一种用于定向钻管道的极化电位测量设备及其使用方法与流程

本发明涉及管道建设技术领域，具体为一种用于定向钻管道的极化电位测量设备及其使用方法。

背景技术：

定向钻是工程技术行业的一种管道施工工艺，一般多用于石油、天然气以及一些市政管道建设，由大型的定向钻机进行定位钻孔、扩孔、清孔、管道回拖等过程以后再进行管道施工。

管道建设中，由于受地形地貌等自然条件的限制，管道通过大型河流、高速公路及地面障碍物等特殊地段时，常常采用定向钻穿越方式进行施工。但是定向穿越存在一些缺点，包括：定向钻管道回拖过程中，防腐层易被划伤、甚至有可能造成补口材料大面积脱落；管道埋深大、不易接近、穿越的地层复杂，导致管道防腐层缺陷和阴极保护效果无法检测。

目前业界尚不存在对定向钻管道进行阴极保护有效性评价的方法，对于定向钻管道的腐蚀控制存在盲区，所以有必要开展相关的研究，对定向钻管道的阴极保护评价和监测方法进行研究。

现有的定向钻相关标准包括《gb50424-2015油气输送管道穿越工程施工规范》和《qsy1477-2012定向钻穿越管道外涂层技术规范》以及《sy/t6968-2013油气输送管道工程水平定向钻穿越设计规范》。但是，这几个规范存在局限性，包括：第一，测试定向钻穿越段的平均电导率，无法得知破损面积以及具体的阴极保护效果；第二，定向钻管道尚未焊接连头前适用，不适用于在役管道。

发明人在研究过程中发现，定向钻穿越管道防腐层缺陷目前尚无有效的检测手段。对于新建定向钻管道，gb50424-2015推荐测试管道的涂层平均电导率，间接评价定向钻管道防腐层整体质量，不能明确管道是否具有大面积的防腐层破损或者剥离；对于在役管道，常用的acvg和dcvg技术，但是对于埋深较大的管道检测不适用。通过参比电极获得管道极化电位的方法将参比电极电极放置在地表所测量得到的电位，是管道上多处防腐层破损点的极化电位的混合值，其中距离参比电极最近的破损点的权重最大，而距离参比电极较远的位置(定向钻深处)的破损点的权重很小。这样一来，用地表放置的参比电极就无法准确反映定向钻深处的管道防腐层破损点处的极化电位情况。

如发明专利cn104122307b所公开的多通道电位测量仪，其无法防止导线和其发生分离，在使用中易遭到拉扯，从而导致导线与其分离，进而影响其的正常测量，当其使用在定向钻穿越河流管道时，河流管道的阴极保护电位无法通过常规方法进行测试，从而导致其无法进行使用，为此我们提出一种可以防导线脱落，同时可以用于定向钻穿越河流管道的定向钻管道极化电位测量设备及其使用方法来解决此问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于定向钻管道的极化电位测量设备及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的目前定向钻管道极化电位测量设备在使用时无法防止导线脱落和无法用于定向钻穿越河流管道的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于定向钻管道的极化电位测量设备，包括电位采集器，所述电位采集器的一侧分别连接有导线一、导线二和导线三，所述导线一通过连接组件与电位采集器相连，所述导线二和导线三通过另一个连接组件与电位采集器相连；

所述连接组件用于将导线一、导线二、导线三与电位采集器相连；

所述导线一的另一端连接有计算机，所述导线二和导线三另一端连接有多个副接组件，每组所述副接组件均连接有导线四和导线五，所述导线四和导线五的另一端分别安装有参比电极和极化试片；

所述副接组件用于将导线四、导线五与导线二、导线三相连。

进一步地，所述连接组件包括插头一、滑块、弹簧和限位插块，所述插头一的两侧均开设有滑槽，所述滑槽内部均滑动连接有滑块，所述滑块的一端固定有限位插块，所述滑块和限位插块均与滑槽为滑动连接，所述滑块靠近滑槽的一侧均固定有弹簧，所述弹簧位于滑槽内部；

所述电位采集器与连接组件的连接端均开设有插槽，所述插槽两侧的内部均开设有限位插孔，所述限位插块与限位插孔为间隙配合。

进一步地，所述副接组件包括副接接头、插头二、u形固定架和固定块，所述副接接头的一侧插接有插头二，所述插头二的两端均固定有固定块，所述副接接头靠近插头二一侧的两端均固定有u形固定架，所述u形固定架内部均开设有卡槽，所述u形固定架为弹性材质，所述固定块远离插头二的一端均开设有一斜面；

所述插头二靠近副接接头的一侧固定有橡胶片，所述插头二远离副接接头的一侧与导线四、导线五相连。

进一步地，所述导线四和导线五的表面分别固定套接有固定套一与固定套二，所述固定套一的表面栓接有连接板一，所述连接板一的底部设有与固定套二栓接的连接板二，所述连接板一的内部螺纹连接有与连接板二螺纹连接的连接螺丝。

进一步地，所述连接板一靠近固定套二的一侧不与固定套二接触，所述连接板二靠近固定套一的一侧不与固定套一接触。

进一步地，所述电位采集器顶部的表面固定安装有显示屏。

进一步地，所述显示屏的一侧设有若干个控制按键，所述控制按键位于电位采集器的顶部。

进一步地，所述电位采集器的上端还装配有一防护机构，所述防护机构用于遮挡显示屏和控制按键，避免在不操作时控制按键被误触影响装置使用，也起到对显示屏防护的效果。

进一步地，所述防护机构包括阻挡板、连接块和滑轨，所述电位采集器的顶端滑动连接有阻挡板，所述阻挡板为透明材质，所述阻挡板的两侧均固定有用于与电位采集器滑动连接的连接块，所述电位采集器的两侧均开设有滑轨，所述连接块的下端位于滑轨内部，且所述连接块与滑轨为滑动连接；

所述防护机构还包括固定板、第一磁性块和第二磁性块，所述固定板远离连接组件的一端固定有固定板，所述固定板的内部固定有第一磁性块，所述电位采集器远离连接组件的一端且与第一磁性块相对应的位置处固定有第二磁性块，所述第一磁性块和第二磁性块为磁性连接。

本发明是通过以下步骤来实现的：

步骤一：钻井：在定向钻两侧钻分别钻制深井，深井深度至少等于定向钻最深处管道的埋深；

步骤二：放置极化试片：将极化试片放入定向钻两侧的深井，所述极化试片在深井中由地表至管道埋深的深度平均设置；

步骤三：电位采集：通过极化试片和电位采集器，先采集深井中不同深度的极化试片的电位信号得到深井中不同深度的电位信号，信号采集后，通过显示器进行显示；

步骤四：极化电位采集：采集深井中不同深度的电位信号得到其同等深处管道的极化电位信号，同时得到定向钻管道防腐层的破损点极化电位，信号采集后，通过显示器进行显示。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于定向钻管道的极化电位测量设备及其使用方法，具备以下有益效果：

本发明通过在定向钻的两侧打深井，将极化试片和参比电极放置进井内不同深度，测量极化试片在不同深度位置的极化电位情况，可以模拟测试不同地质土层中碳钢的极化情况，反映定向钻管道在不同深度的极化情况，而极化试片在不同深度的极化情况，可以视为管道在定向钻不同埋深处的极化情况，而极化试片的极化电位，就等同于极化试片深度相同的定向钻管道位置破损点的极化电位，进而解决了目前定向钻管道极化电位测量设备无法用于定向钻穿越河流管道的问题；

本发明通过连接组件与副接组件的结构设计，使装置形成模块化的连接方式，使其安装、拆卸、更换和运输都较为方便快捷，且在导线受到拉扯时不会和电位采集器出现分离的情况，进而保证了该设备的正常使用，避免了导线脱落对测量造成的影响；

本发明通过防护机构的设计，使得装置在不需要操控期间对其进行防护，有效地减少了因控制按键被误触导致装置的使用受到影响。

附图说明

图1为本发明的结构正视图；

图2为本发明连接组件与电位采集器的连接结构示意图；

图3为本发明连接组件的结构剖视图；

图4为本发明副接组件的结构示意图；

图5为本发明固定套一和固定套二的配合使用示意图；

图6为本发明固定套一和固定套二的配合使用侧视图；

图7为本发明防护机构与电位采集器的连接结构侧视图；

图8为本发明防护机构与电位采集器的连接结构剖视图。

图中：1、电位采集器；2、导线一；3、导线二；4、导线三；5、计算机；6、参比电极；7、极化试片；8、插头一；9、滑槽；10、滑块；11、弹簧；12、限位插块；13、插槽；14、限位插孔；15、副接接头；16、插头二；17、u形固定架；18、固定块；19、橡胶片；20、导线四；21、导线五；22、固定套一；23、固定套二；24、连接板一；25、连接板二；26、连接螺丝；27、阻挡板；28、固定板；29、第一磁性块；30、第二磁性块；31、连接块；32、滑轨；33、显示屏；34、控制按键。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，本发明提供一种技术方案：一种用于定向钻管道的极化电位测量设备，包括电位采集器1，电位采集器1的一侧分别连接有导线一2、导线二3和导线三4，导线一2通过连接组件与电位采集器1相连，导线二3和导线三4通过另一个连接组件与电位采集器1相连；连接组件用于将导线一2、导线二3、导线三4与电位采集器1相连，从而让导线一2、导线二3和导线三4受到拉扯时不会和电位采集器1出现分离的情况，进而保证了该设备的正常使用，避免了导线脱落对测量造成的影响；

导线一2的另一端连接有计算机5，导线二3和导线三4另一端连接有多个副接组件，每组副接组件均连接有导线四20和导线五21，导线四20和导线五21的另一端分别安装有参比电极6和极化试片7；副接组件用于将导线四20、导线五21与导线二3、导线三4相连；通过在定向钻的两侧打深井，将极化试片7和参比电极6放置进井内不同深度，测量极化试片7在不同深度位置的极化电位情况，可以模拟测试不同地质土层中碳钢的极化情况，反映定向钻管道在不同深度的极化情况，而极化试片7在不同深度的极化情况，可以视为管道在定向钻不同埋深处的极化情况，而极化试片7的极化电位，就等同于极化试片7深度相同的定向钻管道位置破损点的极化电位，进而解决了目前定向钻管道极化电位测量设备无法用于定向钻穿越河流管道的问题。

请参阅图2-图4所示，连接组件包括插头一8、滑块10、弹簧11和限位插块12，插头一8的两侧均开设有滑槽9，滑槽9内部均滑动连接有滑块10，滑块10的一端固定有限位插块12，滑块10和限位插块12均与滑槽9为滑动连接，滑块10靠近滑槽9的一侧均固定有弹簧11，弹簧11位于滑槽9内部；电位采集器1与连接组件的连接端均开设有插槽13，插槽13两侧的内部均开设有限位插孔14，限位插块12与限位插孔14为间隙配合；

综上可知，通过按压插头一8两侧的滑块10，将两侧的滑块10和限位插块12完全进入滑槽9内部，使插头一8能够插入插槽13内部与电位采集器1相连，在滑块10向滑槽9内部移动时会对弹簧11进行挤压，在插头一8插入后通过松开后，通过弹簧11的弹性变形推动滑块10与限位插块12进行复位，复位的限位插块12会插入限位插孔14内部完成对插头一8的限位，进而达到对插头一8固定的效果，保证线材受到拉扯时插头一8不会和电位采集器1出现分离的情况。

副接组件包括副接接头15、插头二16、u形固定架17和固定块18，副接接头15的一侧插接有插头二16，插头二16的两端均固定有固定块18，副接接头15靠近插头二16一侧的两端均固定有u形固定架17，u形固定架17内部均开设有卡槽，u形固定架17为弹性材质，固定块18远离插头二16的一端均开设有一斜面；插头二16靠近副接接头15的一侧固定有橡胶片19，插头二16远离副接接头15的一侧与导线四20、导线五21相连；

综上可知，通过插头二16两端固定块18开设的斜面，使得插头二16与副接接头15插接时，固定块18将副接接头15靠近插头二16一侧的两个u形固定架17向外进行挤压弯曲，在插头二16与副接接头15插接完成后，固定块18进入u形固定架17内部开设的卡槽内，从而使u形固定架17失去受力，再通过u形固定架17的材质特性进行复位，复位后的u形固定架17对固定块18进行限位，从而使插头二16与副接接头15无法分离完成卡接，在插头二16与副接接头15插接完成后，橡胶片19会位于插头二16和副接接头15之间的，通过橡胶片19对副接接头15和插头二16的缝隙进行阻挡，避免了土与水的处侵入。

请参阅图5和图6所示，为了避免参比电极6和极化试片7之间出现相互缠绕的情况，导线四20和导线五21的表面分别固定套接有固定套一22与固定套二23，固定套一22的表面栓接有连接板一24，连接板一24的底部设有与固定套二23栓接的连接板二25，连接板一24的内部螺纹连接有与连接板二25螺纹连接的连接螺丝26；让固定套一22和固定套二23可以进行分离，连接板一24靠近固定套二23的一侧不与固定套二23接触，连接板二25靠近固定套一22的一侧不与固定套一22接触。

请参阅图1和图2所示，用于显示采集的数据，电位采集器1顶部的表面固定安装有显示屏33；用于控制电位采集器1采集不同的数据，显示屏33的一侧设有若干个控制按键34，控制按键34位于电位采集器1的顶部。

请参阅图1和图7-图8所示，电位采集器1的上端还装配有一防护机构，防护机构用于遮挡显示屏33和控制按键34，避免在不操作时控制按键34被误触影响装置使用，也起到对显示屏33防护的效果。

防护机构包括阻挡板27、连接块31和滑轨32，电位采集器1的顶端滑动连接有阻挡板27，阻挡板27为透明材质，通过阻挡板27的材质特性使其在阻挡控制按键34的时候，不影响查看显示屏33显示的数据；阻挡板27的两侧均固定有用于与电位采集器1滑动连接的连接块31，电位采集器1的两侧均开设有滑轨32，连接块31的下端位于滑轨32内部，且连接块31与滑轨32为滑动连接；通过连接块31与滑轨32的结构配合，使得阻挡板27的滑动较为方便快捷；

防护机构还包括固定板28、第一磁性块29和第二磁性块30，固定板28远离连接组件的一端固定有固定板28，固定板28的内部固定有第一磁性块29，电位采集器1远离连接组件的一端且与第一磁性块29相对应的位置处固定有第二磁性块30，第一磁性块29和第二磁性块30为磁性连接，通过固定板28和阻挡板27的固定、第一磁性块29和第二磁性块30的磁性连接，使得阻挡板27在对控制按键34和显示屏33进行防护时，能够有效地避免阻挡板27发生移动，从而导致防护失效的现象发生。

本发明是通过以下步骤来实现的：

步骤一：钻井：在定向钻两侧钻分别钻制深井，深井深度至少等于定向钻最深处管道的埋深；

步骤二：放置极化试片：将极化试片放入定向钻两侧的深井，极化试片在深井中由地表至管道埋深的深度平均设置；

步骤三：电位采集：通过极化试片和电位采集器，先采集深井中不同深度的极化试片的电位信号得到深井中不同深度的电位信号，信号采集后，通过显示器进行显示；

步骤四：极化电位采集：采集深井中不同深度的电位信号得到其同等深处管道的极化电位信号，同时得到定向钻管道防腐层的破损点极化电位，信号采集后，通过显示器进行显示。

工作原理：在使用时，将导线一2、导线二3和导线三4通过连接组件与电位采集器1连接，将导线四20和导线五21通过副接组件与导线二3和导线三4连接，进而便达到了防导线脱落的目的；

在使用时，通过将阻挡板27向远离连接组件的方向进行移动，使阻挡板27阻挡的控制按键34暴露在外，即可通过控制按键34对电位采集器1进行操作，在不需要操作期间，将阻挡板27进行复位，对控制按键34进行阻挡，即达到对控制按键34阻挡的效果，有效避免了控制按键34被误触，导致装置的使用受到影响；通过第一磁性块29和第二磁性块30的磁性连接、固定板28与阻挡板27的固定，使阻挡板27在闭合期间，受到较小的受力时，保证其无法移动，从而减少了防护失效的现象发生；

将设备安装后，将参比电极6和极化试片7放入深井中，通过控制按键34调整电位采集器1需要采集的数据，通过极化试片7采集深井中的数据，极化试片7采集数据后，极化试片7将数据通过导线五21和导线三4输入电位采集器1，电位采集器1接收数据后，对数据进行分析，通过显示屏33显示，显示屏33显示数据后，电位采集器1会将数据储存并通过导线一2输入进计算机5的内部，计算机5接收到数据后会再次将数据进行显示和储存。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。