[实用新型]一种钻具外螺纹应力状况检测装置

说明书

本实用新型涉及一种钻具外螺纹应力状况检测装置，属于无损检测技术领域，主要用于检测石油钻具外螺纹应力状况，为钻具的评级提供依据。 

目前，钻具失效的一种主要表现是在连接螺纹部位断裂破坏，外螺纹接头的断裂裂纹常发生在从台肩算起第2个或第3个螺扣的根部。外螺纹部位成为钻具容易发生破坏的薄弱环节缘于其几何结构及螺纹根部的应力集中效应,使之在复合交变应力作用下容易萌生疲劳裂纹，并在循环应力和腐蚀介质作用下扩展，直至断裂。近年来，油田钻具接头内螺纹部位的疲劳断裂问题非常突出，钻具接头外螺纹断裂失效对钻井生产造成非常恶劣的影响，并带来巨大的经济损失。由于螺纹部位几何结构相对复杂，壁厚较大，现有的常规无损检测技术手段在早期诊断钻具接头外螺纹部位应力集中异常和微裂纹方面存在明显不足。已有的实践证明，现有的无损探伤技术（如涡流、超声、X射线等），对于检测已出现的宏观缺陷较为有效,但无法从疲劳损伤的根源（微观缺陷和应力集中区）上对钻具技术状态做出早期评定，预防钻具的意外损伤。 

磁记忆检测技术的基本原理是：铁磁性金属工件由于疲劳和蠕变产生的微裂纹会在缺陷处出现应力集中，由于铁磁性金属工件存在磁机械效应，故其表面上的磁场分布与工件应力载荷有一定的对应关系，因此可通过检测工件表面的磁场分布状况间接地对工件的缺陷和应力集中区进行诊断。 

磁记忆检测技术作为一种全新的无损检测技术，已经在国内外引起了高度重视，目前未见有基于磁记忆检测技术的钻具外螺纹检测装置成果发表。 

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种钻具外螺纹应力状况检测装置。针对现有的无损检测装置对钻具接头外螺纹微观缺陷和应力集中区检测上的不足，本实用新型的目的在于通过钻具外螺纹应力状况检测装置实现对外螺纹微观缺陷和应力集中区的检测，实现对钻具接头外螺纹应力状况的准确检测与评价。 

本实用新型提供一种钻具外螺纹应力状况检测装置，主要由钻具定位夹紧机构、传感器检测机构以及电机驱动机构组成； 

定位夹紧机构主要包括锁扣拉杆、锁扣扳手、右支撑环、锁扣座、锁扣、立杆、支撑环附件、左支撑环、调整弹簧和调节螺母，左支承环和右支撑环组成对开式支承环通过开口销和销轴连接，锁扣通过螺钉固定在左支承环上，锁扣扳手和锁扣拉杆通过锁扣销轴连接，左支承环开设螺纹调节孔，锁扣拉杆上加入调整弹簧和调节螺母，支撑环附件由螺钉固定在立杆上；锁扣小销轴连接锁扣座； 

传感器检测机构主要包括传感器壳、传感器安装环、L片簧、片簧盖片、小滑杆、直线轴承、调整圆盘、螺钉和限位盘，传感器壳通过轴销固定于传感器安装环上，L片簧的一端由螺钉固定于传感器安装环上，另一端由片簧盖片封盖于传感器壳下端的U型槽中，片簧盖片通过螺钉固定于传感器壳上，传感器安装环下端开台阶孔，孔内装直线轴承，小滑杆穿过该直线轴承，与调整圆盘和螺钉螺纹连接，小弹簧套在小滑杆上，调整圆盘下端通过紧定螺钉与步进电机连接，上端通过螺钉与限位盘连接；垫片 连接在小滑杆与螺钉之间; 

传感器检测机构主要包括传感器壳、传感器安装环、L片簧、片簧盖片、小滑杆、直线轴承、调整圆盘、螺钉和限位盘，传感器壳通过轴销固定于传感器安装环上，L片簧的一端由螺钉固定于传感器安装环上，另一端由片簧盖片封盖于传感器壳下端的U型槽中，片簧盖片通过螺钉固定于传感器壳上，传感器安装环下端开台阶孔，孔内装直线轴承，小滑杆穿过该直线轴承，与调整圆盘和螺钉螺纹连接，小弹簧套在小滑杆上，调整圆盘下端通过紧定螺钉与步进电机连接，上端通过螺钉与限位盘连接；垫片 连接在小滑杆与螺钉之间; 

电机驱动机构主要包括电机护套、步进电机、电机支撑环和立杆，步进电机装于电机护套内，与电机支撑环通过紧定螺钉连接，电机支撑环与立杆通过螺纹连接。 

为实现对不同型号钻具接头外螺纹检测需要，钻具外螺纹应力状况检测装置能够实现钻具变径夹紧及外螺纹变径检测要求。 

在装卡时，首先，掰开锁扣扳手，使支撑环处于打开状态，然后沿待测钻杆轴向套入支撑环，调节紧定螺栓，最后闭合锁扣扳手，完成装卡过程。为适应装卡不同管径钻杆的需要，特在支撑环的两侧开设螺纹调节孔。因现场不可避免地会出现各种振动，从而引起锁扣松动、支撑环打开，故在锁扣拉杆上加入调节弹簧，通过旋动调整螺母增加预紧力，保证装卡的稳定性。由于钻具接头螺纹应力集中大多发生在螺纹根部，因此待装置装卡固定好后，还需调节整个检测机构的高度。