一种便携式钻杆接头检测装置

技术领域

本发明涉及钻杆检测技术领域，具体为一种钻杆接头检测装置。

背景技术

石油钻杆是石油勘探、开发和生产中必不可少的工具，由于石油钻井的深度限制，其一般由多个钻杆通过接头螺纹连接而成。石油钻杆的产生可以追溯到钻井工业的早期发展阶段，随着石油勘探和开采的不断深入，其对钻井工具的要求也越来越高。钻杆接头作为连接钻具的关键部件，其质量和可靠性显得尤为重要。现代石油钻杆已经发展出多种类型和规格以适应不同的钻井环境和作业需求，同时对于钻杆接头的质量检测也提出了更高的要求。

目前，国内钻杆接头无损检测技术发展较为活跃，主要包括以下几种技术：超声波检测、磁粉检测、射线检测、磁学检测；国外钻杆螺纹无损检测技术也在不断发展和完善，主要包括以下几种技术：超声波检测、电磁感应检测、拉曼光谱检测、红外热成像检测。

现有设备在对钻杆接头进行检测时，常常需要将整根钻杆或整个接头放入专业的检测仪器中进行检测，此种方式需要厂房调度大量的人力物力对沉重的钻杆进行搬运，存在对资源消耗大，检测效率较低等问题。因此，为解决现有钻杆接头损伤检测设备存在的不足，本发明设计了一种便携式钻杆接头检测装置，可以对钻杆接头易受损伤的螺纹、接头焊缝进行精确、高效检测。

发明内容

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种便携式钻杆接头检测装置，包括三爪卡盘支撑座，其特征在于：所述三爪卡盘支撑座通过外撑的方式使装置整体固定在钻杆接头的一端，所述三爪卡盘支撑座后方通过支撑轴与传动平台连接，所述传动平台前端安装有旋转平台，所述旋转平台一侧安装有螺纹检测平台，所述旋转平台一端安装有焊缝检测平台。

作为本发明的进一步方案，所述三爪卡盘支撑座采用车床三爪卡盘的改进机构，将控制卡爪滑动的旋转副齿数量降为了一个，所述三爪卡盘支撑座在外壳上设计有提手，便于装置的携带与使用，所述三爪卡盘支撑座前方通过螺钉与卡爪保护壳相连，所述卡爪保护壳通过T型槽与卡爪滑动连接。

作为本发明的进一步方案，所述传动平台包括支撑轴、第一安装板、第二安装板、第一齿轮、第二齿轮，所述支撑轴通过螺钉与三爪卡盘支撑座固定连接，所述支撑轴后方通过螺钉与第一安装板固定连接，所述第一安装板通过螺钉与装置外壳固定连接。

作为本发明的进一步方案，所述第一安装板通过螺钉与第二安装板固定连接，所述第二安装板通过螺钉与电机固定连接，所述电机的输出轴通过键槽与第一齿轮固定连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合。

作为本发明的进一步方案，所述第二齿轮通过轴承与支撑轴轴向固定连接，所述第二齿轮后端设有小型圆柱槽，通过小型限位件与导电滑环轴向固定连接，所述导电滑环通过螺钉与第一安装板固定连接。

作为本发明的进一步方案，所述旋转平台包括第一旋转臂、第二旋转臂、第三旋转臂，直线滑轨，所述第一旋转臂通过螺钉与第二齿轮固定连接，所述第一旋转臂前端通过螺钉与第二旋转臂固定连接，所述第二旋转臂一侧通过螺钉与直线滑轨固定连接，所述第二旋转臂前端通过螺钉与第三旋转臂固定连接。

作为本发明的进一步方案，所述螺纹检测平台包括滑块、第一螺纹检测外壳、第二螺纹检测外壳、磁芯、芯片、芯片固定盖，所述滑块通过滑槽与直线滑轨滑动连接，所述滑块通过螺钉与第一螺纹检测外壳固定连接，所述第一螺纹检测外壳通过方形滑槽与第二螺纹检测外壳滑动连接，所述第一检测外壳与第二检测外壳之间安装有弹簧，用于使第二螺纹检测外壳紧密贴合到钻杆螺纹表面。

作为本发明的进一步方案，所述第二螺纹检测外壳壳体内部设有螺纹槽，所述磁芯通过嵌入螺纹槽和受第二螺纹检测外壳端盖的挤压与第二螺纹检测外壳固定连接，所述磁芯中部缠绕有线圈。

作为本发明的进一步方案，所述第二螺纹检测外壳壳体内部设有方形槽，所述芯片通过嵌入方形槽和受芯片固定盖的挤压与第二螺纹检测外壳固定连接。

作为本发明的进一步方案，所述焊缝检测平台包括调整板、连杆臂、检测探头、轮式移动机构，所述调整板通过螺钉与第三旋转臂固定连接，所述调整板与轮式移动机构之间安装有弹簧，用于使轮式移动机构紧贴钻杆接头外表面周向移动。

作为本发明的进一步方案，所述调整板通过滑槽与连杆臂滑动连接，所述连杆臂通过螺钉与检测探头固定连接，所述连杆臂通过螺钉与轮式移动机构固定连接。

缺陷检测组件用于对钻杆的外表面及内部进行检测，其原理为磁芯通过给磁芯通电将钻杆接头磁化，产生磁场，由于当钻杆接头外表面及内部出现缺陷时，钻杆接头的表面形成漏磁场，而检测元件上的多个磁传感器根据漏磁场的变化，进而检测发现钻杆接头外表面及内部缺陷，达到对钻杆接头外表面及内部缺陷检测的目的。漏磁检测的检测原理为：首先利用外加磁场将铁磁性材料进行磁化处理，以达到铁磁性材料的磁饱和状态，随后由于铁磁性材料表面或近表面的缺陷存在，在其上方会产生一个漏磁场，再通过仪器去人为的检测这一变化，最后发现缺陷的无损检测技术，简称MFL。漏磁场的形成原因主要是:铁磁材料表面和近表面的缺陷或者组织结构的变化导致磁导率发生变化，缺陷处的磁导率很小，磁阻很大，在磁化后磁路中的磁通发生畸变，这样磁感线的流向就会发生变化，这其中会有部分磁通直接通过缺陷或者绕开缺陷，还有部分磁通泄露到表面上空，通过空气绕开缺陷再进入铁磁材料中，这样的过程就形成了漏磁场。

一种便携式钻杆接头检测装置的检测方法，其特征在于，在检测前，首先将三爪卡盘支撑座的卡爪放入待检钻杆接头的内部并向外撑紧，而后手动将螺纹检测平台拨入钻杆接头螺纹初始位置，并使螺纹检测平台下端螺纹与钻杆接头螺纹紧密贴合，保证芯片与钻杆接头螺纹之间提离高度的恒定，而后将焊缝检测平台的探头移动到接头焊缝上方并确定提离高度，之后启动电机，通过传动平台带动各检测平台转动，受螺纹形状的影响，当螺纹检测平台绕待检测螺纹周向转动时，其会受螺纹侧面的挤压力产生轴向进给，整体会沿直线导轨向前运动。

作为本发明的进一步方案，三爪卡盘支撑座的卡爪在外撑固定时，其外撑距离在范围45-85mm内，该范围为卡爪外接圆直径的大小，在对更大钻杆内径的螺纹进行检测时可在支撑爪上安装爪套、垫板，增大支撑范围。

作为本发明的进一步方案，扫描时钻杆不动，由旋转平台带动各检测平台沿钻杆接头进行扫描，将测量的各项参数的数值与检测指标表得各项参数对比，判断各参数是否合格。

作为本发明的进一步方案，扫描时螺纹检测平台的旋转半径在范围73.5-93.5mm内，该范围为螺纹检测平台下端螺纹大径至钻杆接头螺纹小径距离。

检测目标及判定具体方法为：

螺纹缺陷：对钻杆螺纹从小端第一个扣至最后一个扣进行测量，取检测路径上所有钻杆螺纹侧齿面，检测齿面上方空间漏磁场分布情况。对芯片接受到的漏磁信号进行特征提取与处理，对齿面点蚀、裂纹、应力等缺陷进行识别。

焊缝缺陷：检测焊缝上方空间漏磁场分布情况，对探头接受到的漏磁信号进行处理，对焊缝中的气孔、裂纹、焊渣、应力等缺陷进行缺陷识别。

本发明的有益效果为：

1、在对钻杆接头进行无损检测时，通过控制三爪卡盘支撑座将装置固定在钻杆接头的一端，同时控制传动平台带动各检测平台沿钻杆进行周向检测，各检测平台的多个检测组件对钻杆接头的表面质量及内部应力进行检测，实现了对钻杆接头的无损检测，提高了整个检测装置的检测效率。

2、本发明中的钻杆接头检测装置，通过在螺纹检测平台上设置螺纹槽与弹簧，使得螺纹检测平台在钻杆接头螺纹检测中芯片提离值始终保持恒定，可以适应各种大小的钻杆轴径，在一定范围内自动变径，提高检测精度。

3、本发明中的钻杆实时无损检测装置，通过将三爪卡盘支撑座卡爪的支撑位置安放在钻杆螺纹接头的内部避免了支撑力对钻杆螺纹的额外损伤，增加了整个装置的稳定性，提高了检测精度。

4.本发明对钻杆接头检测装置进行了小型化、便捷化的设计，提高了检测效率与经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明传动平台内部示意图；

图3为本发明旋转平台示意图；

图4为本发明螺纹检测平台示意图；

图5为本发明螺纹检测平台内部示意图；

图6为本发明焊缝检测平台示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-三爪卡盘支撑座；2-传动平台；3-旋转平台；4-螺纹检测平台；5-焊缝检测平台；6-卡爪保护套；7-支撑轴；8-第二齿轮；9-小型限位件；10-导电滑环；11-第一安装板；12-电机；13-第二安装板；14-第一齿轮；15-第一旋转臂；16-第二旋转臂；17-第三旋转臂；18-直线滑轨；19-滑块；20-第一螺纹检测外壳；21-第二螺纹检测外壳；22-螺纹检测弹簧；23-第二螺纹检测外壳端盖；24-磁芯；25-第二螺纹检测外壳壳体；26-芯片固定盖；27-芯片；28-线圈；29-轮式移动机构；30-焊缝检测弹簧；31-调整板；32-连杆臂；33-检测探头；34-装置外壳；35-钻杆接头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本实施例提供了一种便携式钻杆接头检测装置，包括三爪卡盘支撑座1，其特征在于：所述三爪卡盘支撑座1通过外撑的方式使装置整体固定在钻杆接头35的一端，所述三爪卡盘支撑座1后方通过支撑轴7与传动平台2连接，所述传动平台2前端安装有旋转平台3，所述旋转平台3一侧安装有螺纹检测平台4，所述旋转平台一端安装有焊缝检测平台5。

如图2所示，所述三爪卡盘支撑座1采用车床三爪卡盘的改进机构，将控制卡爪滑动的旋转副齿数量降为了一个，所述三爪卡盘支撑座1在外壳上设计有提手，便于装置的携带与使用，所述三爪卡盘支撑座1前方通过螺钉与卡爪保护壳6相连，所述卡爪保护壳6通过T型槽与卡爪滑动连接。

作为本发明的一种实施方式，所述传动平台2包括支撑轴7、第一安装板11、第二安装板13、第一齿轮14、第二齿轮8，所述支撑轴7通过螺钉与三爪卡盘支撑座1固定连接，所述支撑轴7后方通过螺钉与第一安装板固定11连接，所述第一安装板11通过螺钉与装置外壳34固定连接。

作为本发明的一种实施方式，所述第一安装板11通过螺钉与第二安装板13固定连接，所述第二安装板13通过螺钉与电机12固定连接，所述电机12的输出轴通过键槽与第一齿轮14固定连接，所述第一齿轮14与第二齿轮8啮合。

作为本发明的一种实施方式，所述第二齿轮8通过轴承与支撑轴7轴向固定连接，所述第二齿轮8后端设有小型圆柱槽，通过小型限位件9与导电滑环10轴向固定连接，所述导电滑环10通过螺钉与第一安装板11固定连接。

如图3所示，所述旋转平台3包括第一旋转臂15、第二旋转臂16、第三旋转臂17，直线滑轨18，所述第一旋转臂15通过螺钉与第二齿轮8固定连接，所述第一旋转臂15前端通过螺钉与第二旋转臂16固定连接，所述第二旋转臂16一侧通过螺钉与直线滑轨18固定连接，所述第二旋转臂16前端通过螺钉与第三旋转臂17固定连接。

如图4所示，所述螺纹检测平台包括滑块19、第一螺纹检测外壳20、第二螺纹检测外壳21、磁芯24、芯片27、芯片固定盖26，所述滑块19通过滑槽与直线滑轨18滑动连接，所述滑块19通过螺钉与第一螺纹检测外壳20固定连接，所述第一螺纹检测外壳20通过方形滑槽与第二螺纹检测外壳21滑动连接，所述第一检测外壳20与第二检测外壳21之间安装有弹簧22，可以使第二螺纹检测外壳21紧密贴合到钻杆接头35螺纹表面，提高检测精度。

具体的，如图5所示，所述第二螺纹检测外壳壳体25内部设有螺纹槽，所述磁芯24通过嵌入螺纹槽和受第二螺纹检测外壳端盖23的挤压与第二螺纹检测外壳21固定连接，所述磁芯24中部缠绕有线圈，所述第二螺纹检测外壳壳体25内部设有方形槽，所述芯片27通过嵌入方形槽和受芯片固定盖26的挤压与第二螺纹检测外壳21固定连接。

如图6所示，所述焊缝检测平台5包括调整板31、连杆臂32、检测探头33、轮式移动机构29，所述调整板31通过螺钉与第三旋转臂17固定连接，所述调整板31与轮式移动机构29之间安装有弹簧30，可以使轮式移动机构29紧贴钻杆接头35外表面周向移动。

作为本发明的一种实施方式，所述调整板31通过滑槽与连杆臂32滑动连接，所述连杆臂32通过螺钉与检测探头33固定连接，所述连杆臂32通过螺钉与轮式移动机构29固定连接。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。