油套管螺纹自动检测技术研究

郑祥燕 (中石化胜利油田分公司物资供应处物资检验所 山东 东营 257000)

在石油的开采过程中需要用到大量的油套管，油套管是连通地面和油藏的通道，在油气开采过程中发挥着重要的作用。石油工业中油套管使用的量大、成本高，因此需要加强油套管的质量检测研究。油套管使用的过程中一旦出现问题，就会给油田带来巨大的损失。例如如果油井因为套管出现问题导致油井报废，将会带来巨大的经济损失。油套管在实际应用中，油套管需要一节一节的通过螺纹连接的方式连接到一起，从而形成完整的油气通道，油套管的长度一般都在上千米以上，在工作的过程中会受到拉伸、扭曲、挤压等各种应力应变的影响，工作条件恶劣。油套管螺纹连接处是油套管的薄弱环节，如果油套管螺纹连接质量不达标，容易出现脱扣、粘扣等井下油套管事故，给油田的生产带来巨大的损失，因此需要不断的提高油套管螺纹质量的检测水平，避免油套管螺纹出现问题后仍继续使用的现象。

1.油套管螺纹自动检测方法及装置

油套管的测量主要是利用手柄或者计算机对伺服电机进行控制，使测量探头与油套管的螺纹进行相对运动，进而完成油套管螺纹的测量检测工作。油套管螺纹检测时，检测的探头要按照一定的算法，并且根据电脑的指令进行一步一步的螺纹测量。在油套管测量的过程中，首要保证检测的精度，探头的空间位置精度要高，提高检测的精确性。而且在工作的过程中检测的设备要运行平稳，尤其在油套管螺纹慢速检测过程中，要保证探头在运动过程中匀速平稳和连续。油套管螺纹检测的电机要响应快，能够快速的接受指令并且实施响应指令，伺服电机要保证能够及时的进行停止、运转、正转和反转等工作。油套管螺纹检测系统要方便可调，测量的范围要大。油套管每一根长度大约为十米左右，质量较重，通过人力进行搬运和操作具有一定的困难。因此油套管螺纹自动检测装置需要一套完整的机械辅助设备，设计的油套管螺纹自动检测装置采用卧式坐标结构，主要包括支架和测量集成设备。油套管螺纹自动检测装置的结构材料主要为铸件，不易变形，强度大，再经过特殊的处理工艺，装置的结构材料稳定性高，可以保证油套管螺纹检测的准确性。油套管螺纹自动检测装置的驱动装置要运行平稳、振动和噪音小，驱动装置是利用测量系统发出的指令信息，来确定驱动装置的工作状态。如果驱动装置在工作中存在误差，就会影响到整个测量系统的精度，同时导致探头的定位困难，需要进行长时间的定位操作。设计的油套管螺纹自动检测装置采用高精度的滚动丝杠作为主要驱动部件，高精度的滚动丝杠的分辨率高，定位需要的时间短而且准确性高。控制系统是油套管螺纹自动检测装置的重要的一部分，控制系统可以完成探头的定位、对探头信号进行及时的处理，从而保证探头运动的有效性，及时的了解到准确的检测信息，同时可以提高系统的稳定性和安全性。伺服装置也是实现油套管螺纹准确检测的重要部件，通过伺服装置可以实现检测系统主轴以及探头位置的实时调整。当探头位置信息经过处理后进入位置分析设备，位置分析设备计算出探头准确的空间位置，再进行实际位置和设定位置的对比，进而得到准确的位置信息，在将位置信息带到公式中，可以得到控制伺服电机的电压，再将电压值指令传递到电压控制器中，进而实现对伺服电机的控制。运动控制装置可以实现油套管螺纹自动检测装置运动机构的控制，从而对目标装置的运动进行控制。现阶段普遍采用计算机作为信息处理系统，再将运动控制装置连接到计算机中，这样就提高了运动机构控制的精确性和效率。在油套管螺纹自动检测装置的硬件都准备完毕后，要实现对检测系统的控制还需要一些基本的运动控制函数，同时还要对这些函数进行综合提炼，根据油套管螺纹检测的实际情况，编写油套管螺纹自动检测技术的控制软件。在油套管螺纹自动检测的过程中，需要根据不同的测量目标，实现装置不同的操作动作。在检测的过程中当探头的运动受到阻碍时，系统探头应当及时的做出远离被测螺纹的动作。

2.油套管螺纹自动检测探头的测量模式研究

油套管螺纹自动检测技术中，探头的触发测量模式需要手动将油套管的几何尺寸测量完整，进而设置相应的坐标系。测量的探头采用高精度的三维测量探头。当油套管螺纹被测部分移动时，三维测量探头尽可以测量得到这一微小的三维位移，测得的数据为矢量既包括数据的大小也包含矢量的方向。探头扫描测量模式指的是油套管螺纹自动检测装置的被测装置要进行预定速度的运动，在运动的过程中探头自动的接受测得油套管螺纹的信息，该测量方法测量的速度快，数据的获取速度快，在短时间内就可以得到大量的螺纹检查数据。在油套管螺纹自动检测的过程中，探头会沿着螺纹进行不断的扫描，而且可以自动的获取螺纹的齿高、螺纹类型等螺纹的基本尺寸。在油套管螺纹自动检测的过程中，探头的扫描速度越高，螺纹检测的精度就越低，因此需要选择合适的螺纹检测速率。自定中心的螺纹检测技术，主要为了精确确定锥孔等结构的中心位置而研发的。在油套管螺纹自动检测技术中，利用该方法可以高效的得到螺纹某条母线上的螺纹节点，进而精确的得到被测螺纹的检测参数。

3 结束语

油套管螺纹是油套管质量的薄弱环节，容易发生损坏，螺纹损坏的套管如果继续使用，容易发生油水井的生产事故，给油田带来巨大的经济损失，因此需要不断的提高油套管螺纹检测的水平，文章分析了油套管螺纹自动检测方法及装置，在油套管测量的过程中，要保证检测的精度，检测的设备要运行平稳，油套管螺纹检测的电机响应要快。通过研究提高了油套管螺纹检测的质量和效率。

[1]曲兴华，陆伯印.在普通三坐标测量机上快速检测石油管螺纹用的测头系统[J].天津大学学报，1998，(31)3：279-283.

[2]胡松，干肇志.高精度螺距自动扫描测量仪设计[J].计量技术.2002，2：7-10.