[发明专利]一种钻具螺纹应力状况井口检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于钻具接头螺纹应力状况的井口检测装置，从钻具接头外壁对内螺纹进行检测同时满足从钻具接头外径对外螺纹进行检测具有很强的适用性，满足井口起钻使用需要的高效螺纹应力状况检测工具，实现对井口钻具接头螺纹应力状况准确检测与评价，属于钻具无损检测领域。

背景技术

目前，钻具失效的一种主要表现形式为连接螺纹部位断裂破坏，外螺纹接头的断裂裂纹常发生在台阶算起第2个或第3个螺纹的根部，内螺纹接头的断裂裂纹常发生在最后啮合部位的螺扣处。接头螺纹部位成为钻具最容易发生破坏的薄弱环节缘于其几何结构及螺纹根部的应力集中效应,使之在复合交变应力作用下容易萌生疲劳裂纹，并在循环应力和腐蚀介质作用下扩展，直至断裂。近年来，油田钻具接头螺纹部位的疲劳断裂问题非常突出，钻具接头螺纹断裂失效对钻井生产造成非常恶劣的影响，并带来巨大的经济损失。钻具接头螺纹的疲劳断裂是该部位循环应力反复累积作用的结果。在复合交变应力循环作用下，首先在应力集中非常突出的螺纹根部萌生的裂纹，并在进一步的应力循环作用下扩展，当裂纹扩展到一定程度便会引发钻具突然断裂。因此，在钻具的使用过程中能够早期发现螺纹部位的应力集中异常或出现的微裂纹，在裂纹显著扩展之前及时采取措施，对于有效预防钻具螺纹部位的疲劳断裂事故具有特别重要的意义。由于螺纹部位几何结构相对复杂，壁厚较大，现有的常规无损检测技术手段在早期诊断钻具内螺纹部位应力集中异常和微裂纹方面存在明显不足。

如：（1）超声波检测所需的良好被测表面接触条件与耦合介质条件在螺纹部位很难实现，导致检测效果非常不理想；

（2）漏磁探伤技术需要检测探头与被测表面密切接触，其检测效果在几何结构相对复杂的螺纹部位受到极大的限制；

（3）在现有的无损应力检测方法中，x射线衍射技术的穿透深度仅有几十微米，难以触及内螺纹根部，磁声发射、巴克豪森噪声和磁测应力检测法均需电磁激励条件（线圈），激励线圈和检测探头组合结构偏大，无法分辨变径点和内螺纹根部的应力状态，难以在螺纹检测中取得应用。

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），对于检测已出现的宏观缺陷较为有效,但无法从疲劳损伤的根源（微观缺陷和应力集中区）上对钻具技术状态做出早期评定，预防钻具的意外损伤。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种钻具螺纹应力状况井口检测装置。针对现有的无损检测装置对井口钻具接头螺纹微观缺陷和应力集中区检测上的不足，本发明的目的在于通过钻具螺纹应力状况井口检测装置实现对井口钻具接头螺纹微观缺陷和应力集中区的检测，实现对井口钻具接头螺纹应力状况的准确检测与评价。

一种钻具螺纹应力状况井口检测装置，包括钻具接头螺纹检测装置、直线导轨、钻具接头外径定心机构、承载小车、电源、仪器控制箱，

钻具接头外径定心机构包括定位杆法兰底座、定心轴、定心夹，定位杆法兰底座固定支撑板上，定心夹通过螺钉固定于定心轴上，定心轴插入到定位法兰底座的行程孔中；

钻具接头螺纹井口检测装置包括筋板、转换块、主轴、铜套、定位销轴、旋转环、承载钉、法兰直线轴承、穿墙密封接头、钢圈盖片、伞杆盘、伞杆、钢圈、摇摆杆、传感器密封盒、密封接头、摇摆杆盘、密封圈、密封盖、摇摆杆法兰、法兰铜套、导轨固定盘和钮簧，传感器放置于传感器密封盒中，传感器密封盒通过传感器螺钉M4实现与摇摆杆铰接，法兰铜套套于摇摆杆的上部内孔中并穿插法兰销钉，法兰销钉装配与摇摆杆法兰上并装配钮簧，摇摆杆法兰通过螺钉固定于摇摆杆盘上，摇摆杆上部与伞杆通过伞杆螺钉M3实现铰接，伞杆与钢圈连接，钢圈凹陷于伞杆盘的凹槽中，钢圈盖片通过螺钉固定于伞杆盘紧压钢圈防止其跳出，承载钉通过螺钉固定于伞杆盘上，法兰直线轴承与主轴为间隙配合实现轴向滑动，摇摆杆盘通过主轴下部台肩与螺母实现轴向固定，法兰直线轴承与伞杆盘通过螺钉连接，旋转环下端面抵着主轴台肩上端面与铜套接触沿主轴轴向固定，主轴与转换块通过定位销轴连接，筋板与转换块为螺纹连接；

承载小车包括把手、顶部横杆、手推侧板、侧板固定杆、底板固定板、后轮、电池底板、后轮轴、万向轮、底板横杆、底板前横杆和支撑板组成，把手拧在顶部横杆两端，手推侧板间通过螺钉固定侧板固定杆，底板固定板安装后轮与万向轮，底板固定板与底板横杆与底板前横杆螺钉连接形成四边体框架，电池底板通过螺钉固定于四边体框架下端面，支撑板通过螺钉固定于底板前横杆。