專利名稱：一種鉆具井口漏磁檢測裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆具井口無損檢測儀器的設(shè)計與制造技術(shù)領(lǐng)域，確切地說涉及一種鉆具井口漏磁檢測裝置與方法。
背景技術(shù)：
鉆具檢測通常在場站采用漏磁、超聲波、渦流和肉眼觀察等方法，而場站中鉆具的自動探傷通常采取漏磁檢測，目前在鉆機井口并沒有見到實用的鉆具自動無損檢測方法與
直ο現(xiàn)有場站鉆具自動無損檢測技術(shù)中，自動漏磁探傷成為自動化程度較高的檢測方法，如公告號為CN101419192A，公告日為2009年4月四日的中國專利文獻公開了導(dǎo)磁構(gòu)件超強磁化漏磁檢測方法與裝置。在鉆井過程中，鉆桿由于磨損會造成事故，因此，在鉆具回到遠(yuǎn)距井場的檢測場站后，要對鉆桿進行質(zhì)量分級檢測，通常采取漏磁檢測設(shè)備實現(xiàn)自動化連續(xù)檢測。該專利采用單一穿過式磁化線圈對鉆桿進行局部單一軸向超強磁化，激發(fā)出其上縱、橫向傷的泄漏磁場并利用磁敏元件陣列加以拾取，實現(xiàn)其上縱、橫向傷的全面檢出，再通過信號求和比較法進行縱、橫向傷檢測信號區(qū)分并對其進行信號幅值補償，實現(xiàn)同損傷當(dāng)量的縱、橫向傷等信號幅值與靈敏度的統(tǒng)一判斷。該裝置的組成包括穿過式線圈，磁敏組件、信號識別補償組件和數(shù)據(jù)采集卡。該專利將傳統(tǒng)的檢測方法進行簡化和統(tǒng)一，實現(xiàn)鉆具與檢測單元之間簡單的直進式相對搜查運動，實現(xiàn)高速高效自動連續(xù)探傷，能完成自身難以作旋轉(zhuǎn)運動的鉆具縱、橫向傷的全面檢測。但是鉆機轉(zhuǎn)盤處各種鉆井工具較多，防爆、防水要求較高，鉆具起升時表面金屬粉末較多，對檢測的干擾較大；起鉆或下放時鉆具處于高速運動和周向振動狀態(tài)，干擾檢測效果；高速運動的鉆具接箍無法通過常規(guī)方法自動判斷，損壞該專利中探靴的可能性極大； 鉆機轉(zhuǎn)盤井口起下鉆時需要對鉆具進行卡持、緊扣和卸扣操作，無法安裝該專利中的檢測裝置；該專利中的穿過式線圈內(nèi)與鉆具之間的環(huán)形空間有限，安裝探頭困難。同時，起下鉆時在轉(zhuǎn)盤井口對鉆具的檢測，只需要判定鉆桿質(zhì)量等級，沒有必要判定缺陷的縱、橫方向。綜上所述，以該專利文獻為代表的現(xiàn)有裝置一是無法在井口安裝，二是根本沒有必要在井口檢測中區(qū)分鉆具缺陷的縱橫方向，只需要確定其質(zhì)量等級即缺陷的規(guī)格大小即可，因此這類裝置的成本較高，推廣應(yīng)用較為困難。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種鉆具井口漏磁檢測裝置，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)只能在遠(yuǎn)離井隊現(xiàn)場的檢測場站進行作業(yè)的不足，解決了漏磁檢測裝置在井口安裝的難題，同時，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低廉，便于推廣應(yīng)用。同時，本發(fā)明還提出了上述井口漏磁檢測裝置的檢測方法。本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種鉆具井口漏磁檢測裝置，其特征在于包括磁化線圈、探輪、退磁線圈、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和上位機，其中所述的磁化線圈為至少兩個，在磁化線圈內(nèi)設(shè)置有鉆具，退磁線圈設(shè)置于磁化線圈的一側(cè)，退磁線圈與磁化線圈的磁場相反，所述的探輪的漏磁信號輸出通道與信號調(diào)理電路相連，接收信號調(diào)理電路處理后的漏磁信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器處理后輸入至所述上位機。所述的探輪包括探輪體、探輪滾盤、面軟磁、底軟磁、磁敏元件組一、和磁敏元件組二，其中所述探輪滾盤安裝在探輪體兩側(cè)，所述面軟磁和底軟磁將磁敏元件組夾住，整體固定在探輪體內(nèi)，所述探輪滾盤將探頭夾在中間，形成磁真空屏蔽，所述磁敏元件組一和磁敏元件組二，是每個探輪圓形內(nèi)側(cè)的探輪體內(nèi)固定的上下兩個磁敏元件，所述探輪共為8個， 磁敏元件共為16個，上下兩個鄰近探頭的磁敏元件為一個漏磁信號輸出通道，共形成4個漏磁信號輸出通道。所述8個探輪分為高低位兩組安裝，每組4個。所述信號調(diào)理電路，由儀器放大電路和濾波電路組成，將漏磁信號放大后，濾去不在信號頻率范圍內(nèi)的干擾信號。所述的A/D轉(zhuǎn)換器，即集成式A/D轉(zhuǎn)換板卡，將漏磁模擬信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號，輸入上位機進行數(shù)字信號處理及圖形顯示。所述的磁化線圈，通過直流勵磁電源提供電流勵磁，對鉆具表面進行強力磁化。所述退磁線圈，通過直流勵磁電源提供勵磁電流，在鉆具表面加上與兩個磁化線圈建立的磁場相反的磁場。所述的4個漏磁信號輸出通道，采用定量化數(shù)據(jù)分析技術(shù)，采用4通道獨立處理， 避免單通道處理的缺陷，實現(xiàn)缺陷的精確分類，減少有用鉆桿的誤判和報廢鉆桿的漏判，由于對鉆具采用4個獨立通道處理，準(zhǔn)確直觀，檢測設(shè)備的報警門限采用軟件調(diào)整，信號狀況可以采用宏觀或細(xì)化顯示，實現(xiàn)鉆具表面狀態(tài)的精確探傷。一種鉆具井口漏磁檢測方法，其特征在于
第1步將自動卡瓦卡持在鉆柱接箍下方，然后吊裝在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)臺內(nèi)； 第2步將鉆具井口漏磁檢測裝置安裝在自動卡瓦上，將其探輪進位緊貼鉆具表面。第3步通過鉆具井口漏磁檢測裝置的兩個磁化線圈對鉆具進行軸向強力磁化， 形成鉆具表面各方向泄漏磁場的激勵場；
第4步利用磁敏元件組拾取鉆具表面的泄漏磁場；
第5步磁敏元件組在鉆具表面磁場感應(yīng)出電壓，當(dāng)電壓有突變，鉆具的該拾取位置存在缺陷，否則鉆具的該拾取位置不存在缺陷；
第6步鉆柱的接箍通過探輪時，接箍內(nèi)螺紋使磁敏元件組感應(yīng)的電壓信號發(fā)生變化， 通過上位機進行信號分析，判斷出螺紋處是否有缺陷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果如下
(1)與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于將本裝置安裝在自動卡瓦上，而隨著自動卡瓦的推廣應(yīng)用， 克服了現(xiàn)有技術(shù)只能在遠(yuǎn)離井隊現(xiàn)場的檢測場站進行作業(yè)的不足，解決了漏磁檢測裝置在井口安裝的難題；
(2)將本裝置安裝在自動卡瓦上后，起鉆時可在自動卡瓦下方安裝承載型刮泥器和鉆具定位器，下鉆時可在自動卡瓦下方安裝定位器，進一步減小了鉆具的周向運動范圍，減少了因周向運動對檢測效果的影響；
(3)與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采取兩個磁化線圈，使兩個磁化線圈之間有了環(huán)形空間，便于在其間安裝一個可浮動的筒形結(jié)構(gòu)，使8個探輪可安裝在該結(jié)構(gòu)上并可隨鉆具進行周向浮動，使探輪不再承受周向力，延長了探輪壽命，減少了因周向運動對檢測效果的影響；
(4)與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于兩個磁化線圈之間的空間較大，可在8個探輪后面安裝氣缸，實現(xiàn)本裝置的自動化作業(yè)，即檢測時探輪自動貼緊鉆具表面，停止時檢測或有較粗的鉆井工具或大型接箍通過時，探輪自動離開鉆具表面。(5)與現(xiàn)有技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)立足于檢測場站作業(yè)，以詳探為主，要求查明缺陷的縱橫方向，而本裝置立足于鉆具井口現(xiàn)場檢測，為發(fā)現(xiàn)缺陷和報廢鉆具為主，只要發(fā)現(xiàn)超過分級標(biāo)準(zhǔn)的鉆具，立即報警，換掉該柱的單根鉆桿，可有效減小井下鉆具斷裂事故，減小事故處理損失。(6)與現(xiàn)有技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)無法對鉆具接箍內(nèi)螺紋缺陷信號進行自動采集， 而實用新型裝置可在探輪進入接箍表面后進行漏磁信號自動采集，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入數(shù)據(jù)庫，為調(diào)用專業(yè)軟件包對其進行信號處理、判斷內(nèi)螺紋缺陷留下了軟件接口。


下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，其中 圖1為本檢測裝置總體示意圖
圖2為圖1探輪中磁敏組件結(jié)構(gòu)示意3為高位安裝的探輪示意4是低位安裝的探輪示意圖
1-磁敏元件組一，2-磁敏元件組二，3-探輪滾盤，4-探輪體，5-面軟磁，6-底軟磁， 7a_磁化線圈1，7b-磁化線圈2，8-鉆具，9-退磁線圈，10-退磁單元，11-勵磁單元一， 12-勵磁單元二，13-信號調(diào)理電路，14-4通道A/D轉(zhuǎn)換，15-上位機，Tl-信號采集通道一， T2-信號采集通道二，T3-信號采集通道三，T4-信號采集通道四，Ia-磁敏元件一，Ib-磁敏元件二，Ic-磁敏元件三，Id-磁敏元件四，Ie-磁敏元件五，If-磁敏元件六，Ig-磁敏元件七，Ih-磁敏元件八，2a-磁敏元件九，2b-磁敏元件十，2c-磁敏元件i^一，2d-磁敏元件十二，2e-磁敏元件十三，2f-磁敏元件十四，2g-磁敏元件十五，2h-磁敏元件十六。
具體實施例方式實施例1
參照說明書附圖1，本發(fā)明公開了一種鉆具井口漏磁檢測裝置，其特征在于包括磁化線圈、探輪、退磁線圈、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和上位機，其中所述的磁化線圈為至少兩個，在磁化線圈內(nèi)設(shè)置有鉆具，退磁線圈設(shè)置于磁化線圈的一側(cè)，退磁線圈與磁化線圈的磁場相反，所述的探輪的漏磁信號輸出通道與信號調(diào)理電路相連，接收信號調(diào)理電路處理后的漏磁信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器處理后輸入至所述上位機。
實施例2
參照說明書附圖1-4，本發(fā)明最佳實施方式之一是，包括磁化線圈、探輪、退磁線圈、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和上位機。所述的磁化線圈分為上下兩個，通過直流勵磁電源提供電流勵磁，對鉆具表面進行強力磁化。探輪包括探輪體、探輪滾盤、面軟磁、底軟磁、磁敏元件組一、磁敏元件組二。所述探輪滾盤安裝在探輪體兩側(cè)，可自由轉(zhuǎn)動，工作時隨鉆具起下而轉(zhuǎn)動。所述面軟磁和底軟磁將磁敏元件夾住，整體固定在探輪體內(nèi)。所述探輪滾盤將探頭夾在中間，形成磁真空屏蔽，減輕了強力磁場在探頭處的磁背壓，有利于提高漏磁信號強度。所述磁敏元件組一和磁敏元件組二，是每個探輪圓形內(nèi)側(cè)的探輪體內(nèi)固定上下兩個磁敏元件，8個探輪共16個磁敏元件。上下兩個鄰近探頭的磁敏元件為一個漏磁信號輸出通道，共計4個漏磁信號輸出通道。所述探輪共8個，在周向處于浮動狀態(tài)，隨鉆具周向運動，探輪分為高低位安裝2組，防止退位時運動干涉，每組4個。所述探輪滾盤可在桿體處接觸鉆柱接箍斜面時，使探頭自動退讓，平滑進入接箍表面，在離開接箍斜面進入桿體表面時，可使探頭平滑進入桿體表面，避免接箍碰壞探頭。所述信號調(diào)理電路，由儀器放大電路和濾波電路組成，將漏磁信號放大后，濾去不在信號頻率范圍內(nèi)的干擾信號。所述的A/D轉(zhuǎn)換器，即集成式A/D轉(zhuǎn)換板卡，將漏磁模擬信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號，輸入上位機進行數(shù)字信號處理及圖形顯示。所述退磁線圈，通過直流勵磁電源提供勵磁電流，在鉆具表面加上與兩個磁化線圈建立的磁場相反的磁場。所述的漏磁信號采集，采用定量化數(shù)據(jù)分析技術(shù)，采用4通道獨立處理，避免單通道處理的缺陷，實現(xiàn)缺陷的精確分類，減少有用鉆桿的誤判和報廢鉆桿的漏判，由于對鉆具采用4個獨立通道處理，準(zhǔn)確直觀，檢測設(shè)備的報警門限采用軟件調(diào)整，信號狀況可以采用宏觀或細(xì)化顯示，實現(xiàn)鉆具表面狀態(tài)的精確探傷。實施例3
作為本發(fā)明又一最佳實施方式是，提供的鉆具井口漏磁檢測方法如下 第1步將自動卡瓦卡持住鉆柱接箍下方，然后吊裝在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)臺內(nèi)； 第2步將本發(fā)明裝置安裝在自動卡瓦上，將其探輪進位緊貼鉆具表面。第3步通過本發(fā)明裝置兩個磁化線圈對鉆具進行軸向強力磁化，形成鉆具表面各方向泄漏磁場的激勵場；
第4步利用磁敏組件拾取鉆具表面的泄漏磁場；
第5步磁敏元件組在鉆具表面磁場感應(yīng)出電壓，當(dāng)電壓有突變，鉆具的該拾取位置存在缺陷，否則鉆具的該拾取位置不存在缺陷。第6步鉆柱的接箍通過探輪時，接箍內(nèi)螺紋使磁敏元件感應(yīng)的電壓信號發(fā)生變化，通過上位機進行信號分析，可初步判斷出螺紋處是否有缺陷。由于起下鉆時懸重變化較大，因此工況惡劣，不可能像檢測場站那樣對鉆具實現(xiàn)較為準(zhǔn)確的詳探效果，因此，本專利將鉆具井口檢測定位為初探，即只需要在鉆具起下時檢測出有無缺陷，一旦發(fā)現(xiàn)有內(nèi)外表面磨損過大或有缺陷，將該鉆柱處的單根拆下，送回檢測場站進行詳探。實施例4
起鉆工況時，將一種375型自動卡瓦安裝在375型轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)臺內(nèi)，并在自動卡瓦下方安裝刮泥器和定位器，然后將本發(fā)明裝置抬起，從鉆具上方將其往下放，使本發(fā)明裝置安裝在自動卡瓦專用安裝盤上。
起鉆時，探輪滾盤緊貼鉆具表面，8個探輪安裝的結(jié)構(gòu)在兩個磁化線圈之間浮動， 并采集鉆具表面缺陷的漏磁信號；當(dāng)探輪從桿體接近接箍斜面時，探輪自動退位，讓開接箍，并緊貼接箍表面，繼續(xù)采集接箍內(nèi)螺紋的漏磁信號；探頭從接箍表面經(jīng)斜面進入桿體后，探頭自動復(fù)位，緊貼鉆具表面，繼續(xù)采集桿體缺陷的漏磁信號。探輪采集的漏磁信號分成4個通道，經(jīng)調(diào)理電路放大和濾波后，進入A/D轉(zhuǎn)換，模擬信號變成數(shù)字信號后進入上位機數(shù)據(jù)庫，軟件包實時對數(shù)據(jù)進行處理，判斷缺陷和磨損情況，并根據(jù)初探計算結(jié)果報警。起鉆過程中，鉆桿規(guī)格發(fā)生變化后，一般情況下是大較大規(guī)格鉆柱變?yōu)檩^小規(guī)格鉆柱，此時，操作人員慶卡持住鉆具，拆走退磁線圈和探頭總成，更換對應(yīng)規(guī)格的探頭總成后，重安裝即可。實施例5
下鉆工況時，將一種375型自動卡瓦安裝在375型轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)臺內(nèi)，可不安裝刮泥器，然后將本發(fā)明裝置抬起，從鉆具上方將其往下放，使本發(fā)明裝置安裝在自動卡瓦專用安裝盤上。下放鉆具過程中，鉆桿規(guī)格發(fā)生變化后，操作人員應(yīng)在自動卡瓦卡持住鉆桿的情況下，根據(jù)鉆柱直徑更換對應(yīng)規(guī)格的探頭總成。其余同實施4。實施例6
起鉆工況時，將一種275型自動卡瓦安裝在275型轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)臺內(nèi)，并在自動卡瓦下方安裝刮泥器和定位器，然后將本發(fā)明裝置抬起，從鉆具上方將其往下放，使本發(fā)明裝置安裝在自動卡瓦專用安裝盤上。其余同實施4。
權(quán)利要求
1.一種鉆具井口漏磁檢測裝置，其特征在于包括磁化線圈、探輪、退磁線圈、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和上位機，其中所述的磁化線圈為至少兩個，在磁化線圈內(nèi)設(shè)置有鉆具，退磁線圈設(shè)置于磁化線圈的一側(cè)，退磁線圈與磁化線圈的磁場相反，所述的探輪的漏磁信號輸出通道與信號調(diào)理電路相連，接收信號調(diào)理電路處理后的漏磁信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器處理后輸入至所述上位機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆具井口漏磁檢測裝置，其特征在于所述的探輪包括探輪體、探輪滾盤、面軟磁、底軟磁、磁敏元件組一、和磁敏元件組二，其中所述探輪滾盤安裝在探輪體兩側(cè)，所述面軟磁和底軟磁將磁敏元件組夾住，整體固定在探輪體內(nèi)，所述探輪滾盤將探頭夾在中間，形成磁真空屏蔽，所述磁敏元件組一和磁敏元件組二，是每個探輪圓形內(nèi)側(cè)的探輪體內(nèi)固定的上下兩個磁敏元件，所述探輪共為8個，磁敏元件共為16個，上下兩個鄰近探頭的磁敏元件為一個漏磁信號輸出通道，共形成4個漏磁信號輸出通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆具井口漏磁檢測裝置，其特征在于所述8個探輪分為高低位兩組安裝，每組4個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆具井口漏磁檢測裝置，其特征在于所述信號調(diào)理電路，由儀器放大電路和濾波電路組成，將漏磁信號放大后，濾去不在信號頻率范圍內(nèi)的干擾信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆具井口漏磁檢測裝置，其特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換器，即集成式A/D轉(zhuǎn)換板卡，將漏磁模擬信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號，輸入上位機進行數(shù)字信號處理及圖形顯不。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆具井口漏磁檢測裝置，其特征在于所述的磁化線圈，通過直流勵磁電源提供電流勵磁，對鉆具表面進行強力磁化。
7.實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述鉆具井口漏磁檢測裝置的檢測方法，其特征在于第1步將自動卡瓦卡持在鉆柱接箍下方，然后吊裝在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)臺內(nèi)；第2步將鉆具井口漏磁檢測裝置安裝在自動卡瓦上，將其探輪進位緊貼鉆具表面；第3步通過鉆具井口漏磁檢測裝置的兩個磁化線圈對鉆具進行軸向強力磁化，形成鉆具表面各方向泄漏磁場的激勵場；第4步利用磁敏元件組拾取鉆具表面的泄漏磁場；第5步磁敏元件組在鉆具表面磁場感應(yīng)出電壓，當(dāng)電壓有突變，鉆具的該拾取位置存在缺陷，否則鉆具的該拾取位置不存在缺陷；第6步鉆柱的接箍通過探輪時，接箍內(nèi)螺紋使磁敏元件組感應(yīng)的電壓信號發(fā)生變化， 通過上位機進行信號分析，判斷出螺紋處是否有缺陷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆具井口漏磁檢測裝置，包括磁化線圈、探輪、退磁線圈、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和上位機，其中所述的磁化線圈為至少兩個，在磁化線圈內(nèi)設(shè)置有鉆具，退磁線圈設(shè)置于磁化線圈的一側(cè)，退磁線圈與磁化線圈的磁場相反，所述的探輪的漏磁信號輸出通道與信號調(diào)理電路相連，接收信號調(diào)理電路處理后的漏磁信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器處理后輸入至所述上位機。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)只能在遠(yuǎn)離井隊現(xiàn)場的檢測場站進行作業(yè)的不足，解決了漏磁檢測裝置在井口安裝的難題，同時，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低廉，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號G01N27/83GK102495131SQ20111038459
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者何莎, 喻建勝, 張祥來, 王豫, 許斌, 譚剛強 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司