安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置，其涉及无损检测领域，包括：具有第一开孔的底板；固定设置在钻盘面上的防护机构，防护机构具有与第一开孔相对的第二开孔；设置在容置空间中的伸缩机构和贴紧机构，伸缩机构为多个，多个伸缩机构绕第一开孔呈圆周分布，伸缩机构包括：第一导轨架；第二导轨架；能够沿第一开孔的径向进行伸缩的气缸；与气缸平行设置的导杆；贴紧机构包括：摆杆架，安装有金属磁记忆传感器的盒体，连接在摆杆架和盒体之间的第一连杆和第二连杆，弹性件，弹性件连接在第一连杆与摆杆架之间或第二连杆与摆杆架之间。本申请能够在钻柱不卸扣的情况下方便快捷的对扣合的钻柱接头螺纹、钻柱表面缺陷等实现检测。

On-line monitoring device for drill string damage installed on drill disc

The invention discloses an on-line monitoring device for drill string damage wellhead mounted on the drill disc surface, which relates to the field of non-destructive testing, including: a bottom plate with a first hole; a protective mechanism fixed on the drill disc surface; a protective mechanism with a second opening opposite to the first opening; a telescopic mechanism and a compacting mechanism arranged in the accommodation space; a plurality of telescopic mechanisms, and a plurality of telescopic mechanisms. The mechanism is circumferentially distributed around the first opening, and the telescopic mechanism includes: the first guide frame; the second guide frame; the cylinder capable of telescoping along the radial direction of the first opening; the guide rod parallel to the cylinder; the tightening mechanism includes: the swing rod frame, the box body with metal magnetic memory sensor, the first and second connecting rods connected between the swing rod frame and the box body, elastic parts and elastic parts. Connect between the first connecting rod and the swing rod rack or between the second connecting rod and the swing rod rack. This application can detect the thread of the drill string joint and the surface defect of the drill string conveniently and quickly without unloading the drill string.

【技术实现步骤摘要】
安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置
本专利技术涉及无损检测领域，特别涉及一种安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置。
技术介绍
钻柱在钻井过程中承受多种多样的载荷，其中主要包括静载荷、交变载荷和冲击载荷，在这些载荷作用下，钻柱承受压、拉、弯曲、扭转和剪切应。此外，钻柱与井壁之间还存在摩擦与碰撞等，这些都会加快钻柱的疲劳损伤。钻柱失效形式主要为加厚过渡带、接头刺漏和接头螺纹断裂等。例如，钻柱外螺纹接头的裂纹常开始于靠近台肩的第二个或第三个螺扣的根部，由于外螺纹的几何结构与其根部的应力集中效应，使外螺纹部位在多种应力作用下成为钻柱极易产生疲劳破坏的薄弱位置，并在循环应力与腐蚀介质共同作用下拓展，最终导致断裂。钻柱内螺纹接头的断裂裂纹常开始于最后啮合部位的螺扣处，在钻柱的内外螺纹扣合后，将会产生应力集中效应。由于外螺纹小端端面处的截面积由内外两螺纹截面变为只有内螺纹截面，截面突变处将存在应力集中效应，进而在复合交变应力作用下产生疲劳裂纹，使之成为疲劳断裂的脆弱环节。此外，截面突变处的内螺纹会暴漏在泥浆中，泥浆的涡流冲击和腐蚀介质的腐蚀会促使该处产生尖锐的切口，因此会进一步加剧应力集中，从而发生破坏，在循环应力和腐蚀介质两者的共同影响下，疲劳裂纹会快速拓展直至断裂。而对于井口处，该处的钻柱接头螺纹受到的拉力和扭矩是整个钻柱中最严重的。对于常规的钻柱螺纹检测而言，通常需要将钻柱的接头螺纹卸扣后分别对内、外螺纹进行检测，因此需要内外两套螺纹检测装置。这种常规的钻柱螺纹检测方式存在诸多缺点，其不但需要两种检测设备，检测人员也需要掌握两种检测设备的操作方法，数据处理难度也增加，此外，还严重影响井口起下钻的速度，增加了油井生产的时长。而目前比较常用的无损检测技术手段在早期诊断钻柱接头螺纹部位的应力集中异常和微裂纹发面存在如下缺点：(1)漏磁探伤技术需要将检测套头紧贴被测螺纹表面，对于井口接头螺纹在钻柱不卸扣的情况下，该检测技术无法得以应用；(2)超声波检测需要与被测表面之间有良好的接触条件，同时超声波检测需要良好的耦合介质，这两个条件在螺纹部位很难实现，进而会影响超声波检测的检测效果，同时该检测方法不适合井口在钻柱不卸扣的情况下进行检测；(3)在现有的无损应力检测方法中，X射线衍射技术的穿透能力有限，穿透深度仅有几十微米，无法触及螺纹根部；磁声发射、巴克豪森噪声和磁测应力检测法均需要电磁激励线圈，这会导致检测部位的结构和体积偏大，无法准确分辨钻柱变径点和螺纹根部的应力状态，难以在螺纹检测中取得应用。同时，目前已有的实践证明，现有的无损探伤技术，如涡流、超声、X射线等，检测钻柱表面已出的宏观缺陷比较有效，对于井口螺纹检测在要求不卸扣的情况下检测均不能实现；(4)同时，目前已有的钻柱损伤井口检测装置主要是利用四连杆机构与弓簧片实现检测装置始终紧贴钻柱，其无法根据钻柱的直径来预调整传感器盒的位置，而且检测装置需要在起下钻时临时安装于井口以进行检测，起下钻结束后还需将检测装置拆卸，因此导致操作十分不方便。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置，其能够在钻柱不卸扣的情况下方便快捷的对扣合的钻柱接头螺纹、钻柱表面缺陷等实现检测。本专利技术实施例的具体技术方案是：一种安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置，所述安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置包括：具有第一开孔的底板；固定设置在所述钻盘面上的防护机构，所述防护机构与所述底板之间形成有容置空间，所述防护机构具有与所述第一开孔相对的第二开孔；设置在所述容置空间中的伸缩机构和贴紧机构，所述伸缩机构为多个，多个所述伸缩机构绕所述第一开孔呈圆周分布，所述伸缩机构包括：第一导轨架；第二导轨架；能够沿所述第一开孔的径向进行伸缩的气缸，所述气缸的筒体穿设过所述第二导轨架，所述气缸的筒体的一端固定在所述第一导轨架上；与所述气缸平行设置的导杆，所述导杆穿过所述第二导轨架且能与所述第二导轨架之间产生滑动；所述贴紧机构设置在所述伸缩机构中所述气缸的活塞杆、所述导杆的靠近所述第一开孔的端部，所述贴紧机构包括：摆杆架，安装有金属磁记忆传感器的盒体，连接在所述摆杆架和所述盒体之间的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆、所述第二连杆与所述盒体、所述摆杆架之间为铰链连接，弹性件，所述弹性件连接在所述第一连杆与所述摆杆架之间或所述第二连杆与所述摆杆架之间，所述弹性件能使所述盒体具有向所述第一开孔方向移动的驱动力。在一种优选的实施方式中，所述防护机构包括：具有所述第二开孔的盖板，所述盖板的所述第二开孔的边缘处开设有供所述贴紧机构穿过的缺口，所述盖板与所述底板相平行设置；连接所述盖板的外边缘和所述底板的外边缘的连接板。在一种优选的实施方式中，所述底板上连接有多个立柱，所述盖板与所述立柱相固定连接。在一种优选的实施方式中，所述第一导轨架和所述第二导轨架连接在所述底板上，相配对的所述第一导轨架和所述第二导轨架位于所述第一开孔的径向方向上，所述第二导轨架上开设有第一贯穿孔和第二贯穿孔，所述气缸的筒体穿设在所述第一贯穿孔中，所述导杆穿设在所述第二贯穿孔中，所述气缸的筒体的一端设置有螺母以实现与所述第一导轨架之间的固定。在一种优选的实施方式中，所述第二贯穿孔中设置有导向金属套，所述导杆穿过所述导向金属套。在一种优选的实施方式中，所述摆杆架与所述气缸的活塞杆、所述导杆靠近所述第一开孔的一端相连接，所述摆杆架与所述第一连杆的连接处、所述摆杆架与所述第二连杆的连接处形成的直线与钻杆的轴线相平行。在一种优选的实施方式中，所述盒体靠近钻杆一侧安装有滚轮。在一种优选的实施方式中，所述第一连杆、所述摆杆架、所述第二连杆和所述盒体之间形成平行四边形结构。在一种优选的实施方式中，所述第二连杆较所述第一连杆靠近所述底板，所述弹性件的一端连接在所述摆杆架靠近底板的一端，所述弹性件的另一端连接在所述第一连杆上。在一种优选的实施方式中，所述弹性件包括拉簧。本专利技术的技术方案具有以下显著有益效果：本申请中的安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置在起下钻杆的过程中，能够在不卸扣的前提下，通过伸缩机构和贴紧机构使得盒体紧贴钻杆壁面，在盒体中金属磁记忆传感器的作用下能够对钻柱接头螺纹、管体损伤及应力集中等进行实时在线监测，如此可为钻具接头螺纹和管体的前期诊断提供安全保证，也可为钻柱的评级提供合理的依据，从而有效避免钻柱因发生疲劳破坏而导致灾难性事故的发生。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置，其特征在于，所述安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置包括：具有第一开孔的底板；固定设置在所述钻盘面上的防护机构，所述防护机构与所述底板之间形成有容置空间，所述防护机构具有与所述第一开孔相对的第二开孔；设置在所述容置空间中的伸缩机构和贴紧机构，所述伸缩机构为多个，多个所述伸缩机构绕所述第一开孔呈圆周分布，所述伸缩机构包括：第一导轨架；第二导轨架；能够沿所述第一开孔的径向进行伸缩的气缸，所述气缸的筒体穿设过所述第二导轨架，所述气缸的筒体的一端固定在所述第一导轨架上；与所述气缸平行设置的导杆，所述导杆穿过所述第二导轨架且能与所述第二导轨架之间产生滑动；所述贴紧机构设置在所述伸缩机构中所述气缸的活塞杆、所述导杆的靠近所述第一开孔的端部，所述贴紧机构包括：摆杆架，安装有金属磁记忆传感器的盒体，连接在所述摆杆架和所述盒体之间的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆、所述第二连杆与所述盒体、所述摆杆架之间为铰链连接，弹性件，所述弹性件连接在所述第一连杆与所述摆杆架之间或所述第二连杆与所述摆杆架之间，所述弹性件能使所述盒体具有向所述第一开孔方向移动的驱动力。

【技术特征摘要】
1.一种安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置，其特征在于，所述安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置包括：具有第一开孔的底板；固定设置在所述钻盘面上的防护机构，所述防护机构与所述底板之间形成有容置空间，所述防护机构具有与所述第一开孔相对的第二开孔；设置在所述容置空间中的伸缩机构和贴紧机构，所述伸缩机构为多个，多个所述伸缩机构绕所述第一开孔呈圆周分布，所述伸缩机构包括：第一导轨架；第二导轨架；能够沿所述第一开孔的径向进行伸缩的气缸，所述气缸的筒体穿设过所述第二导轨架，所述气缸的筒体的一端固定在所述第一导轨架上；与所述气缸平行设置的导杆，所述导杆穿过所述第二导轨架且能与所述第二导轨架之间产生滑动；所述贴紧机构设置在所述伸缩机构中所述气缸的活塞杆、所述导杆的靠近所述第一开孔的端部，所述贴紧机构包括：摆杆架，安装有金属磁记忆传感器的盒体，连接在所述摆杆架和所述盒体之间的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆、所述第二连杆与所述盒体、所述摆杆架之间为铰链连接，弹性件，所述弹性件连接在所述第一连杆与所述摆杆架之间或所述第二连杆与所述摆杆架之间，所述弹性件能使所述盒体具有向所述第一开孔方向移动的驱动力。2.根据权利要求1所述的安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置，其特征在于，所述防护机构包括：具有所述第二开孔的盖板，所述盖板的所述第二开孔的边缘处开设有供所述贴紧机构穿过的缺口，所述盖板与所述底板相平行设置；连接所述盖板的外边缘和所述底板的外边缘的连接板。3.根据权利要求2所述的安装于钻盘面的钻柱损伤井口在线监测装置，其特征在于，所述底板上连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊建春，温东，高富民，何守杰，常睿，姜健康，周威，刘迪，杨思齐，刘祥元，焦田田，韩婷，王彦然，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11