[发明专利]油管柱螺纹及密封面损伤声学检测方法和检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及螺纹密封检测技术领域，特别涉及油井油管柱螺纹及密封面损伤检测，是一种利用声学检测原理进行油管柱螺纹及密封面损伤检测的方法和声学检测设备。

背景技术

完井管柱是完井工程的重要环节，完井工程的最终目的要将完井管柱固定在井壁上。因此完井管柱的连接强度和连接处的密封性要求很高，油管上扣后螺纹密封面的损伤在井下复杂载荷作用下，易发生泄漏事故，尤其是在高温高压井中。由于井场的现有条件，造成完井管柱密封性是比较难以保证。目前，检验密封完整性的方法主要是通过室内实物试验进行评价，然后再解剖油管接头，查看螺纹及密封面有无损伤；油田现场采用氦气密封检测装置对上扣后的油管螺纹接头进行密封检测，但并不能确定螺纹密封面是否损伤，而且这种检测费用较高，一般只在重点井使用。

因如何确定油管上扣后螺纹及密封面的完整性，进一步评判油管柱密封完整性，如今还没有一个良好的检验分析方法。而从油田现场作业情况看，在高温高压井中因完井管柱泄漏使套压升高，最终导致事故发生，在这之前即使使用了氦气密封检测装置确定管柱密封良好。

现有技术存在的主要问题：油管上扣后螺纹密封面有无损伤无办法确定；现有的氦气密封检测装置只能检测管柱密封性能，无法确定螺纹密封面的完整性，且检验费用较高；室内全尺寸实物密封试验和剖析检验，不能代表井内整个下入的管柱。

中国专利公告号CN201218806Y，提供了一种管道对接焊缝超声检测装置，包括发射探头(发射器)、接受探头(接收器)、探头架、转换器和打印机组成。发射探头和接受探头固定在连接轴上，两个探头的声束倾斜于焊道并相交于焊道中心。能检测焊缝，对焊缝缺陷定位准确，但是测量精度不能达到要求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种油管柱螺纹及密封面损伤声学检测方法，检测油管上扣后螺纹及密封面的损伤情况，并评价油管螺纹及密封面的完整性和连续性。依据检测评价结果，避免螺纹和密封面有损伤的油管下井，结合室内实物密封试验评价油管柱的密封完整性。

本发明采用的技术方案是：油管柱螺纹及密封面损伤声学检测装置，所使用的检测装置主要由超声发射探头群、运动夹具和计算机及控制器组成。计算机及控制器由导线连接超声发射探头群。超声发射探头群由三个换能器组成，三个换能器分为发射/接收器、接收/发射器和校正辅助器，三个换能器分别固定在运动夹具上。三个换能器的固定位置是：发射/接收器和接收/发射器固定在运动夹具两端的径向调节换能器夹上，发射/接收器或接收/发射器与油管表面的夹角在2～10°度之间，校正辅助器固定在运动夹具中间的轴向移动换能器夹上。校正辅助器与油管接箍中心线垂直。

所述的运动夹具主要由四边形主框架、马达、主动轮、从动轮、径向调节换能器夹、轴向移动换能器夹组成。径向调节换能器夹和轴向移动换能器夹上的微调螺栓上下旋转运动调节换能器与被测油管和接箍表面的耦合接触；运动夹具上的马达通过齿轮连杆机构带动传动螺杆的旋转运动，同时马达通过曲柄连杆机构控制主动轮的运动，带动从动轮；马达与计算机及控制器通过导线连接在一起；运动夹具上配有四个对称的弹簧扣箍，弹簧扣箍一端固定在四边形主框架上，另一端扣在轮架上，轮架支撑主动轮和从动轮。

所述的发射/接收器或接收/发射器与油管表面的夹角指的是以下描述的夹角：一个剖面通过油管和油管接箍的中心线，并且发射/接收器或接收/发射器在此剖面内；油管表面和发射/接收器或接收/发射器的压电晶片平面，与剖面之间组成一个夹角。在发射/接收器、接收/发射器和校正辅助器的压电晶片平面下固定有填充物，填充物包括：有机玻璃或尼龙。

油管柱螺纹及密封面损伤声学检测装置检测原理。参阅图1和图2。用于检测油管柱接头螺纹和/或密封面损伤程度。径向调节换能器夹12和轴向移动换能器夹14上的微调螺栓11上下旋转调节三个换能器与被测表面的耦合接触；运动夹具4上的马达8通过齿轮连杆机构带动传动螺杆9旋转运动，从而实现校正辅助器3的轴向运动；同时马达8通过曲柄连杆机构控制主动轮10的运动，带动从动轮15，实现三个换能器的周向运动；马达8与计算机及控制器7通过导线连接在一起，实现计算机可控；运动夹具4上配有四个对称的弹簧扣箍17，弹簧扣箍17一端固定在四边形主框架13上，另一端扣在轮架16上，轮架16支撑主动轮10和从动轮15，弹簧扣箍17使主动轮和从动轮紧紧抱住被测油管接箍6外表面。

被测油管接头指由两个油管1端部外螺纹与和一个油管接箍6连接而成；计算机及控制器7是整个设备的控制仪器，三个换能器的运动、发射频率的大小、接收信号的衰减增益和校正以及信号的处理主要靠此计算机及控制器7实现。