油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)研究

鄭祥燕 (中石化勝利油田分公司物資供應(yīng)處物資檢驗(yàn)所 山東 東營(yíng) 257000)

在石油的開(kāi)采過(guò)程中需要用到大量的油套管，油套管是連通地面和油藏的通道，在油氣開(kāi)采過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。石油工業(yè)中油套管使用的量大、成本高，因此需要加強(qiáng)油套管的質(zhì)量檢測(cè)研究。油套管使用的過(guò)程中一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)給油田帶來(lái)巨大的損失。例如如果油井因?yàn)樘坠艹霈F(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致油井報(bào)廢，將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。油套管在實(shí)際應(yīng)用中，油套管需要一節(jié)一節(jié)的通過(guò)螺紋連接的方式連接到一起，從而形成完整的油氣通道，油套管的長(zhǎng)度一般都在上千米以上，在工作的過(guò)程中會(huì)受到拉伸、扭曲、擠壓等各種應(yīng)力應(yīng)變的影響，工作條件惡劣。油套管螺紋連接處是油套管的薄弱環(huán)節(jié)，如果油套管螺紋連接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，容易出現(xiàn)脫扣、粘扣等井下油套管事故，給油田的生產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失，因此需要不斷的提高油套管螺紋質(zhì)量的檢測(cè)水平，避免油套管螺紋出現(xiàn)問(wèn)題后仍繼續(xù)使用的現(xiàn)象。

1.油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)方法及裝置

油套管的測(cè)量主要是利用手柄或者計(jì)算機(jī)對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，使測(cè)量探頭與油套管的螺紋進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成油套管螺紋的測(cè)量檢測(cè)工作。油套管螺紋檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)的探頭要按照一定的算法，并且根據(jù)電腦的指令進(jìn)行一步一步的螺紋測(cè)量。在油套管測(cè)量的過(guò)程中，首要保證檢測(cè)的精度，探頭的空間位置精度要高，提高檢測(cè)的精確性。而且在工作的過(guò)程中檢測(cè)的設(shè)備要運(yùn)行平穩(wěn)，尤其在油套管螺紋慢速檢測(cè)過(guò)程中，要保證探頭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中勻速平穩(wěn)和連續(xù)。油套管螺紋檢測(cè)的電機(jī)要響應(yīng)快，能夠快速的接受指令并且實(shí)施響應(yīng)指令，伺服電機(jī)要保證能夠及時(shí)的進(jìn)行停止、運(yùn)轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)等工作。油套管螺紋檢測(cè)系統(tǒng)要方便可調(diào)，測(cè)量的范圍要大。油套管每一根長(zhǎng)度大約為十米左右，質(zhì)量較重，通過(guò)人力進(jìn)行搬運(yùn)和操作具有一定的困難。因此油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)裝置需要一套完整的機(jī)械輔助設(shè)備，設(shè)計(jì)的油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)裝置采用臥式坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，主要包括支架和測(cè)量集成設(shè)備。油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)材料主要為鑄件，不易變形，強(qiáng)度大，再經(jīng)過(guò)特殊的處理工藝，裝置的結(jié)構(gòu)材料穩(wěn)定性高，可以保證油套管螺紋檢測(cè)的準(zhǔn)確性。油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置要運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)和噪音小，驅(qū)動(dòng)裝置是利用測(cè)量系統(tǒng)發(fā)出的指令信息，來(lái)確定驅(qū)動(dòng)裝置的工作狀態(tài)。如果驅(qū)動(dòng)裝置在工作中存在誤差，就會(huì)影響到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度，同時(shí)導(dǎo)致探頭的定位困難，需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的定位操作。設(shè)計(jì)的油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)裝置采用高精度的滾動(dòng)絲杠作為主要驅(qū)動(dòng)部件，高精度的滾動(dòng)絲杠的分辨率高，定位需要的時(shí)間短而且準(zhǔn)確性高?？刂葡到y(tǒng)是油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)裝置的重要的一部分，控制系統(tǒng)可以完成探頭的定位、對(duì)探頭信號(hào)進(jìn)行及時(shí)的處理，從而保證探頭運(yùn)動(dòng)的有效性，及時(shí)的了解到準(zhǔn)確的檢測(cè)信息，同時(shí)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。伺服裝置也是實(shí)現(xiàn)油套管螺紋準(zhǔn)確檢測(cè)的重要部件，通過(guò)伺服裝置可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)主軸以及探頭位置的實(shí)時(shí)調(diào)整。當(dāng)探頭位置信息經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)入位置分析設(shè)備，位置分析設(shè)備計(jì)算出探頭準(zhǔn)確的空間位置，再進(jìn)行實(shí)際位置和設(shè)定位置的對(duì)比，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的位置信息，在將位置信息帶到公式中，可以得到控制伺服電機(jī)的電壓，再將電壓值指令傳遞到電壓控制器中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的控制。運(yùn)動(dòng)控制裝置可以實(shí)現(xiàn)油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制，從而對(duì)目標(biāo)裝置的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制?，F(xiàn)階段普遍采用計(jì)算機(jī)作為信息處理系統(tǒng)，再將運(yùn)動(dòng)控制裝置連接到計(jì)算機(jī)中，這樣就提高了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的精確性和效率。在油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)裝置的硬件都準(zhǔn)備完畢后，要實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的控制還需要一些基本的運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)，同時(shí)還要對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行綜合提煉，根據(jù)油套管螺紋檢測(cè)的實(shí)際情況，編寫(xiě)油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的控制軟件。在油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)的過(guò)程中，需要根據(jù)不同的測(cè)量目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)裝置不同的操作動(dòng)作。在檢測(cè)的過(guò)程中當(dāng)探頭的運(yùn)動(dòng)受到阻礙時(shí)，系統(tǒng)探頭應(yīng)當(dāng)及時(shí)的做出遠(yuǎn)離被測(cè)螺紋的動(dòng)作。

2.油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)探頭的測(cè)量模式研究

油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中，探頭的觸發(fā)測(cè)量模式需要手動(dòng)將油套管的幾何尺寸測(cè)量完整，進(jìn)而設(shè)置相應(yīng)的坐標(biāo)系。測(cè)量的探頭采用高精度的三維測(cè)量探頭。當(dāng)油套管螺紋被測(cè)部分移動(dòng)時(shí)，三維測(cè)量探頭盡可以測(cè)量得到這一微小的三維位移，測(cè)得的數(shù)據(jù)為矢量既包括數(shù)據(jù)的大小也包含矢量的方向。探頭掃描測(cè)量模式指的是油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)裝置的被測(cè)裝置要進(jìn)行預(yù)定速度的運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中探頭自動(dòng)的接受測(cè)得油套管螺紋的信息，該測(cè)量方法測(cè)量的速度快，數(shù)據(jù)的獲取速度快，在短時(shí)間內(nèi)就可以得到大量的螺紋檢查數(shù)據(jù)。在油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)的過(guò)程中，探頭會(huì)沿著螺紋進(jìn)行不斷的掃描，而且可以自動(dòng)的獲取螺紋的齒高、螺紋類型等螺紋的基本尺寸。在油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)的過(guò)程中，探頭的掃描速度越高，螺紋檢測(cè)的精度就越低，因此需要選擇合適的螺紋檢測(cè)速率。自定中心的螺紋檢測(cè)技術(shù)，主要為了精確確定錐孔等結(jié)構(gòu)的中心位置而研發(fā)的。在油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中，利用該方法可以高效的得到螺紋某條母線上的螺紋節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而精確的得到被測(cè)螺紋的檢測(cè)參數(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

油套管螺紋是油套管質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，容易發(fā)生損壞，螺紋損壞的套管如果繼續(xù)使用，容易發(fā)生油水井的生產(chǎn)事故，給油田帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此需要不斷的提高油套管螺紋檢測(cè)的水平，文章分析了油套管螺紋自動(dòng)檢測(cè)方法及裝置，在油套管測(cè)量的過(guò)程中，要保證檢測(cè)的精度，檢測(cè)的設(shè)備要運(yùn)行平穩(wěn)，油套管螺紋檢測(cè)的電機(jī)響應(yīng)要快。通過(guò)研究提高了油套管螺紋檢測(cè)的質(zhì)量和效率。

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