上每个测点对应的应力：
其中，Pm[i,j]表示接箍外壁上坐标为[i,j]的测点对应的应力，ΔHm[i,j]表示接箍外壁上坐标为[i,j]的测点对应的磁场强度变化量，Em(P)表示磁记忆探头在密封面上所有测点的接触应力的均值，Em(ΔH)表示磁记忆探头在密封面上所有测点的磁场强度变化量的均值，下标m表示第m个磁记忆探头，[i,j]表示测点坐标。
例如一些实施场景中，在获得油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号后，可以利用所测上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，计算磁场强度变化量ΔH[m,n]，即：ΔH[m,n]＝|H1[m,n]-H0[m,n]|，其中，H1[m,n]为上扣后第m个磁记忆探头测得的第n个测点的磁场强度，H0[m,n]为上扣前第m个磁记忆探头测得的第n个测点的磁场强度。
进一步，为得到螺纹段的应力分布，可以计算密封面位置处第m个磁记忆探头对应的所有测点的磁场强度变化量ΔH的均值Em(ΔH)，即
其中，w为第m个磁记忆探头扫查密封面位置测点的个数，ΔHm[w]为密封面位置处第m个磁记忆探头对应的第w个测点的磁场强度变化量。
进一步，可以计算密封面位置处第m个磁记忆探头覆盖范围内所有测点的接触应力均值Em(P)，即
其中，M为第m个磁记忆探头覆盖范围内测点的个数，Pm[i,j]为密封面位置处第m个磁记忆探头覆盖范围内第i个声波波束、第j个编码器记录点的接触压力值。
进一步，可以根据公式
确定接箍外壁上每个测点对应的应力，获得油管接头螺纹段的应力分布信息。
如图6所示，图6是本说明书提供的磁记忆探头测量接头轴向应力分布示意图。其中，横坐标表示轴向位置，单位mm，纵坐标表示磁场强度变化量，单位Gs(高斯)。可见，密封面、小端螺纹及螺纹中段相对应力较大。
S8：基于所述油管接头密封面的接触应力分布信息和所述油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对所述油管接头密封性的检测结果。
本说明书实施例中，在获得油管接头密封面的接触应力分布信息和油管接头螺纹段的应力分布信息后，可以基于密封面的接触应力分布信息和螺纹段的应力分布信息，确定对油管接头密封性的检测结果。
一些实施例中，所述基于所述油管接头密封面的接触应力分布信息和所述油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对所述油管接头密封性的检测结果，可以包括：判断所述油管接头密封面的接触应力分布信息是否在预设密封面接触应力范围内，获得第一判断结果；判断所述油管接头螺纹段的应力分布信息是否在预设异常应力集中，获得第二判断结果；根据所述第一判断结果和所述第二判断结果，确定对所述油管接头密封性的检测结果。
一些实施场景中，所述预设密封面接触应力范围可以通过下述方式确定：利用厚壁筒理论确定密封面法向接触应力与密封面过盈量的关系；获取上扣圈数与密封面过盈量的关系；根据所述密封面法向接触应力与密封面过盈量的关系、上扣圈数与密封面过盈量的关系，确定密封面法向接触应力与上扣圈数的关系；根据上扣过程中输出扭矩与上扣圈数的关系，获得合理扭矩范围对应的上扣圈数范围；根据密封面法向接触应力与上扣圈数的关系以及所述合理扭矩范围对应的上扣圈数范围，确定预设密封面接触应力范围。其中，合理扭矩范围为油管出厂厂家确定，上扣操作时需要把扭矩控制在这个范围内。
一些实施场景中，利用厚壁筒理论确定的密封面法向接触应力与密封面过盈量的关系可以为：
其中，PN为密封面法向接触应力，单位为MPa；δr为密封面径向过盈量，单位为mm；E为材料弹性模量，单位为MPa；rc、ri、ro分别为密封面任意点半径、油管内表面半径、接箍外表面半径，单位为mm；α为密封面半锥角，单位为度。
一些实施场景中，可以获取螺距p、上扣圈数x，然后获得密封面轴向旋进量Δs，即Δs＝xp。进一步，可以根据公式δr＝Δs×sinα获得上扣圈数与密封面过盈量的关系。进一步，获得密封面法向接触应力与上扣圈数的关系，即：
进一步，可以根据实际上扣过程中输出的扭矩与上扣圈数的关系，得到合理扭矩范围为[Tmin,Tmax]，密封面接触应力范围对应为[PNmin,PNmax]。
一些实施场景中，当获得的油管接头密封面的接触应力分布信息在预设密封面接触应力范围内时，还可以进一步判断接触应力分布是否均匀。
一些实施场景中，预设异常应力集可以根据历史数据预先获得，本说明书对其具体获得方法并不限定。
一些实施场景中，在确定油管接头密封面的接触应力分布信息在预设密封面接触应力范围内且接触应力分布均匀，油管接头螺纹段的应力分布合理且无异常应力时，可以说明该油管接头密封性较好。
一些实施场景中，当油管接头密封面的接触应力分布信息、油管接头螺纹段的应力分布信息中存在一个不在合理范围时，可以说明该油管接头可能存在泄漏。此时，可以将检测结果反馈给相关人员，以便及时进行处理，避免油气资源损失的同时，减少危险发生。
本说明书实施例中，通过将磁记忆和超声相控阵两种检测技术结合，能够实现对特殊螺纹接头密封面接触应力及螺纹段的连接应力分布的检测及，进而有效评估油管接头的密封质量。
由于螺纹段几何形状复杂，不利于超声检测，本说明书实施例采用磁记忆探头检测螺纹段应力，并在超声测量密封面接触应力的基础上获得螺纹段的接触应力分布，使得实施方案更具备经济性、便捷性、完整性，对保障油气井安全高效生产及油管柱的完整性管理具有重要意义。
本说明书实施例中，充分考虑了密封面的接触和螺纹的连接在接头密封性中的重要性，可应用于井口油管的密封性快速检测，进而实现油管密封性的高效、便捷、完整评价，对保障油气井安全高效生产及油管柱的完整性管理具有重要意义。
当然，上述只是进行示例性说明，本说明书实施例不限于上述举例，所属领域技术人员在本申请技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。
从以上的描述中，可以看出，本申请实施例可以获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号。进一步，可以根据油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得油管接头密封面的接触应力分布信息，根据油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得油管接头螺纹段的应力分布信息。最后可以基于油管接头密封面的接触应力分布信息和油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对油管接头密封性的检测结果。由于声信号由超声相控阵探头采集，磁信号由磁记忆探头采集，这样采用磁记忆和超声相控阵结合检测接头整体的应力分布，不仅充分考虑了密封面的接触和螺纹的连接在接头密封性中的重要性，使油管接头密封性的检测更加高效便捷，而且可以使得对油管接头密封性检测结果更准确，对保障油气井安全高效生产及油管柱的完整性管理具有重要意义。
本说明书中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参照即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
基于上述所述一种检测油管接头密封性的方法，本说明书一个或多个实施例还提供一种检测油管接头密封性的装置。所述的装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统(包括分布式系统)、软件(应用)、模块、组件、服务器、客户端等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思，本说明书实施例提供的一个或多个实施例中的装置如下面的实施例所述。由于装置解决问题的实现方案与方法相似，因此本说明书实施例具体的装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
具体地，图7是本说明书提供的一种检测油管接头密封性的装置的一个实施例的模块结构示意图，如图7所示，本说明书提供的一种检测油管接头密封性的装置可以包括：第一获取模块120，第二获取模块122，第一获得模块124，第二获得模块126，确定模块128。
第一获取模块120，可以用于获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号；其中，所述声信号由超声相控阵探头采集；
第二获取模块122，可以用于获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号；其中，所述磁信号由磁记忆探头采集；
第一获得模块124，可以用于根据所述油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息；
第二获得模块126，可以用于根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息；
确定模块128，可以用于基于所述油管接头密封面的接触应力分布信息和所述油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对所述油管接头密封性的检测结果。
需要说明的，上述所述的装置根据方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
本说明书还提供一种检测油管接头密封性的设备的实施例，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现上述任意一项方法的步骤。如所述指令被所述处理器执行时可以实现以下步骤：获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号；其中，所述声信号由超声相控阵探头采集；获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号；其中，所述磁信号由磁记忆探头采集；根据所述油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息；根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息；基于所述油管接头密封面的接触应力分布信息和所述油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对所述油管接头密封性的检测结果。
需要说明的，上述所述的设备根据方法或装置实施例的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
本说明书所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例，图8是本说明书提供的一种检测油管接头密封性的服务器的一个实施例的硬件结构框图，该服务器可以是上述实施例中的检测油管接头密封性的装置或检测油管接头密封性的设备。如图8所示，服务器10可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器100(处理器100可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器200、以及用于通信功能的传输模块300。本领域普通技术人员可以理解，图8所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，服务器10还可包括比图8中所示更多或者更少的组件，例如还可以包括其他的处理硬件，如数据库或多级缓存、GPU，或者具有与图8所示不同的配置。
存储器200可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本说明书实施例中的检测油管接头密封性的方法对应的程序指令/模块，处理器100通过运行存储在存储器200内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器200可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器200可进一步包括相对于处理器100远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输模块300用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输模块300包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输模块300可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书提供的上述实施例所述的方法或装置可以通过计算机程序实现业务逻辑并记录在存储介质上，所述的存储介质可以计算机读取并执行，实现本说明书实施例所描述方案的效果。所述存储介质可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。所述存储介质可以包括：利用电能方式存储信息的装置如，各式存储器，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置如，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置如，CD或DVD。当然，还有其他方式的可读存储介质，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
本说明书提供的上述检测油管接头密封性的方法或装置实施例可以在计算机中由处理器执行相应的程序指令来实现，如使用windows操作系统的c++语言在PC端实现、linux系统实现，或其他例如使用android、iOS系统程序设计语言在智能终端实现，以及基于量子计算机的处理逻辑实现等。
需要说明的是说明书上述所述的装置、设备、系统根据相关方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照对应方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把部分模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置、设备、系统的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现，可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种检测油管接头密封性的方法，其特征在于，包括：
获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号；其中，所述声信号由超声相控阵探头采集；其中，所述超声相控阵探头具有多阵元，发射多条波束覆盖密封面轴向长度；所述超声相控阵探头采集声信号时，包括：对超声相控阵探头楔块作曲面处理，使超声相控阵探头楔块贴合在接箍外壁预设标记处；
获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号；其中，所述磁信号由磁记忆探头采集；
根据所述油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息；
根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息；
基于所述油管接头密封面的接触应力分布信息和所述油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对所述油管接头密封性的检测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息，包括：
从所述声信号中提取油管接头上扣前后密封面上每个测点的回波信号；
根据每个测点对应的回波信号，确定每个测点对应的反射系数；
基于反射系数与接触应力的预设关系，确定所述密封面上每个测点对应的接触应力；
基于每个测点对应的接触应力，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反射系数与接触应力的预设关系通过下述方式确定：
根据密封面接触条件，设置接触试样对；
向所述密封面施加法向接触载荷，利用所述超声相控阵探头采集所述接触试样对在不同压力作用下的回波信号；
基于所述接触试样对在不同压力作用下的回波信号，获得不同压力对应的反射系数；
对不同压力对应的反射系数进行拟合，获得反射系数与接触应力的预设关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息，包括：
根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，计算接箍外壁上每个测点对应的磁场强度变化量；
基于每个测点对应的磁场强度变化量，计算所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的磁场强度变化量的均值；
根据所述油管接头密封面的接触应力分布信息，计算所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的接触应力的均值；
基于接箍外壁上每个测点对应的磁场强度变化量、所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的磁场强度变化量的均值以及所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的接触应力的均值，确定接箍外壁上每个测点对应的应力；
基于接箍外壁上每个测点对应的应力，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于接箍外壁上每个测点对应的磁场强度变化量、所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的磁场强度变化量的均值以及所述磁记忆探头在所述密封面上所有测点的接触应力的均值，确定接箍外壁上每个测点对应的应力，包括：
根据下述公式确定接箍外壁上每个测点对应的应力：
其中，Pm[i,j]表示接箍外壁上坐标为[i,j]的测点对应的应力，ΔHm[i,j]表示接箍外壁上坐标为[i,j]的测点对应的磁场强度变化量，Em(P)表示磁记忆探头在密封面上所有测点的接触应力的均值，Em(ΔH)表示磁记忆探头在密封面上所有测点的磁场强度变化量的均值，下标m表示第m个磁记忆探头，[i,j]表示测点坐标。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述油管接头密封面的接触应力分布信息和所述油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对所述油管接头密封性的检测结果，包括：
判断所述油管接头密封面的接触应力分布信息是否在预设密封面接触应力范围内，获得第一判断结果；
判断所述油管接头螺纹段的应力分布信息是否在预设异常应力集中，获得第二判断结果；
根据所述第一判断结果和所述第二判断结果，确定对所述油管接头密封性的检测结果。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设密封面接触应力范围通过下述方式确定：
利用厚壁筒理论确定密封面法向接触应力与密封面过盈量的关系；
获取上扣圈数与密封面过盈量的关系；
根据所述密封面法向接触应力与密封面过盈量的关系、上扣圈数与密封面过盈量的关系，确定密封面法向接触应力与上扣圈数的关系；
根据上扣过程中输出扭矩与上扣圈数的关系，获得合理扭矩范围对应的上扣圈数范围；
根据密封面法向接触应力与上扣圈数的关系以及合理扭矩范围对应的上扣圈数范围，确定预设密封面接触应力范围。
8.一种检测油管接头密封性的装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号；其中，所述声信号由超声相控阵探头采集；其中，所述超声相控阵探头具有多阵元，发射多条波束覆盖密封面轴向长度；所述超声相控阵探头采集声信号时，包括：对超声相控阵探头楔块作曲面处理，使超声相控阵探头楔块贴合在接箍外壁预设标记处；
第二获取模块，用于获取油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号；其中，所述磁信号由磁记忆探头采集；
第一获得模块，用于根据所述油管接头上扣前后密封面上每个测点的声信号，获得所述油管接头密封面的接触应力分布信息；
第二获得模块，用于根据所述油管接头上扣前后接箍外壁上每个测点的磁信号，获得所述油管接头螺纹段的应力分布信息；
确定模块，用于基于所述油管接头密封面的接触应力分布信息和所述油管接头螺纹段的应力分布信息，确定对所述油管接头密封性的检测结果。
9.一种检测油管接头密封性的设备，其特征在于，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1-7中任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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