油井钻杆直度检测装置及其检测方法制造方法及图纸

一种油井钻杆制造技术领域的油井钻杆直度检测装置及其检测方法，包括：检测架、传感器、传动转轮、支撑脚、相位角检测器和两个检测器驱动装置，其中：检测架通过支撑脚悬吊设置，传感器、相位角检测器和两个检测器驱动装置分别活动设置于检测架上，检测器驱动装置分别对称设置于检测架的两侧，相位角检测器固定设置于一个检测器驱动装置上并与待测油井钻杆相接触，传动转轮位于待测油井钻杆下方，传动转轮、传感器、相位角检测器和两个检测器驱动装置分别连接至检测终端。与现有技术相比本发明专利技术可以同时自动检测油井钻杆晃头、矫直盲区、１．５ｍ弦高多个参数，检测速度快、检测精度高、自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种油井钻杆制造
的检测装置及检测方法，具体是一种基于多 参数非接触随动方式的。
技术介绍
随着我国经济持续快速的增长，石油资源在国民经济中所处的战略地位日渐突现。除了 积极从国际原油市场上筹措石油资源外，我国也加大了对国内石油资源的开采和勘探。石油 工业专用的无缝钢管抓油井管(包含有钻柱构件(油井钻杆、钻铤等)和套管)管是石油工业的基础物资。目前，钻井钻探深度已达ioooo米以上，这对油井钻杆提出了更高的要求，特别是直度的要求。直度偏差大的油井钻杆，使得误差随油井深度不断累计，直至巨大的 离心力致其折断，将导致价值数千万元、乃至上亿元的油井报废。根据《美国石油学会标准油井钻杆规范(APISPEC 5D)》，对油井钻杆偏心度的检测要求是用座架规在距离加厚 末端5 6inch范围内测量的最大偏心度不应超过0. 093inch (2. 3622mm)。对于钢管制造企 业来说，油井钻杆的两端加厚端(晃头)、两端矫直盲区、两端1.5m弦高等都必需检测。经对现有技术文献的检索发现《美国石油学会标准油井钻杆规范(APISPEC 5D)》对 油井钻杆偏心度的检测是用座架规来实现的。油井钻杆在旋转检测过程中，由于旋转滚轮运 动不同步、及其表面磨损等因素，会引起油井钻杆的偏摆或跳动。座架规的优点则是本身骑 坐在油井钻杆表面，与油井钻杆同步偏摆或跳动，这样可以将偏摆或跳动所引起的误差从检 测结果中剔除。但是，座架规是由人工手持操作，为机械接触式， 一次只能检测一个截面， 检测效率较低，检测误差较大，无法实现在线全自动检测。又经检索发现薛婷、杨学友等学者在天津大学学报，2003年03期上发表文章，介绍了 钢管直线度测量视觉传感器的优化设计与标定，其方法是分别在无缝钢管的两端lm内各布 置5个激光视觉传感器，分段同时测量的方案，由半导体激光器LD发出一束光平面，它与无缝 钢管相截后，在钢管外圆表面形成一条椭圆弧，由CCD摄像机接收各椭圆弧的图像，经计算机 实时图像处理求得各椭圆弧中心在世界坐标系中的坐标。在计算机控制下，使液压传动机构 带动钢管与一端定位开关相接触，此时定位开关向计算机发出测量脉冲信号，经过lmin左右 的延时，待钢管稳定后，由计算机控制该端5个视觉传感器，快速采集5个光平面与钢管相截时 的椭圆弧图像。尔后，计算机控制液压传动机构带动钢管移动到另一端，并采集该端5个传感4器的测量信号。最后计算机对10幅图像进行处理，并经前述算法，求出钢管的直线度误差。该 方法是通过CCD拍摄5个激光器发出的光平面在钢管表面形成的椭圆弧图像，然后通过图像处 理分析来确定所测测量段的直线度。该方法的不足是钢管是处于静态情况下，没有动态检 测钢管一周的数据来判断钢管弯曲情况，以及弯曲点的相位位置和轴向位置。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种， 实现油井钻杆的两端晃头(两端加厚端)、两端矫直盲区、两端l. 5m弦高等多个参数全方位 、全自动的检测。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术涉及油井钻杆直度检测装置包括检测架、传感器、传动转轮、支撑脚、相位角 检测器和两个检测器驱动装置，其中检测架通过支撑脚悬吊设置，传感器、相位角检测器 和两个检测器驱动装置分别活动设置于检测架上，检测器驱动装置分别对称设置于检测架的 两侧，相位角检测器固定设置于一个检测器驱动装置上并与待测油井钻杆相接触，传动转轮 位于待测油井钻杆下方，传动转轮、传感器、相位角检测器和两个检测器驱动装置分别连接 至检测终端。所述的检测架为长筒形结构。所述的传动转轮包括分别设置于待测油井钻杆下面的旋转轮和纵向传动转轮，其中 若干组旋转轮的旋转中心线与待测油井钻杆的中心线平行，若干组纵向传动转轮的轴心与待 测油井钻杆的中心线垂直，旋转轮和纵向传动转轮分别连接至检测终端以驱动待测油井钻杆 圆周旋转转动或轴向移动。所述的支撑脚包括螺杆、套筒和支撑板，其中套筒与支撑板固定连接，支撑板固定 设置于检测架外，螺杆的一端与检测架固定连接，螺杆的另一端与套筒活动连接。所述的传感器包括若干组激光位移传感器、左端激光粗精定位传感器和右端激光粗精 定位传感器，其中若干组激光位移传感器固定设置于检测架的下侧，左端激光粗精定位传 感器和右端激光粗精定位传感器分别固定设置于检测架的左右两端下侧，激光位移传感器、 左端激光粗精定位传感器和右端激光粗精定位传感器分别连接至检测终端。所述的检测器驱动装置包括滚动轴承、V形块、V形块连接板、导向套、导向杆、导向 杆连接板、气缸活塞杆、气缸和气缸座，其中滚动轴承转动设置于V形块的下端并与待测 油井钻杆相接触，导向套固定设置于检测架上，导向杆活动设置于导向套内，v形块与导向 套中的导向杆的下端通过V形块连接板连接，导向杆的上端与导向杆连接板连接，导向杆连接板与气缸活塞杆连接，气缸通过气缸座固定设置于检测架上。所述的相位角检测器包括旋转编码器、压轮、滑块和弹簧，其中滑块与检测器驱动 装置活动连接，旋转编码器固定设置于滑块中，压轮与旋转编码器的旋转轴固定连接并与待 测油井钻杆相接触，旋转编码器的输出端与检测终端相连接，弹簧的一端与滑块固定连接， 弹簧的另一端与检测器驱动装置相接触，弹簧向滑块施加向下的推力。本专利技术涉及上述油井钻杆直度检测装置的检测方法，包括以下步骤第一步、所有纵向传动转轮同时向上抬起油井钻杆并驱动油井钻杆向左移动，当油井钻 杆移动到检测架的左端被左端激光粗精定位传感器检测到后停止移动，所有纵向传动转轮向 下移动，此时油井钻杆7被搁置在旋转轮上；第二步、检测器驱动装置上的气缸动作，气缸活塞杆带动导向杆连接板、导向杆、V形 块连接板、V形块、滚动轴承、以及相位角检测器向下移动，当V形块中的滚动轴承接触到油 井钻杆时，气缸活塞杆还在继续向下移动，由于滚动轴承接触到油井钻杆后不能向下移动， 在反作用力的作用下，检测架被抬起，直至气缸中的活塞到达气缸的最下端，此时，检测架 与油井钻杆管体的上母线保持平行状态。第三步、旋转轮开始旋转，驱动油井钻杆旋转，由于相位角检测器中的压轮压在油井钻 杆上，所以压轮随钻杆旋转而转动，并带动旋转编码器旋转，旋转编码器的输出连接到控制 系统终端，用于检测油井钻杆的相位角；与此同时，传感器中若干组激光位移传感器开始工 作，检测出与油井钻杆相位角相对应的若干组数据，经过计算机分析处理就得到了油井钻杆左端晃头跳动量、矫直盲区的弯曲量以及l. 5m弦高。第四步、气缸向上运动，检测架复位，所有纵向传动转轮同时向上抬起油井钻杆并驱动 油井钻杆继续向左移动，当油井钻杆右端被移动到检测架的右端被右端激光粗精定位传感器检测到时，停止移动，所有纵向传动转轮向下移动，此时油井钻杆7被搁置在旋转轮上。重复上述第二步至第四步直至整条油井钻杆的右端晃头跳动量、矫直盲区的弯曲量以及 1. 5m弦高均测量完毕。与现有技术相比本专利技术可以同时自动检测油井钻杆晃头、矫直盲区、1.5m弦高多个参数 ，检测速度快、检测精度高、自动化程度高。 附图说明图l为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术相位角检测器和检测器驱动装置结构示意图。 图3为传动转轮剖面示意图。6图4为实施例示意图。 具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油井钻杆直度检测装置，其特征在于，包括：检测架、传感器、传动转轮、支撑脚、相位角检测器和两个检测器驱动装置，其中：检测架通过支撑脚悬吊设置，传感器、相位角检测器和两个检测器驱动装置分别活动设置于检测架上，检测器驱动装置分别设置于检测架中心的对称位置，相位角检测器固定设置于一个检测器驱动装置上并与待测油井钻杆相接触，传动转轮位于待测油井钻杆下方，传动转轮、传感器、相位角检测器和两个检测器驱动装置分别连接至检测终端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡德金，刘茂生，朱世忠，许黎明，王海丽，裴景玉，时轮，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]