石油管螺纹自动检测装置的研制.doc

1、石油管螺纹自动检测装置的研制摘要：石油管包括油井管和输送管两大类，在石油工业中占有重要的地位和作用。螺纹连接部位是油井管柱最薄弱的环节，其质量低劣将导致脱扣、泄露、粘扣等失效事故，甚至导致恶性事故，造成重大经济损失和严重后果，石油管螺纹的质量、性能和油气井安全可靠性和使用寿命密切相关。加强石油管螺纹的质量控制具有重要的工程意义1。本文将从加强石油管螺纹的重要性入手，分析石油管螺纹自动检测装置的研制，希望对我国石油事业的发展提供建设性意见，促进我国国民经济的又好又快发展。 关键词：石油管，螺纹，自动检测，装置 Abstract：Oil pipe comprises a pipe and pipe

2、 two kinds big, occupies an important position and role in the oil industry. Threaded connection is the weakest link column tube wells, the inferior quality will lead to tripping, leakage, sticky buckle failure, and even cause serious accident, causing major economic losses and serious consequences,

3、 oil pipe thread quality, performance and safety reliability of the oil and gas well and closely related with life. This paper will start from the importance of strengthening the oil tube thread, development of petroleum pipe thread automatic detection device analysis, hope to provide constructive s

4、uggestions on the development of Chinas oil industry, promoting Chinas sound and fast development of national economy. Keyword： oil pipe, thread, automatic detection, device 中图分类号：TG85 文献标识码：A 文章编号： 前言 石油管螺纹检测是石油事业发展过程中的一项重要工作，为了保证石油工业的安全、平稳、有序进行，加强石油管螺纹自动检测装置的研制显得尤为重要。油田上的油管螺纹失效问题相当突出,采用计算机视觉方法,对螺纹

5、图像进行观察分析和检测的方法可以更加直观、有效地进行螺纹失效研究。尤其对于损伤螺纹,接触式测量方法无法进行检测,而非接触测量却有独到的优势2。 2.石油管螺纹检测 2.1 石油管螺纹检测的目的 石油管螺纹检验的目的就是要把螺纹质量不合格的管子检查出 来,防止不合格管下井,最大限度避免或减少油井管失效事故的 发生。油井管螺纹失效形式主要有：丝扣断裂、粘扣、滑脱、 泄漏等。处理事故少则几十万，多则几百万，甚至整口井报废， 造成重大的经济损失。 各油井管生产厂要经过工序检验、入库前抽检（成品库 抽检）等多道工序把关；各油田还要进行到货后商检（验收） 或派人赴工厂监造或在出厂前、装船（车）前检验，有的

6、油田 则委托第三方检验机构驻厂监造。油田除螺纹参数、外观按比 例抽检外，有的单位还对螺纹接头进行静水压密封性能试验。 油井管下井前，作业人员还需对螺纹进行外观检查（有无损伤、 变形、锈蚀等） ，对管体还要进行通径试验。 2.2 石油管螺纹检测的方法 管柱在不同井段要长时间承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外 压和热循环等复合应力的作用。螺纹连接部位是最薄弱的环节，失效事故 80%以上发生在螺纹连接处。因此，油井管螺纹主要应具备两个特性：结构完整性，就是螺纹啮合后应具备足够 的连接强度，不致于在外力作用下使结构受到破坏；密封完整性，就是要能够保证含有数以百计螺纹连接接头的管柱在各 种不同受力状态下承受

7、内外压差（一般为几百个大气压）的长期作用而不泄漏。螺纹连接强度和密封性能是油井管极为重要的两 个技术指标。 2.3 石油管螺纹检测的意义 石油管螺纹检测是石油事业平稳、有序发展的基础和前提，对于整个石油工业来说具有重要的意义。首先，石油管螺纹检测能够增强石油工业的安全性，提高石油工业的安全系数。我们知道石油工业作为国民经济发展的一项重要工业，在推进国民经济发展的过程中发挥着重要的作用，因此，必须切实保证石油工业的安全性，而进行石油管螺纹检测有利于增强石油工业的安全性，确保石油工业朝着安全、高效的方向发展。其次，石油管螺纹检测有效地避免了因石油输线管螺纹出现问题而造成的经济损失，能够较好的保证石

8、油工业发展的连续性，增强石油工业发展的稳定性，减少不必要的经济损失。此外，石油管螺纹检测活动能够起到预防的作用，有利于将石油管线路的伤害降至最低。 3.石油管螺纹自动检测装置 3.1 石油管螺纹自动检测装置研制的必要性 传统的 API 螺纹检测比较普遍，主要包括螺纹单项参数测量和综合检测，在对螺纹单项参数进行测量的过程中，我们一般采用的是石油螺纹单项参数测量仪，而对于综合检测来说，我们采用 API 螺纹量规来实现。石油管螺纹单项参数测量仪能直接测量出石油管螺纹的单项误差，符合国际检测要求，它是积极检验，不但用于终检或验收中检验，而且在生产中能及时发现误差的变化及产生的部位和原因，有利于工艺调整

9、进而降本增效，提升国产石油管的质量。通过更换相应规格的测量头便可完成对所有规格管螺纹的外螺纹螺距测量，操作简单高效，使用轻巧，应用广泛，合理的设计和工艺保证了该产品的检测准确性、稳定性、可靠性、耐用性、环保无污染。石油管螺纹单项参数测量仪采用钢性主体、公司的专利产品“双向防震指示表” 。螺纹单项参数测量仪进行的检测操作简便，技术要求较低，但由于靠人工控制，因此，测量效率和测量精确度都比较低。不管是螺纹单项参数测量还是综合测量，都具有将强的局限性，为了切实保证石油管螺纹测量的高效性和精确性，需要我们加强石油管螺纹自动检测装置的研制。 3.2 石油管螺纹自动检测装置的研制 3.2.1 测量方法 石

10、油管螺纹的加工主要采用展成法，以石油管的管体作为旋转体运动而成，石油螺纹加工过程中专用的成型刀具相对于管体作径向（X 向）和轴向（Z 向）运动，而径向和轴向都与螺距（我们用 P 来表示） 、石油管螺纹的圆锥角（我们用 来表示） 、圆锥螺纹曲线在 XY 平面上的转角（我们用 来表示）存在一定的相关性，具体的关系如下： X=tg Y=tg Z= 3.2.2 机械系统 由于石油钢管长度和质量都较大，因此测量起来难度较大，为了适应现场测量的要求，我们采用卧式坐标结构方式的平台来进行，而为了提高测量机工作区域的开放程度，石油管螺纹自动检测装置的测量系统由钢管支撑托架和测量主体两部分组成。石油管螺纹自动检

11、测装置的测量主体就有较强的稳定性，且变形小、耐磨性优良，能够保持较为稳定的结构尺寸。而对于测量主体的驱动结构来说，要有较强的刚度，较小的爬行距离和平稳的传动效果，并且不会产生较大的噪声和震动。 3.2.3 测量系统 以上我们提到，石油管螺纹测量系统由 X 轴、Y 轴、Z 轴、侧微传感器和转角构成，这种测量系统的特点就在于精度高、分辨率强，且能够保证足够大的测量范围。目前，常见的测量系统主要包括激光干涉仪、码尺、磁尺、感应同步器、光栅、高精度刻线尺和精密丝杠，但这些测量系统容易受到电磁波的干扰，为了减少石油管螺纹自动检测装置的稳定性和精确性，我们一般采用具有全封闭结构的法格尔精密光栅来完成。3.

12、2.4 控制系统 控制系统是石油管螺纹自动检测装置的核心和要点部分，控制系统主要包括操纵盒、伺服系统、DSP 运动控制器、控制计算机。它的主要功能是控制石油管螺纹自动检测装置中机械系统实行测量所必需的运动、保证整个检测装置安全平稳运行、读取空间数值、控制测量瞄准系统对侧头信号进行实时响应与处理。控制软件的功能在于实现电机的各种运动控制，这主要是在编写运动控制函数的基础上实现的，运动函数是整个软件系统的基础和前提，是连接软件与硬件系统的桥梁。DSP 运动控制器为了实现预定的运动轨迹目标，通过对以电机驱动的执行机构等设备来进行控制和管理。伺服系统是整个石油管螺纹自动检测装置控制系统的重要组成部分，

13、用来实现系统的位置伺服控制和主轴转速的伺服控制。3.2.5 测量评价软件系统 测量评价软件系统是石油管螺纹自动检测装置中的一个比照系统，该软件具有设定测量方式、编辑测量参数、建立螺纹标准数据库、建立工件坐标线的功能。通过对被测量石油管与螺纹标准数据库的比较，我们能够得出相关的数据信息，从而判定石油管螺纹是否符合相关的标准要求，并将相关改进数据输入，供改进执行。 4.小结 石油管螺纹自动检测装置是石油事业平稳、有序发展的基础和前提，对于整个石油工来说具有重要的意义。因此，需要我们从实际出发，加强理论和技术创新，不断提高石油管螺纹自动检测装置的科学化水平，推动我国石油事业的又好又快发展，为我国国民经济的又好又快发展保驾护航。 【参考文献】 1杨析.石油管螺纹自动检测装置的研制.石油与化学，2011 年，第07 期：66-68 2张涛,于飞,杨树勋. 基于数字图像处理的油管螺纹参数的智能检测.石油工业计算机应用,2010 年,第 04 期：37-39