[发明专利]抽油杆涡流检测探头

说明书

本发明所涉及的抽油杆涡流检测探头属于涡流无损检测技术。

有杆泵抽油是当前原油生产中的重要装置，而抽油杆是这种装置的关键采油机件，用量很大。然而抽油杆在制造、运输、使用过程中，由于各种原因产生表面裂纹等表面缺陷，而引起抽油杆在油井下的断裂事故，造成经济损失。因此，对抽油杆表面裂纹的无损检测，是当前各油田迫切需要解决的一项技术。目前国外对抽油杆杆体表面裂纹的无损检测是采用以漏磁为基础的自动探伤装置，这种装置，对开裂很窄的裂纹灵敏度不高（而抽油杆表面裂纹一般都很窄），且磁敏元件易损坏，检测速度慢。国内，中国科学院金属研究所等单位同辽河油田共同研制的抽油杆杆体检测装置采用涡流探伤法的检测装置，这种装置能探测出深度不小于0.3mm的横向裂纹，但这种装置的探头是由三个绕有线圈的薄片形铁氧体磁芯横向或纵向并排而成的，只能以抽油杆转动、探头移动或探头转动，抽油杆移动的方式进行检测，其机械实现较困难，使用不够方便。

本发明的目的在于研制一种探头与抽油杆均不转动，探头只作直线运动，使用方便，效率高，易于推广应用的抽油杆杆体涡流检测探头。

本发明的抽油杆杆体涡流检测探头是采用园盘式组合结构探头，即将一组由磁芯及线圈组成的带有随动自动调节机构的探头组件，沿周向均匀分布的方式均匀地安装在可分、合的园盘结构探头架上，而构成园盘式组合结构探头。探头组件由两个相同的分别绕有线圈的扁平薄片磁芯组成的差动式探头，通过限位销子与探头安装架及随动自动调节机构构成一整体。差动式探头固定在探头安装架上，随动自动调节机构中的调节螺杆，其尾部套装螺旋压缩弹簧，其头部装入П形触块的对称位置的螺孔中，并通过П形触块插入探头安装架的两条形槽内滑动，且П形触块与被测工件接触的两端部各镶嵌耐磨材料，限位销子装在安装架尾部两侧对应位置孔中，且卡入调节螺杆的环形槽内。

本发明的各扁平薄片磁芯线圈是采用串、并联的差动式联接方法，将多探头的多信号变成单通道输出。即对于采用上、下两排探头组件构成的双层园盘式组合结构探头，是将上排两扁平薄片磁芯的各上片磁芯线圈和下排两扁平薄片磁芯的各上片磁芯线圈分别各自首尾相串联后，再并联成AC线段;而上排两扁平薄片磁芯的各下片磁芯线圈和下排两扁平薄片磁芯的各下片磁芯线圈分别各自首尾相串联后，再并联成BD线段，然后将AC线段与BD线段联成差动式的单通道输出;或者将上、下两排的两扁平薄片磁芯的各上片磁芯线圈和各下片磁芯线圈分别各自首尾串联成AC线段与BD线段，再将AC线段与BD线段联成差动式的单通道输出。对于采用一排探头组件的园盘式组合结构探头，则将两扁平薄片磁芯的各上片磁芯线圈与各下片磁芯线圈分别各自首尾串联成AC线段和BD线段，再将AC线段与BD线段联成差动式单通道输出线。

由于本发明是采用装有随抽油杆直径变化能径向灵活移动的随动自动调节机构的可分、合的园盘式组合结构探头，且各磁芯线圈以串、并联差动式的联接方法构成单通道输出，因而能实现抽油杆与探头均不转动，探头只作直线移动的，使用方便的，经济的，效率高的，便于推广应用的特点。

附图1.抽油杆形状示意图。

附图2.抽油杆杆体涡流检测的园盘式组合结构探头示意图。

附图3.磁芯线圈线路联接原理图。

由附图1可知，抽油杆分为杆体（1），过渡区（2）和端部（3）三个不同形状的部分，其中杆体（1）约8米长。

下面结合附图2叙述抽油杆杆体涡流检测的园盘式组合结构探头的一种实施例。它是采用双层探头组件的园盘式组合结构探头，即将8个探头组件分成两组，沿周向均布的方式分上、下两层（两排）均匀地装在由盖板（4）、底盘套（9）和底盘（10）所构成的可分、合的探头园盘架上。探头组件由两个完全相同的绕有线圈（1）的扁平薄片磁芯（2）组成的差动式探头通过限位销子（6）与探头安装架（3）以及随动自动调节机构构成一整体。差动式探头固定在探头安装架（3）上。随动自动调节机构由套有压缩弹簧（7）的调节螺杆（8）装入П形触块（5）对称位置的螺孔中，并通过П形触块（5）插入探头安装架（3）的两条形槽内。П形触块（5）与被测工件接触的两端都各镶嵌耐磨材料。限位销子（6）装在探头安装架（3）尾部两侧对应位置孔中，且同时卡入调节螺杆（8）的环形槽内。在检测抽油杆杆体的过程中，当可分、合的园盘式组合结构探头沿抽油杆杆体作轴向移动时，由于每个探头组件都装有随抽油杆直径变化能径向灵活移动的随动自动调节机构，可使每个探头与被测工件表面的距离保持恒定，避免园盘式组合结构探头在移动过程中因工件表面粗糙而产生振动引起众多的提离信号。