石油钻杆电磁超声测厚装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及厚度测量技术领域，尤其涉及一种石油钻杆电磁超声测厚装置。
【背景技术】
[0002]石油钻杆在油田钻井工程施工中，不仅要承受拉伸、压缩、扭曲等复杂交变应力，而且还要受到泥浆、结垢、锈蚀、结盐、结蜡、稠油、酸化等各类腐蚀物质的侵害，工作环境极为恶劣，随着使用频率增大和时间过长，将形成疲劳和严重腐蚀使其造成各类钻井工程事故，甚至重大人身及经济损失，因此，及时掌握石油钻杆厚度是石油钻杆能否正常、安全的工作，是油田钻井工程施工能否正常进行的关键之一。
[0003]为了掌握石油钻杆在使用过程中的壁厚状况，目前通常采用压电式超声波测厚技术的方法进行测试，即根据超声波脉冲反射原理来进行石油钻杆壁厚测量。其主要方法如下:1) 一般测量方法:在一点处用探头进行两次测厚，在两次测量中探头的分割面要互为90°，取较小值为被测钻杆厚度值；在30mm多点测量，当测量值不稳定时，以一个测定点为中心，在直径约为30_的圆周内进行多次测量，取最小值为被测钻杆厚度值。2)重复测量法:在规定的测量点周围增加测量数目，厚度变化用等厚线表示。3)连续测量法:用单点测量法沿指定路线连续测量，间隔不大于5mm。4)网格测量法:在指定区域划上网格，按点测厚记录。
[0004]无论具体采用哪种方法压电式超声波测厚技术均存在影响石油钻杆测厚示值的如下因素:1)钻杆表面粗糙度过大，造成探头与接触面耦合效果差，反射回波低，甚至无法接收到回波信号。对于表面锈蚀，耦合效果极差的钻杆必须通过砂、磨、挫等方法对表面进行重新处理，降低粗糙度，同时也需将氧化物及油漆层去掉，露出金属光泽，必须使探头与被检钻杆通过耦合剂达到很好的耦合效果；2)钻杆检测面与底面不平行，声波遇到底面产生散射，探头无法接受到底波信号；3)钻杆曲率半径太小，因常用探头表面为平面，与曲面接触为点接触或线接触，声强透射率低(耦合不好所致)；4)在使用过程中探头接触面有一定磨损，常用测厚探头表面为丙烯树脂，长期使用会使其表面粗糙度增加，导致灵敏度下降，从而造成显示不正确；5) —些属奥氏体材质的钻杆因组织不均匀或晶粒粗大，超声波在其中穿过时产生严重的散射衰减，被散射的超声波沿着复杂的路径传播，使回波煙没，造成不显示；6)使用过的钻杆受到泥浆、结垢、锈蚀、结盐、结蜡、稠油、酸化等各类腐蚀物质的侵害，存在大量腐蚀坑、锈斑、腐蚀凹坑，造成声波衰减，导致读数无规则变化，在极端情况下甚至无读数；7)钻杆内外表面有泥浆、结垢沉积物，当沉积物与钻杆声阻抗相差不大时，测厚仪显示值为壁厚加沉积物厚度，所测数值不准；8)钻杆表面氧化物或油漆覆盖层影响被测数据的真实性；9)耦合剂是用来排除探头和被测钻杆表面之间的空气，如果选择种类或使用方法不当将造成误差或耦合标志闪烁，无法测量；
[0005]因此，采用压电式超声波测厚技术对石油钻杆表面粗糙度要求高、耦合性能要求严、检测人员技能要求高的现场实际情况，存在测试数据精度低和不足等缺陷。【实用新型内容】
[0006]有鉴于此，本实用新型实施例提供一种石油钻杆电磁超声测厚装置，主要目的是提高测量结果，降低测量条件。
[0007]为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案:
[0008]—方面，本实用新型实施例提供了一种石油钻杆电磁超声测厚装置，包括换能器，所述换能器包括:
[0009]防护罩；
[0010]永磁体，设于所述防护罩内，用于提供外加磁场；
[0011]激励线圈，设于防护罩内，用于激发高频电流；
[0012]耐磨层，与防护罩的开口连接，用于将所述永磁体和激励线圈封装于防护罩内。
[0013]作为优选，所述永磁体包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和第二永磁体的轴线平行，所述第一永磁体和第二永磁体磁极颠倒设置。
[0014]作为优选，所述耐磨层与所述防护罩粘结。
[0015]作为优选，所述耐磨层为耐磨聚氨酯。
[0016]作为优选，所述防护罩内填充有填充料，所述填充料将所述永磁体和所述激励线圈固定。
[0017]作为优选，所述填充料为聚氨酯。
[0018]作为优选，所述激励线圈由瓷釉绝缘的铜导线制成。
[0019]作为优选，所述永磁体为钕铁硼永磁铁。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0021]1、本实用新型实施例的石油钻杆电磁超声测厚装置在激发和接收超声波时直接利用电磁耦合技术，不需要耦合剂，简化了检测操作。在检测过程中，换能器不需要与金属表面紧密接触，可实现非接触测量，能对高温、高速、涂覆状态下的材料进行检测；
[0022]2、本实用新型实施例的测厚装置可以对任何钻杆材料或磁性材料进行检测；
[0023]3、本实用新型实施例的测厚装置能灵活地改变所激发和接收的波模，特别是水平偏振横波，表面波和兰姆波；
[0024]4、本实用新型实施例的测厚装置传播距离远，对人体及环境无危害，无需耦合剂使得不存在压力变化问题，检测灵敏度高。
【附图说明】
[0025]图1是本实用新型实施例的石油钻杆电磁超声测厚装置的换能器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0027]图1是本实用新型实施例的石油钻杆电磁超声测厚装置的换能器的结构示意图。如图1所示，石油钻杆电磁超声测厚装置，包括换能器，所述换能器包括:
[0028]防护罩I ;
[0029]永磁体2，设于防护罩I内，用于提供外加磁场；
[0030]激励线圈3，设于防护罩I内，用于激发高频电流；
[0031]耐磨层4，与防护罩I的开口连接，用于将永磁体2和激励线圈3封装于防护罩内。
[0032]高频发射线圈通过强大的脉冲电压在铁磁材料内感应出涡流，在偏置磁场的作用下，材料体内激发相同的电磁超声，通常为与传播方向相互垂直的横波。在铁磁材料边界上，电磁超声的投射能力低，所以石油钻杆材料内部的电磁超声可以多次在钻杆体内往返反射，回波被放置在金属材料的线圈所吸收，则电磁超声波往返在钻杆内部中传播的时间Tn即为收集到的两个回波信号的时间差。由以下公式计算钻杆厚度:D = Tn*C/2，D为钻杆壁厚，C为电磁超声在钻杆中的传播速度，Tn为电磁超声在钻杆中的传播时间。如果外加磁铁的磁化方向或者高频线圈的激励电流方向发生变化时，被检测钻杆内受到的洛仑兹力方向随之也会发生变化，那么在被检测钻杆内激发出不同的磁场模，因此，石油钻杆电磁超声测厚装置换能器的设计主要是偏置磁场和激励线圈的设计，突破压电式超声波钻杆测厚存在的不足，避免了压电式超声波测厚方法中对钻杆表面粗糙度要求高、耦合状态稳定性严、人员操作技能要求高的技术要求，从而使测厚精度优于压电式超声波方法的测厚技术，实现高精度、快速检测的石油钻杆测厚新方法。
[0033]作为上述实施例的优选，永磁体2包括第一永磁体21和第二永磁体22，第一永磁体21和第二永磁体22的轴线平行，第一永磁体21和第二永磁体22磁极颠倒设置。第一永磁体21和第二永磁体22优选并排设置。通过两个永磁体磁极颠倒设置提供外加磁场提高了测量的准确度。
[0034]作为上述实施例的优选，耐磨层4与防护罩I粘结。耐磨层4的设置可以有效防止摩擦损耗，延长换能器的使用寿命。耐磨层4与防护罩I粘结更加方便，易于制造。耐磨层4为耐磨聚氨酯。耐磨聚氨酯的耐磨性能好，且与耐磨层4粘结牢度强。
[0035]作为上述实施例的优选，防护罩I内填充有填充料，填充料将永磁体2和激励线圈3固定。通过在防护罩I内填充填充料来固定永磁体2和激励线圈3工艺简单，易于制造。并且固定效果好。填充料为聚氨酯。采用注塑工艺即可实现填充和固定。优选为柔性聚氨酯，提高换能器的抗震性。防护罩I上固定有两个接线柱5，激励线圈3的两端分别通过引线与两个接线柱连接。
[0036]作为上述实施例的优选，激励线圈由瓷釉绝缘的铜导线制成。灵敏度高，使用寿命长。永磁体为钕铁硼永磁铁。具有优异的磁性能。
[0037]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.石油钻杆电磁超声测厚装置，包括换能器，其特征在于，所述换能器包括: 防护罩； 永磁体，设于所述防护罩内，用于提供外加磁场； 激励线圈，设于防护罩内，用于激发高频电流； 耐磨层，与防护罩的开口连接，用于将所述永磁体和激励线圈封装于防护罩内； 所述防护罩内填充有填充料，所述填充料将所述永磁体和所述激励线圈固定。2.根据权利要求1所述的石油钻杆电磁超声测厚装置，其特征在于，所述永磁体包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和第二永磁体的轴线平行，所述第一永磁体和第二永磁体磁极颠倒设置。3.根据权利要求1所述的石油钻杆电磁超声测厚装置，其特征在于，所述耐磨层与所述防护罩粘结。4.根据权利要求1所述的石油钻杆电磁超声测厚装置，其特征在于，所述耐磨层为耐磨聚氨酯。5.根据权利要求1所述的石油钻杆电磁超声测厚装置，其特征在于，所述填充料为聚氨酯。6.根据权利要求5所述的石油钻杆电磁超声测厚装置，其特征在于，所述填充料为柔性聚氨酯。7.根据权利要求1所述的石油钻杆电磁超声测厚装置，其特征在于，所述防护罩上固定有两个接线柱，所述激励线圈的两端分别通过引线与两个接线柱连接。8.根据权利要求1所述的石油钻杆电磁超声测厚装置，其特征在于，所述激励线圈由瓷釉绝缘的铜导线制成。9.根据权利要求1所述的石油钻杆电磁超声测厚装置，其特征在于，所述永磁体为钕铁硼永磁铁。
【专利摘要】本实用新型公开了一种石油钻杆电磁超声测厚装置，包括换能器，所述换能器包括：防护罩；永磁体，设于所述防护罩内，用于提供外加磁场；激励线圈，设于防护罩内，用于激发高频电流；耐磨层，与防护罩的开口连接，用于将所述永磁体和激励线圈封装于防护罩内。本实用新型使用要求低，测量结果准确。
【IPC分类】G01B7/06
【公开号】CN204944421
【申请号】CN201420853300
【发明人】陈先富, 何川, 杜珊珊
【申请人】安东检测有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年12月29日