本發(fā)明涉及鉆桿檢測(cè)，尤其涉及一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、鉆桿作為油氣井開(kāi)采的重要組成部分，是連接地面與地下的樞紐，其在服役過(guò)程承受著拉、壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲等復(fù)雜的應(yīng)力作用，同時(shí)受鉆井液、泥漿中溶解的o2、co2和h2s等成分的腐蝕作用，容易形成裂紋、刺穿和磨損等缺陷，這些缺陷如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)將引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此，需要對(duì)其進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，以減少鉆桿失效事故的發(fā)生。

2、目前對(duì)鉆桿的檢測(cè)方法主要分為地面檢測(cè)與井口檢測(cè)。所謂地面檢測(cè)，即將起鉆后的鉆桿全部拆卸完成以后，運(yùn)輸至檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)，如在授權(quán)公告號(hào)為cn114440805b的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利中公開(kāi)的一種鉆桿電磁超聲測(cè)厚裝置及測(cè)厚方法；該專(zhuān)利中的鉆桿檢測(cè)方法檢測(cè)時(shí)需將鉆桿放平后檢測(cè)，該檢測(cè)方法占地面積大，運(yùn)輸成本高，耗時(shí)周期長(zhǎng)，還需要人工進(jìn)行操作，自動(dòng)化程度低，極大地降低了檢測(cè)效率。所謂井口檢測(cè)，即將檢測(cè)設(shè)備直接置于井口平臺(tái)上，在提升或下放鉆桿的過(guò)程中對(duì)鉆桿進(jìn)行檢測(cè)，該檢測(cè)方法占地面積小，檢測(cè)效率高，減少了運(yùn)輸成本。

3、然而，現(xiàn)有技術(shù)中鉆桿的井口檢測(cè)方案單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多種類(lèi)型缺陷的全覆蓋檢測(cè)。如在授權(quán)公告號(hào)為cn101936951b的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利中公開(kāi)的鉆機(jī)井口鉆桿漏磁檢測(cè)器機(jī)械系統(tǒng)的檢測(cè)方法，該專(zhuān)利中公開(kāi)的漏磁檢測(cè)方法無(wú)法檢測(cè)鉆桿的縱向缺陷和壁厚變化。再如授權(quán)公告號(hào)為cn109406619b的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利中公開(kāi)的一種立式井口鉆桿損傷檢測(cè)裝置，該專(zhuān)利的裝置采用的磁記憶法只能檢測(cè)鉆桿上的應(yīng)力集中位置，無(wú)法對(duì)裂紋、孔洞和壁厚等進(jìn)行有效檢測(cè)，且受環(huán)境干擾較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鉆桿檢測(cè)設(shè)備無(wú)法全面檢測(cè)鉆桿存在的各種缺陷的問(wèn)題。

2、第一方面，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)安裝臺(tái)、限位框體、檢測(cè)模塊和信號(hào)處理模塊；檢測(cè)安裝臺(tái)上安裝有限位框體；限位框體內(nèi)設(shè)有檢測(cè)模塊，檢測(cè)模塊中間設(shè)有鉆桿；檢測(cè)模塊和信號(hào)處理模塊連接。

4、在本方案中，井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)裝置可設(shè)置于井口，鉆桿在井口內(nèi)吊起或者下放時(shí)穿過(guò)檢測(cè)模塊，檢測(cè)模塊對(duì)鉆桿進(jìn)行全方位的檢測(cè)，檢測(cè)效率高；且鉆桿每次經(jīng)過(guò)井口位置時(shí)均能被檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)工作隨時(shí)檢測(cè)，無(wú)需專(zhuān)門(mén)將鉆桿運(yùn)輸至檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)，降低了檢測(cè)時(shí)間和成本。

5、進(jìn)一步地，檢測(cè)模塊包括四個(gè)檢測(cè)單元；四個(gè)檢測(cè)單元組成一個(gè)完整的環(huán)形結(jié)構(gòu)，鉆桿設(shè)于環(huán)形結(jié)構(gòu)中間；

6、檢測(cè)單元包括探頭安裝殼，探頭安裝殼的內(nèi)側(cè)抵接鉆桿，探頭安裝殼的外側(cè)連接有探頭安裝蓋板；

7、探頭安裝殼內(nèi)設(shè)有呈螺旋結(jié)構(gòu)的永磁鐵安裝槽，永磁鐵安裝槽內(nèi)靠近鉆桿的一側(cè)安裝有電磁超聲檢測(cè)探頭；永磁鐵安裝槽內(nèi)靠近探頭安裝蓋板的一側(cè)安裝有斜向永磁鐵；永磁鐵安裝槽兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)呈螺旋結(jié)構(gòu)的漏磁檢測(cè)探頭安裝槽，每個(gè)漏磁檢測(cè)探頭安裝槽內(nèi)各安裝有一個(gè)漏磁檢測(cè)探頭；

8、相鄰兩個(gè)檢測(cè)單元中相靠近的兩個(gè)漏磁檢測(cè)探頭的螺旋軌跡相重合。

9、在本方案中，鉆桿經(jīng)過(guò)檢測(cè)模塊時(shí)，斜向永磁鐵對(duì)鉆桿進(jìn)行磁化，使其內(nèi)部形成斜向磁場(chǎng)，斜向磁場(chǎng)的方向與鉆桿內(nèi)部的橫向缺陷和縱向缺陷的方向均為45°，所以斜向磁場(chǎng)能在鉆桿的縱向缺陷和橫向缺陷位置激發(fā)出漏磁信號(hào)，漏磁檢測(cè)探頭檢測(cè)到漏磁信號(hào)，進(jìn)而檢測(cè)到鉆桿的缺陷；該設(shè)計(jì)能同時(shí)檢測(cè)到鉆桿內(nèi)部的縱向缺陷和橫向缺陷；縱向缺陷和橫向缺陷為鉆桿內(nèi)部的主要缺陷，所以漏磁檢測(cè)探頭對(duì)鉆桿缺陷檢測(cè)較為全面。同時(shí)，斜向永磁體在鉆桿內(nèi)部形成的靜態(tài)偏置磁場(chǎng)，還可與電磁超聲檢測(cè)探頭中激勵(lì)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)相互作用，利用磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，并通過(guò)電磁超聲檢測(cè)探頭中接收線圈接收回波信號(hào)，以檢測(cè)鉆桿的壁厚。

10、進(jìn)一步地，四個(gè)檢測(cè)單元分別為沿環(huán)形方向依次布置的第一檢測(cè)單元、第二檢測(cè)單元、第三檢測(cè)單元和第四檢測(cè)單元；第一檢測(cè)單元的探頭安裝蓋板和第二檢測(cè)單元的探頭安裝蓋板之間通過(guò)彈簧連接；第二檢測(cè)單元的探頭安裝蓋板和第三檢測(cè)單元的探頭安裝蓋板之間通過(guò)合頁(yè)連接；第三檢測(cè)單元的探頭安裝蓋板和第四檢測(cè)單元的探頭安裝蓋板之間通過(guò)彈簧連接；第四檢測(cè)單元的探頭安裝蓋板和第一檢測(cè)單元的探頭安裝蓋板之間通過(guò)合頁(yè)連接。

11、在本方案中，鉆桿中間部位桿體較細(xì)，兩頭為螺紋接箍；螺紋接箍用于多根鉆桿連接；接箍位置鉆桿的直徑較普通位置粗；當(dāng)鉆桿的接箍經(jīng)過(guò)四個(gè)檢測(cè)單元時(shí)，第三檢測(cè)單元和第四檢測(cè)單元之間的彈簧，以及第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元之間的彈簧在鉆桿接箍的撐大作用下伸長(zhǎng)，四個(gè)檢測(cè)單元在合頁(yè)和鉆桿作用下張開(kāi)實(shí)現(xiàn)變徑；當(dāng)鉆桿接箍通過(guò)后，在彈簧的拉力下四個(gè)檢測(cè)單元向中心收攏，重新與鉆桿表面貼合，然后繼續(xù)檢測(cè)，從而保證漏磁檢測(cè)探頭與鉆桿的距離保持恒定，可以實(shí)現(xiàn)缺陷的可靠性檢測(cè)。

12、進(jìn)一步地，限位框體包括兩個(gè)半圓框，檢測(cè)模塊設(shè)于兩個(gè)半圓框連接后形成的空腔內(nèi)；兩個(gè)半圓框的連接面上設(shè)有法蘭邊，兩個(gè)半圓框通過(guò)貫穿法蘭邊的螺栓連接；

13、四個(gè)檢測(cè)單元組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)的直徑小于兩個(gè)半圓框連接后形成的空腔的直徑。

14、在本方案中，鉆桿在起吊或者下放過(guò)程中，鉆桿會(huì)有左右擺動(dòng)，鉆桿擺動(dòng)過(guò)程中，四個(gè)檢測(cè)單元吸附在鉆桿上，跟隨其擺動(dòng)，保證漏磁檢測(cè)探頭與鉆桿始終緊密貼合；檢測(cè)單元組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)的直徑小于限位框體內(nèi)部空腔的直徑，為檢測(cè)單元提供擺動(dòng)空間。

15、進(jìn)一步地，檢測(cè)安裝臺(tái)包括底板，底板頂部設(shè)有刮泥板，底板和刮泥板的中心均開(kāi)設(shè)有供鉆桿穿過(guò)的圓孔；刮泥板中心的圓孔邊緣開(kāi)設(shè)有若干條伸縮縫；

16、限位框體設(shè)置于底板上，限位框體的周?chē)謩e設(shè)有兩塊按壓板和兩塊限位板，兩塊按壓板之間的連線與兩塊限位板之間的連線相互垂直；按壓板的邊緣按壓在限位框體底部的定位環(huán)上；兩塊限位板在限位框體的兩側(cè)對(duì)限位框體進(jìn)行固定；

17、底板的四個(gè)角位置均支撐有可調(diào)腳架；

18、底板底部設(shè)置有輔助安裝裝置。

19、在本方案中，按壓板將限位框體固定于底板，限位板對(duì)限位框體前進(jìn)行限位，避免其在底板上發(fā)生移動(dòng)；刮泥板用以清除鉆桿表面泥垢，其中心圓孔邊緣的若干條伸縮縫可保證其接箍位置順利通過(guò)刮泥板。

20、進(jìn)一步地，輔助安裝裝置包括兩個(gè)半圓環(huán)，兩個(gè)半圓環(huán)之間通過(guò)直形榫連接；兩個(gè)半圓環(huán)頂部抵接檢測(cè)模塊；

21、兩個(gè)半圓環(huán)分別連接兩個(gè)支撐桿，兩個(gè)支撐桿通過(guò)高度調(diào)節(jié)螺栓與底板連接。

22、在本方案中，檢測(cè)模塊放置于底板后，由于重力和磁力的作用很難將其抬起，利用高度調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)兩個(gè)半圓環(huán)的高度，從而使檢測(cè)模塊抬離底板，當(dāng)檢測(cè)模塊與底板之間有足夠距離時(shí)，可安裝限位框體；安裝后將輔助安裝裝置取下，以確保鉆桿的接箍順利通過(guò)。

23、進(jìn)一步地，信號(hào)處理模塊包括信號(hào)箱，信號(hào)箱內(nèi)設(shè)有信號(hào)處理板卡，電磁超聲檢測(cè)探頭和漏磁檢測(cè)探頭分別與信號(hào)處理板卡電性連接；信號(hào)箱上設(shè)有信號(hào)線接頭、電源接口、網(wǎng)線接口和狀態(tài)燈。

24、第二方面，本發(fā)明基于第一方面提供的一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)裝置，提供一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)方法，包括以下步驟：

25、s1：安裝井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)裝置；

26、s2：連接信號(hào)處理模塊和pc端；

27、s3：?jiǎn)?dòng)鉆井平臺(tái)的起吊系統(tǒng)，起吊系統(tǒng)帶動(dòng)鉆桿在檢測(cè)模塊內(nèi)部運(yùn)動(dòng)；檢測(cè)模塊檢測(cè)鉆桿的缺陷信息和壁厚信息，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸至信號(hào)處理模塊；

28、s4：信號(hào)處理模塊將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至pc端。

29、在本方案中，安裝好井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)裝置后，通過(guò)起吊系統(tǒng)吊動(dòng)鉆桿在檢測(cè)模塊中運(yùn)動(dòng)，即可同時(shí)檢測(cè)出鉆桿的缺陷和壁厚，實(shí)現(xiàn)鉆桿的全面檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率。

30、進(jìn)一步地，s1包括：

31、s101：將底板固定在地面，調(diào)節(jié)可調(diào)腳架，使得底板處于水平狀態(tài)；并將檢測(cè)模塊放置于底板上；

32、s102：轉(zhuǎn)動(dòng)底板上的兩個(gè)高度調(diào)節(jié)螺栓，兩個(gè)高度調(diào)節(jié)螺栓帶動(dòng)兩個(gè)支撐桿和兩個(gè)半圓環(huán)向上運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)半圓環(huán)向上運(yùn)動(dòng)中將檢測(cè)模塊頂起；

33、s103：將兩個(gè)半圓框套在檢測(cè)模塊兩側(cè)；通過(guò)螺栓連接兩個(gè)半圓框，并在半圓框周?chē)O(shè)置按壓板和限位板，安裝完成。

34、進(jìn)一步地，s3包括：

35、s301：起吊系統(tǒng)帶動(dòng)鉆桿在檢測(cè)模塊中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中斜向永磁鐵對(duì)鉆桿進(jìn)行磁化，磁化后在鉆桿內(nèi)部產(chǎn)生斜向磁場(chǎng)；

36、s302：漏磁檢測(cè)探頭檢測(cè)鉆桿的橫向缺陷信息和縱向缺陷信息并傳輸至信號(hào)處理模塊；電磁超聲檢測(cè)探頭檢測(cè)鉆桿的壁厚信息并傳輸至信號(hào)處理模塊。

37、本發(fā)明的有益效果是：

38、本發(fā)明提供的井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)裝置中，采用四個(gè)檢測(cè)單元組成環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑可通過(guò)彈簧和合頁(yè)來(lái)調(diào)整，滿足了鉆桿接箍位置的通過(guò)性要求，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)中對(duì)鉆桿接箍位置的避讓和對(duì)鉆桿接箍位置的有效檢測(cè)，檢測(cè)更全面。本發(fā)明的井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)裝置可直接置于井口進(jìn)行檢測(cè)，可在鉆桿工作中隨鉆隨測(cè)，降低鉆桿檢測(cè)的運(yùn)輸成本和時(shí)間成本，提高檢測(cè)效率。利用斜向永磁體的磁吸力使得檢測(cè)模塊吸附在鉆桿上，無(wú)需通過(guò)螺栓等固件連接，可實(shí)現(xiàn)快速安裝和拆卸。

39、本發(fā)明的井口鉆桿電磁超聲融合檢測(cè)方法中融合了漏磁檢測(cè)和電磁超聲檢測(cè)兩種檢測(cè)方法；利用同一斜向永磁鐵對(duì)鉆桿進(jìn)行斜向磁化，可以激勵(lì)出橫向缺陷和縱向缺陷的漏磁信號(hào)，并為電磁超聲檢測(cè)提供靜態(tài)偏置磁場(chǎng)，同時(shí)滿足了漏磁檢測(cè)探頭和電磁超聲檢測(cè)探頭的磁化需求；使漏磁檢測(cè)探頭能檢測(cè)出鉆桿內(nèi)部的縱向缺陷和橫向缺陷，使電磁超聲檢測(cè)探頭能檢測(cè)出鉆桿的壁厚，檢測(cè)效率高；且漏磁檢測(cè)探頭和電磁超聲檢測(cè)探頭共用一個(gè)斜向永磁鐵，實(shí)現(xiàn)井口鉆桿檢測(cè)裝置小型化、集成化，滿足鉆井工藝對(duì)井口檢測(cè)裝置小型化要求。