油套管螺紋自動檢測技術研究

鄭祥燕 (中石化勝利油田分公司物資供應處物資檢驗所 山東 東營 257000)

在石油的開采過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，在油氣開采過程中發揮著重要的作用。石油工業中油套管使用的量大、成本高，因此需要加強油套管的質量檢測研究。油套管使用的過程中一旦出現問題，就會給油田帶來巨大的損失。例如如果油井因為套管出現問題導致油井報廢，將會帶來巨大的經濟損失。油套管在實際應用中，油套管需要一節一節的通過螺紋連接的方式連接到一起，從而形成完整的油氣通道，油套管的長度一般都在上千米以上，在工作的過程中會受到拉伸、扭曲、擠壓等各種應力應變的影響，工作條件惡劣。油套管螺紋連接處是油套管的薄弱環節，如果油套管螺紋連接質量不達標，容易出現脫扣、粘扣等井下油套管事故，給油田的生產帶來巨大的損失，因此需要不斷的提高油套管螺紋質量的檢測水平，避免油套管螺紋出現問題后仍繼續使用的現象。

1.油套管螺紋自動檢測方法及裝置

油套管的測量主要是利用手柄或者計算機對伺服電機進行控制，使測量探頭與油套管的螺紋進行相對運動，進而完成油套管螺紋的測量檢測工作。油套管螺紋檢測時，檢測的探頭要按照一定的算法，并且根據電腦的指令進行一步一步的螺紋測量。在油套管測量的過程中，首要保證檢測的精度，探頭的空間位置精度要高，提高檢測的精確性。而且在工作的過程中檢測的設備要運行平穩，尤其在油套管螺紋慢速檢測過程中，要保證探頭在運動過程中勻速平穩和連續。油套管螺紋檢測的電機要響應快，能夠快速的接受指令并且實施響應指令，伺服電機要保證能夠及時的進行停止、運轉、正轉和反轉等工作。油套管螺紋檢測系統要方便可調，測量的范圍要大。油套管每一根長度大約為十米左右，質量較重，通過人力進行搬運和操作具有一定的困難。因此油套管螺紋自動檢測裝置需要一套完整的機械輔助設備，設計的油套管螺紋自動檢測裝置采用臥式坐標結構，主要包括支架和測量集成設備。油套管螺紋自動檢測裝置的結構材料主要為鑄件，不易變形，強度大，再經過特殊的處理工藝，裝置的結構材料穩定性高，可以保證油套管螺紋檢測的準確性。油套管螺紋自動檢測裝置的驅動裝置要運行平穩、振動和噪音小，驅動裝置是利用測量系統發出的指令信息，來確定驅動裝置的工作狀態。如果驅動裝置在工作中存在誤差，就會影響到整個測量系統的精度，同時導致探頭的定位困難，需要進行長時間的定位操作。設計的油套管螺紋自動檢測裝置采用高精度的滾動絲杠作為主要驅動部件，高精度的滾動絲杠的分辨率高，定位需要的時間短而且準確性高。控制系統是油套管螺紋自動檢測裝置的重要的一部分，控制系統可以完成探頭的定位、對探頭信號進行及時的處理，從而保證探頭運動的有效性，及時的了解到準確的檢測信息，同時可以提高系統的穩定性和安全性。伺服裝置也是實現油套管螺紋準確檢測的重要部件，通過伺服裝置可以實現檢測系統主軸以及探頭位置的實時調整。當探頭位置信息經過處理后進入位置分析設備，位置分析設備計算出探頭準確的空間位置，再進行實際位置和設定位置的對比，進而得到準確的位置信息，在將位置信息帶到公式中，可以得到控制伺服電機的電壓，再將電壓值指令傳遞到電壓控制器中，進而實現對伺服電機的控制。運動控制裝置可以實現油套管螺紋自動檢測裝置運動機構的控制，從而對目標裝置的運動進行控制。現階段普遍采用計算機作為信息處理系統，再將運動控制裝置連接到計算機中，這樣就提高了運動機構控制的精確性和效率。在油套管螺紋自動檢測裝置的硬件都準備完畢后，要實現對檢測系統的控制還需要一些基本的運動控制函數，同時還要對這些函數進行綜合提煉，根據油套管螺紋檢測的實際情況，編寫油套管螺紋自動檢測技術的控制軟件。在油套管螺紋自動檢測的過程中，需要根據不同的測量目標，實現裝置不同的操作動作。在檢測的過程中當探頭的運動受到阻礙時，系統探頭應當及時的做出遠離被測螺紋的動作。

2.油套管螺紋自動檢測探頭的測量模式研究

油套管螺紋自動檢測技術中，探頭的觸發測量模式需要手動將油套管的幾何尺寸測量完整，進而設置相應的坐標系。測量的探頭采用高精度的三維測量探頭。當油套管螺紋被測部分移動時，三維測量探頭盡可以測量得到這一微小的三維位移，測得的數據為矢量既包括數據的大小也包含矢量的方向。探頭掃描測量模式指的是油套管螺紋自動檢測裝置的被測裝置要進行預定速度的運動，在運動的過程中探頭自動的接受測得油套管螺紋的信息，該測量方法測量的速度快，數據的獲取速度快，在短時間內就可以得到大量的螺紋檢查數據。在油套管螺紋自動檢測的過程中，探頭會沿著螺紋進行不斷的掃描，而且可以自動的獲取螺紋的齒高、螺紋類型等螺紋的基本尺寸。在油套管螺紋自動檢測的過程中，探頭的掃描速度越高，螺紋檢測的精度就越低，因此需要選擇合適的螺紋檢測速率。自定中心的螺紋檢測技術，主要為了精確確定錐孔等結構的中心位置而研發的。在油套管螺紋自動檢測技術中，利用該方法可以高效的得到螺紋某條母線上的螺紋節點，進而精確的得到被測螺紋的檢測參數。

3 結束語

油套管螺紋是油套管質量的薄弱環節，容易發生損壞，螺紋損壞的套管如果繼續使用，容易發生油水井的生產事故，給油田帶來巨大的經濟損失，因此需要不斷的提高油套管螺紋檢測的水平，文章分析了油套管螺紋自動檢測方法及裝置，在油套管測量的過程中，要保證檢測的精度，檢測的設備要運行平穩，油套管螺紋檢測的電機響應要快。通過研究提高了油套管螺紋檢測的質量和效率。

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