检查管子的设备及方法技术

一种检查管子的设备，包括电磁辐射发射器和用于检测所述电磁辐射发射器发射的电磁辐射的传感器，所述设备限定电磁辐射在电磁辐射发射器和传感器之间行进的一个路径，其布置使得在使用中，所述路径的长度随所述管子的椭圆度而变化，所述传感器可以输出一个表示所述路径长度的电子信号。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及(但不限于)检查油气工业用管子的设备及方法。
技术介绍
由可连接管段或管件形成的连续管组、例如生产管组、提升管组、钻井管组和套管管组被用于地下油井和气井的钻井、完工和生产。通常为铸钢件的单独的管件经常具有一些制造缺陷，例如接缝、折叠、杂质和擦伤，如果在安装前不检查，就会造成代价昂贵的故障。此外，管子的野蛮搬运会使管子或其一部分在横截面上变形。因此，管件通常要在生产点进行检查，尽可能在管子运送到井位之前确定严重缺陷的位置并予以修理。管子在安装到井内之后也易于受到各种机械损伤和化学损伤。最容易受到这种损伤的一个部分是提升管组。钻井管组常常要擦到提升管的内表面，使之磨损。因此，构成管组的单个管件最好进行定期检查。通常，在构成管组的管段从竖井拆除和拆卸之后检查管段。通常是一个管段一个管段地进行缺陷检查。现有技术提出各种测量管子椭圆度和检测管子材料缺陷的无损探伤设备。超声波和电磁探伤技术和设备能够以每小时40至400个30英尺(9.14米)管节的速度检测材料缺陷。速度较高的探伤设备降低无损探伤的成本，缩短管子运送到检查现场和已检查油田管子运送到井位之间的时间。现有技术的设备一直用于检测油田管子的外径不匀度和椭圆度，但是许多油田管子仍然用外径测径器手动检测。仅对大量油田管子进行随机检测时，手动检测可以令人满意，但是，要对沿管子长度的许多轴向位置检查外径和椭圆度一致性时，这种方法成本太高。在某些情况下，手动检测油田管子的外径和椭圆度不切实际。US-A-5867275公开了一种具有一对光束的设备，每束光束都横向于被测管子的轴线。一对较宽的光束径向射到管子的相对的侧面上，以致管子材料阻断光线以改变每束光束的宽度。因此，宽度缩小的光束之间的间隔是油田管子直径的测量结果。但是，这种方法只能测量管子的外径。此外，检查现场的管子通常是先进先出，每批管子极少是直径相同的管子，检查设备经常需要重新校准。US-A-5867275公开的设备难以快速重新校准，因此，总的检查进度缓慢。显然，需要一种管子检查设备及方法，它更精确，工作更有效，可以快速重新校准，可以采用相同的检查原理检测管子的内径和外径。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种检查管子的设备包括电磁辐射发射器和用于检测所述电磁辐射发射器发射的电磁辐射的传感器，设备限定电磁辐射在电磁辐射发射器和传感器之间行进的一个路径，其布置使得在使用中，所述路径的长度随所述管子的椭圆度而变化，所述传感器可以输出一个表示所述路径长度的电子信号。在一个实施例中，所述电磁辐射发射器可以发射由一个激光装置产生的辐射。所述设备最好包括一个提供一个基本固定的基准架的第一部分，以及一个可以相对于所述第一部分进行移动、与被测管子的一个表面接触的第二部分，其布置使得在使用中，所述第二部分随接触点管子的直径移动，提供所述路径长度的变化。这样，可以进行非常精确的测量，检测很小的椭圆度变化。有利地是，所述第二部分包括一个用于朝所述传感器反射电磁辐射的电磁辐射反射器。在一个实施例中，电磁辐射发射器和传感器安装在第一部分上，电磁辐射反射器安装在第二部分上。或者，电磁辐射发射器安装在第一部分上，传感器安装在第二部分上，反之亦然。最好，设备还包括用于推动所述第二部分与所述管子接触的推动装置。这有助于确保精确测量管子的直径(或者获得表示管子直径的测量结果)。在一个实施例中，所述推动装置包括一个转动地安装在一个臂的一端的配重，臂的另一端与所述第一部分接触，其布置使得在使用中，所述设备的转动引起所述配重朝外移动，通过所述枢轴转换成一种对所述第一部分的向内的推动力。有利地是，设备还包括计时器，用于对电磁辐射沿所述路径行进的时间进行计时。所述计时器可以输出一个表示所述时间的计时电子信号。最好，设备还包括转动装置，用于在所述设备和所述管子之间提供转动。在一个实施例中，设备围绕每个管子转动。有利地是，所述电磁辐射发射器可以发射电磁辐射脉冲。发射辐射脉冲，有助于快速进行测量。或者，使用一个干涉仪进行距离测量。所述传感器最好可以记录每个脉冲的接收时间。接收时间例如可以是实际日时或者是自脉冲发射起的时间。有利地是，设备还包括位置测量装置，用于测量所述管子相对于所述设备的位置，使所述输出电子信号与一个输出位置电子信号相结合，产生所述管子在沿其长度的多个点的横截面数据。在一个实施例中，所述位置测量装置包括线性移动编码器。设备最好还包括移动装置，用于提供所述管子相对于所述设备的相对轴向移动。在一个实施例中，管子移动通过设备上的一个开口，而设备围绕管子转动，因此，电磁辐射发射器沿管子上的一个螺旋路径行进。有利地是，设备还包括传输装置，用于将所述输出电子信号传输到远离所述设备的处理器。在一个实施例中，所述传输装置包括一个无线传输装置。从无线传输装置接收信号的处理器(或者多个处理器)处理信号，实时显示(例如在显示屏和/或记录纸上)数据和/或管子图象(例如示出直径测量结果和/或圆度/椭圆度的横剖视图)，提供管子横截面形状和/或直径测量结果的图解，和/或提供用于记录原始和已处理的数据和结果的设备和方法。在其它实施例中，可以使用一种微波或红外无线传输系统。设备最好还包括至少两个彼此基本完全相对的电磁辐射发射器和传感器对。这样，可以在这一点对管子的直径进行基本瞬时的测量。由于电磁辐射发射器之间的距离基本是固定的，因此，确定电磁辐射发射器和管子表面之间的距离，即可确定管子的内径或外径。如果设备在管子的外表面上工作，则可以用电子设备通过从电磁辐射发射器之间的距离减去两个距离测量结果，确定直径。如果设备在管子的内表面上工作，则可以用电子设备使两个距离测量结果与两个电磁辐射发射器之间的距离相加，确定直径。此外，管子相对于设备轴线的任何偏离在确定直径时可以不予考虑。这是一个相当大的优越性，因为将管子输送到检查现场的输送装置无需准确同轴进行精确检测。有利地是，电磁辐射发射器安装在一个提供一个基本固定的基准架的主体上，所述传感器安装在一个探测靴上，所述管子的直径变化使所述探测靴在所述基准架上进行相应的移动。设备最好适于移动通过所述管子的内部，检测管子的内径变化情况。有利地是，设备适于围绕所述管子的外部移动，检测管子的外径变化情况。设备最好还包括电子处理器，用于接收所述输出电子信号，确定所述管子在沿其长度的一个点或多个点的椭圆度，存储表示所述椭圆度的数据。椭圆度可以由管子的直径加以确定。根据本专利技术的另一个方面，一种检查管子的方法包括以下步骤(1)在一个电磁辐射发射器和一个传感器之间提供一个电磁辐射路径；(2)使一个管子定位在所述电磁辐射发射器和传感器附近，管子在这一点的椭圆度确定所述路径的长度；(3)沿所述路径发射电磁辐射；(4)产生一个表示所述路径长度的输出电子信号，用于确定管子的直径。有利地是，所述方法还包括一个步骤，即在彼此基本完全相对的位置基本同时进行步骤(1)至(4)，以输出两个用于确定管子在这一点的直径的电子信号。这样做的一个优越性是，管子无需与检查设备轴向对齐，因为如上所述在确定直径时任何偏离不予考虑。所述方法最好还包括一个步骤，即采用所述输出电子信号使用一个电子处理器确定一个表示所述电磁辐射发射器和所述管子之间的距离的距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检查管子的设备，它包括电磁辐射发射器和用于检测所述电磁辐射发射器发射的电磁辐射的传感器，所述设备限定一个路径，电磁辐射可在电磁辐射发射器和传感器之间沿该路径传播，其布置使得在使用中，所述路径的长度随所述管子的椭圆度而变化，所述传感器可以输出一个表示所述路径长度的电子信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克莱夫C拉姆，曼弗雷德H沃姆斯，赫尔穆特W克纳普沃斯特，贝恩德H多伯施泰因，
申请(专利权)人：瓦克IP公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]