抽油杆外穿过式涡流探头的设计制作.pdf

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1、石油仪器PETR0LEUMINSTRUMENTS201O年06月·开发设计·抽油杆外穿过式涡流探头的设计制作卢明峰矫永平刘金世(中国石油大学物理科学与技术学院山东东营)摘要：抽油杆在采油过程中发生断裂会造成很大的经济损失。发生断裂的主要原因是抽油杆表面的裂纹源在周期性栽荷作用下由袁及里地扩展。文章介绍一种自主设计的外穿过式涡流探头，此类探头可以准确、迅速地检测出抽油杆的裂纹源，与目前常用的漏磁检测探头和点式涡流探头相比，该探头简单、易制作，适合抽油杆的在线检测。关键词：抽油杆；涡流检测；点式探头；外穿过式探头；在线检测中图法

2、分类号：TE3文献标识码：B文章编号：1004．9134(2010)03．0012．03器的要求[。但是通过井口上提的抽油杆存在运动中O引言晃动、不对中等问题，这会通过提离效应影响到漏磁检抽油杆在工作中承受拉一拉周期性的交变载荷，测的效果。另外抽油杆表面众多的腐蚀坑会影响漏磁长期使用，表面的裂纹会由表及里地扩展，导致抽油杆场的分布，这也会影响漏磁检测的效果。由于传感器断裂，这将给油田造成很大的经济损失[。抽油杆在紧贴抽油杆表面，传感器的使用寿命会大大减少。这制造、运输、安装、使用过程中，由于各种原因会产生表些都是漏磁法用于检

3、测抽油杆的不足之处。面裂纹，如何有效地检测出这些裂纹，减少问题抽油杆点式涡流探头检测方法是利用涡流检测原理检测下井，是一个很重要的问题。抽油杆的，它用于在线检测抽油杆的装置外形与上面本文检测的抽油杆是胜利油田某机械厂生产的漏磁检测装置大体相同。它的不足之处与漏磁法类20CrMo钢D级CYG16抽油杆。杆体直径22mm，似，此外，它对连续变化的抽油杆缺陷不敏感3。我们杆头及接箍直径约为杆体直径的2倍，约41mm。制作了一些点式探头，用于检测抽油杆j。试验表明两端杆头是经锻压处理而成，易出现疲劳裂纹。杆体点式探头可以明显的检测出

4、抽油杆的裂纹，但是抽油较长，在制造、运输、安装时容易产生表面裂纹。抽油杆的晃动和腐蚀坑也会产生明显的噪声信号，因此点杆的表面裂纹呈椭圆状。此外，在外界腐蚀作用下，抽式探头检测法的检测效果并不是特别好。油杆表面会形成众多的腐蚀坑。本文介绍的自主设计的外穿过式涡流探头，很好地解决了抽油杆晃动，表面腐蚀坑等问题，检测过程噪1目前检测抽油杆的常用方法声信号很小。配合爱德森(厦门)电子有限公司生产的目前油田用于检测抽油杆裂纹的方法有目测法、智能八通道涡流检测仪(编号EEC一51)，可以准确、漏磁检测法、点式涡流探头检测法等。目测法用肉

5、眼迅速地检测出抽油杆的表面裂纹源。进行观察，不仅效率低而且漏检率大，实际中只是用它2外穿过式涡流探头的结构和检测原理做一些初步的检测。漏磁检测法是利用抽油杆被磁化后，其表面和近2．1探头结构表面缺陷在抽油杆表面形成漏磁场，通过检测漏磁场自主设计的涡流检测探头为外穿过自比较差动式以发现缺陷的无损检测技术。井口式抽油杆裂纹在线探头，其结构如图1所示。线圈绕在自制的骨架上，骨检测仪，其探伤传感器的组合式探头具有自动张合、浮架用不同口径的有机塑料管制作而成。设计所用到的动和随动功能，能够满足抽油杆在线检测对探伤传感A、B、C三类口径

6、的探头，骨架分别为外径5Onqm(内基金项目：国家级大学生创新性实验计划项目(081042519)专利已受理，申请号200920282077．7第一作者简介：卢明峰，男，1988年生，本科生，现就读于中国石油大学物理科学与技术学院。邮编：2570612010年第24卷第3期卢明峰等：抽油杆外穿过式涡流探头的设计制作·13·径45mm)、外径60mm(内径5Omm)、外径70裂纹信号才报警。本文中提到的检测相位都是指使裂mm(内径6Omm)，它们都可以使抽油杆无摩擦地通纹信号集中显示在Y轴上的相位，这样显示信号可以过。线圈是用

7、不同直径的漆包线绕制而成。两个差动增加探头的灵敏度。从图2中能看出裂纹信号可以非线圈的电阻、电感等参数应基本相等。它们的空载阻常清晰地显示出来。抗差值须控制在5％0以内，否则会影响检测信号。-A线中线B线‘-．．一．．．’．．。-·r＼0_I""。it．it。。·■，-‘．_lf．l，图1探头结构示意图2．2检测原理图2阻抗扫描图外穿过式涡流探头检测是建立在电磁感应原理基由于腐蚀坑的随机性，在两个线圈下面产生的信础之上的一种无损检测方法。检测时，将抽油杆穿过号强度和波形具有相似性，因此两个线圈输出信号相探头，由探头线圈建立起

8、的交变磁场会与抽油杆发生抵之后可以大大减小干扰，突出了裂纹信号，提高了信电磁感应，在抽油杆表面感应出涡流。感生出的涡流噪比。由抽油杆的晃动、表面磁导率的飘动等引起的宛若多层密叠在一起的线圈中流过的电流，因此可以噪声信号可以通过调节相位，使噪声信号集中在x轴把抽油杆看作与检测线圈相互作用的次