本發(fā)明涉及鉆桿檢測，尤其涉及一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、鉆桿作為油氣井開采的重要組成部分，是連接地面與地下的樞紐，其在服役過程承受著拉、壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲等復(fù)雜的應(yīng)力作用，同時受鉆井液、泥漿中溶解的o2、co2和h2s等成分的腐蝕作用，容易形成裂紋、刺穿和磨損等缺陷，這些缺陷如未及時發(fā)現(xiàn)將引發(fā)嚴重的安全事故。因此，需要對其進行無損檢測，以減少鉆桿失效事故的發(fā)生。

2、目前對鉆桿的檢測方法主要分為地面檢測與井口檢測。所謂地面檢測，即將起鉆后的鉆桿全部拆卸完成以后，運輸至檢測中心進行檢測，如在授權(quán)公告號為cn114440805b的中國發(fā)明專利中公開的一種鉆桿電磁超聲測厚裝置及測厚方法；該專利中的鉆桿檢測方法檢測時需將鉆桿放平后檢測，該檢測方法占地面積大，運輸成本高，耗時周期長，還需要人工進行操作，自動化程度低，極大地降低了檢測效率。所謂井口檢測，即將檢測設(shè)備直接置于井口平臺上，在提升或下放鉆桿的過程中對鉆桿進行檢測，該檢測方法占地面積小，檢測效率高，減少了運輸成本。

3、然而，現(xiàn)有技術(shù)中鉆桿的井口檢測方案單一，無法實現(xiàn)多種類型缺陷的全覆蓋檢測。如在授權(quán)公告號為cn101936951b的中國發(fā)明專利中公開的鉆機井口鉆桿漏磁檢測器機械系統(tǒng)的檢測方法，該專利中公開的漏磁檢測方法無法檢測鉆桿的縱向缺陷和壁厚變化。再如授權(quán)公告號為cn109406619b的中國發(fā)明專利中公開的一種立式井口鉆桿損傷檢測裝置，該專利的裝置采用的磁記憶法只能檢測鉆桿上的應(yīng)力集中位置，無法對裂紋、孔洞和壁厚等進行有效檢測，且受環(huán)境干擾較大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鉆桿檢測設(shè)備無法全面檢測鉆桿存在的各種缺陷的問題。

2、第一方面，為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測裝置，包括檢測安裝臺、限位框體、檢測模塊和信號處理模塊；檢測安裝臺上安裝有限位框體；限位框體內(nèi)設(shè)有檢測模塊，檢測模塊中間設(shè)有鉆桿；檢測模塊和信號處理模塊連接。

4、在本方案中，井口鉆桿電磁超聲融合檢測裝置可設(shè)置于井口，鉆桿在井口內(nèi)吊起或者下放時穿過檢測模塊，檢測模塊對鉆桿進行全方位的檢測，檢測效率高；且鉆桿每次經(jīng)過井口位置時均能被檢測，實現(xiàn)了隨時工作隨時檢測，無需專門將鉆桿運輸至檢測中心進行檢測，降低了檢測時間和成本。

5、進一步地，檢測模塊包括四個檢測單元；四個檢測單元組成一個完整的環(huán)形結(jié)構(gòu)，鉆桿設(shè)于環(huán)形結(jié)構(gòu)中間；

6、檢測單元包括探頭安裝殼，探頭安裝殼的內(nèi)側(cè)抵接鉆桿，探頭安裝殼的外側(cè)連接有探頭安裝蓋板；

7、探頭安裝殼內(nèi)設(shè)有呈螺旋結(jié)構(gòu)的永磁鐵安裝槽，永磁鐵安裝槽內(nèi)靠近鉆桿的一側(cè)安裝有電磁超聲檢測探頭；永磁鐵安裝槽內(nèi)靠近探頭安裝蓋板的一側(cè)安裝有斜向永磁鐵；永磁鐵安裝槽兩側(cè)設(shè)有兩個呈螺旋結(jié)構(gòu)的漏磁檢測探頭安裝槽，每個漏磁檢測探頭安裝槽內(nèi)各安裝有一個漏磁檢測探頭；

8、相鄰兩個檢測單元中相靠近的兩個漏磁檢測探頭的螺旋軌跡相重合。

9、在本方案中，鉆桿經(jīng)過檢測模塊時，斜向永磁鐵對鉆桿進行磁化，使其內(nèi)部形成斜向磁場，斜向磁場的方向與鉆桿內(nèi)部的橫向缺陷和縱向缺陷的方向均為45°，所以斜向磁場能在鉆桿的縱向缺陷和橫向缺陷位置激發(fā)出漏磁信號，漏磁檢測探頭檢測到漏磁信號，進而檢測到鉆桿的缺陷；該設(shè)計能同時檢測到鉆桿內(nèi)部的縱向缺陷和橫向缺陷；縱向缺陷和橫向缺陷為鉆桿內(nèi)部的主要缺陷，所以漏磁檢測探頭對鉆桿缺陷檢測較為全面。同時，斜向永磁體在鉆桿內(nèi)部形成的靜態(tài)偏置磁場，還可與電磁超聲檢測探頭中激勵線圈產(chǎn)生的交變磁場相互作用，利用磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，并通過電磁超聲檢測探頭中接收線圈接收回波信號，以檢測鉆桿的壁厚。

10、進一步地，四個檢測單元分別為沿環(huán)形方向依次布置的第一檢測單元、第二檢測單元、第三檢測單元和第四檢測單元；第一檢測單元的探頭安裝蓋板和第二檢測單元的探頭安裝蓋板之間通過彈簧連接；第二檢測單元的探頭安裝蓋板和第三檢測單元的探頭安裝蓋板之間通過合頁連接；第三檢測單元的探頭安裝蓋板和第四檢測單元的探頭安裝蓋板之間通過彈簧連接；第四檢測單元的探頭安裝蓋板和第一檢測單元的探頭安裝蓋板之間通過合頁連接。

11、在本方案中，鉆桿中間部位桿體較細，兩頭為螺紋接箍；螺紋接箍用于多根鉆桿連接；接箍位置鉆桿的直徑較普通位置粗；當鉆桿的接箍經(jīng)過四個檢測單元時，第三檢測單元和第四檢測單元之間的彈簧，以及第一檢測單元和第二檢測單元之間的彈簧在鉆桿接箍的撐大作用下伸長，四個檢測單元在合頁和鉆桿作用下張開實現(xiàn)變徑；當鉆桿接箍通過后，在彈簧的拉力下四個檢測單元向中心收攏，重新與鉆桿表面貼合，然后繼續(xù)檢測，從而保證漏磁檢測探頭與鉆桿的距離保持恒定，可以實現(xiàn)缺陷的可靠性檢測。

12、進一步地，限位框體包括兩個半圓框，檢測模塊設(shè)于兩個半圓框連接后形成的空腔內(nèi)；兩個半圓框的連接面上設(shè)有法蘭邊，兩個半圓框通過貫穿法蘭邊的螺栓連接；

13、四個檢測單元組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)的直徑小于兩個半圓框連接后形成的空腔的直徑。

14、在本方案中，鉆桿在起吊或者下放過程中，鉆桿會有左右擺動，鉆桿擺動過程中，四個檢測單元吸附在鉆桿上，跟隨其擺動，保證漏磁檢測探頭與鉆桿始終緊密貼合；檢測單元組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)的直徑小于限位框體內(nèi)部空腔的直徑，為檢測單元提供擺動空間。

15、進一步地，檢測安裝臺包括底板，底板頂部設(shè)有刮泥板，底板和刮泥板的中心均開設(shè)有供鉆桿穿過的圓孔；刮泥板中心的圓孔邊緣開設(shè)有若干條伸縮縫；

16、限位框體設(shè)置于底板上，限位框體的周圍分別設(shè)有兩塊按壓板和兩塊限位板，兩塊按壓板之間的連線與兩塊限位板之間的連線相互垂直；按壓板的邊緣按壓在限位框體底部的定位環(huán)上；兩塊限位板在限位框體的兩側(cè)對限位框體進行固定；

17、底板的四個角位置均支撐有可調(diào)腳架；

18、底板底部設(shè)置有輔助安裝裝置。

19、在本方案中，按壓板將限位框體固定于底板，限位板對限位框體前進行限位，避免其在底板上發(fā)生移動；刮泥板用以清除鉆桿表面泥垢，其中心圓孔邊緣的若干條伸縮縫可保證其接箍位置順利通過刮泥板。

20、進一步地，輔助安裝裝置包括兩個半圓環(huán)，兩個半圓環(huán)之間通過直形榫連接；兩個半圓環(huán)頂部抵接檢測模塊；

21、兩個半圓環(huán)分別連接兩個支撐桿，兩個支撐桿通過高度調(diào)節(jié)螺栓與底板連接。

22、在本方案中，檢測模塊放置于底板后，由于重力和磁力的作用很難將其抬起，利用高度調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)兩個半圓環(huán)的高度，從而使檢測模塊抬離底板，當檢測模塊與底板之間有足夠距離時，可安裝限位框體；安裝后將輔助安裝裝置取下，以確保鉆桿的接箍順利通過。

23、進一步地，信號處理模塊包括信號箱，信號箱內(nèi)設(shè)有信號處理板卡，電磁超聲檢測探頭和漏磁檢測探頭分別與信號處理板卡電性連接；信號箱上設(shè)有信號線接頭、電源接口、網(wǎng)線接口和狀態(tài)燈。

24、第二方面，本發(fā)明基于第一方面提供的一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測裝置，提供一種井口鉆桿電磁超聲融合檢測方法，包括以下步驟：

25、s1：安裝井口鉆桿電磁超聲融合檢測裝置；

26、s2：連接信號處理模塊和pc端；

27、s3：啟動鉆井平臺的起吊系統(tǒng)，起吊系統(tǒng)帶動鉆桿在檢測模塊內(nèi)部運動；檢測模塊檢測鉆桿的缺陷信息和壁厚信息，并將檢測結(jié)果傳輸至信號處理模塊；

28、s4：信號處理模塊將檢測數(shù)據(jù)傳輸至pc端。

29、在本方案中，安裝好井口鉆桿電磁超聲融合檢測裝置后，通過起吊系統(tǒng)吊動鉆桿在檢測模塊中運動，即可同時檢測出鉆桿的缺陷和壁厚，實現(xiàn)鉆桿的全面檢測，提高了檢測效率。

30、進一步地，s1包括：

31、s101：將底板固定在地面，調(diào)節(jié)可調(diào)腳架，使得底板處于水平狀態(tài)；并將檢測模塊放置于底板上；

32、s102：轉(zhuǎn)動底板上的兩個高度調(diào)節(jié)螺栓，兩個高度調(diào)節(jié)螺栓帶動兩個支撐桿和兩個半圓環(huán)向上運動；兩個半圓環(huán)向上運動中將檢測模塊頂起；

33、s103：將兩個半圓框套在檢測模塊兩側(cè)；通過螺栓連接兩個半圓框，并在半圓框周圍設(shè)置按壓板和限位板，安裝完成。

34、進一步地，s3包括：

35、s301：起吊系統(tǒng)帶動鉆桿在檢測模塊中運動，運動中斜向永磁鐵對鉆桿進行磁化，磁化后在鉆桿內(nèi)部產(chǎn)生斜向磁場；

36、s302：漏磁檢測探頭檢測鉆桿的橫向缺陷信息和縱向缺陷信息并傳輸至信號處理模塊；電磁超聲檢測探頭檢測鉆桿的壁厚信息并傳輸至信號處理模塊。

37、本發(fā)明的有益效果是：

38、本發(fā)明提供的井口鉆桿電磁超聲融合檢測裝置中，采用四個檢測單元組成環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑可通過彈簧和合頁來調(diào)整，滿足了鉆桿接箍位置的通過性要求，實現(xiàn)了檢測中對鉆桿接箍位置的避讓和對鉆桿接箍位置的有效檢測，檢測更全面。本發(fā)明的井口鉆桿電磁超聲融合檢測裝置可直接置于井口進行檢測，可在鉆桿工作中隨鉆隨測，降低鉆桿檢測的運輸成本和時間成本，提高檢測效率。利用斜向永磁體的磁吸力使得檢測模塊吸附在鉆桿上，無需通過螺栓等固件連接，可實現(xiàn)快速安裝和拆卸。

39、本發(fā)明的井口鉆桿電磁超聲融合檢測方法中融合了漏磁檢測和電磁超聲檢測兩種檢測方法；利用同一斜向永磁鐵對鉆桿進行斜向磁化，可以激勵出橫向缺陷和縱向缺陷的漏磁信號，并為電磁超聲檢測提供靜態(tài)偏置磁場，同時滿足了漏磁檢測探頭和電磁超聲檢測探頭的磁化需求；使漏磁檢測探頭能檢測出鉆桿內(nèi)部的縱向缺陷和橫向缺陷，使電磁超聲檢測探頭能檢測出鉆桿的壁厚，檢測效率高；且漏磁檢測探頭和電磁超聲檢測探頭共用一個斜向永磁鐵，實現(xiàn)井口鉆桿檢測裝置小型化、集成化，滿足鉆井工藝對井口檢測裝置小型化要求。