CN114183122A - 一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置，包括：成像模块、腐蚀深度测量模块、信号处理模块，各模块之间通过万向联轴器连接，各模块上都装有爬行装置；其中成像模块用于实时记录管道内壁情况，腐蚀深度测量模块用于测量管道内的凹坑深度，信号处理模块用于控制爬行装置的启停，还将成像模块、腐蚀深度测量模块记录的数据传递给远端的手持电脑。本发明可自动检测凹坑的深度并报警，以解决传统方法对缺陷无法准确定位和定量测量的问题。

Description

一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置及检测方法

技术领域

本发明属石油钻采设备检测装置，特别涉及到管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置及检测方法。

背景技术

随着国内高压管汇制造水平的提升，口径2寸至6寸，压力35MPa至175MPa的各种类型管汇已投入固井压裂作业中并取得了较好效果。在固井压裂施工过程中，随着砂液的冲蚀及酸性介质的腐蚀，管汇内部易形成凹坑，降低管汇剩余使用强度和剩余使用寿命，如果管汇剩余壁厚值小于使用壁厚极限推荐值，在使用过程中将出现爆裂事故，影响压裂作业施工进程，造成财产损失或者人员伤亡。对此，有必要开展高压管汇的定期检验，并评价管汇内壁腐蚀凹坑深度,预估管汇使用寿命及承压能力。

在实际检验过程中，特别是大通径管汇，长度可能达到十几米，一般是在管汇两端对内表面进行目视检测，从宏观角度观察内表面腐蚀情况。如果管汇中间部位内表面存在腐蚀凹坑，则较难定位并对缺陷定量测量，造成误判。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置及检测方法，可自动检测凹坑的深度并报警，以解决传统方法对缺陷无法准确定位和定量测量的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置，其特征在于：该装置包括：成像模块、腐蚀深度测量模块、信号处理模块，各模块之间通过万向联轴器连接，各模块上都装有爬行装置；其中成像模块用于实时记录管道内壁情况，腐蚀深度测量模块用于测量管道内的凹坑深度，信号处理模块用于控制爬行装置的启停，还将成像模块、腐蚀深度测量模块记录的数据传递给远端的手持电脑。

爬行装置包括滚轮、连接装置、弹簧，连接杆的一端与滚轮连接，另一端与各模块的主体框架连接，在连接杆和主体框架之间还连接有弹簧，保证滚轮贴紧管道内壁，滚轮自带驱动电机，为滚轮行走提供动力。

腐蚀深度测量模块包括主体框架一、支撑杆、弹簧、基准块、激光收发器，在主体框架圆周方向上均布有数个基准块，基准块的外表面为圆弧面，内表面有非通孔的支撑孔以及通孔的固定孔，支撑杆一端固定在主体框架一上，支撑杆上套有弹簧，支撑杆的另一端伸入支撑孔中并在孔底部留有空间；激光收发器的发射面为曲面，半径与基准块一致，安装在固定孔内，与基准块外表面完全贴合。

基准块的弧面直径比管汇内径要大，且基准块两端为倒圆角，便于基准块放入管汇之中；同时基准块越窄、数量越多，测量效果越精确。

全视角高清成像模块包括主体框架二、高清摄像头、防爆照明灯，高清摄像头及防爆照明灯组均固定在主体框架二上，用于实时记录管道内壁情况。

信号处理模块包括主体框架三、电池、信号盒，电池和信号盒安装在主体框架三上，电池为检测装置工作提供电能，信号盒用于控制爬行装置的行走、收集处理成像模块发送过来的视频信息和腐蚀深度测量模块发送过来的凹坑信息，并将信息实时无线传输至手持平板电脑。

该检测方法的具体操作步骤为：

（1）调试检测装置，使高清摄像头、防爆照明灯和激光收发器功能正常；

（2）在手持平板电脑上设置管汇内壁腐蚀凹坑极限值，数据通过无线方式传递给信号处理模块；

（3）将检测装置放入至管汇内，通过弹簧将各模块的爬行装置以及腐蚀深度测量模块的基准块紧贴在管汇内壁上；

（4）操作手持平板电脑，驱动爬行装置前进运动，成像模块将数据传递给手持平板电脑上，并实时显示管汇内壁视频、凹坑仿真形貌和深度值，根据图形分析管汇内壁腐蚀情况；

（5）当腐蚀深度测量模块检测到凹坑深度值超过极限值时，信号处理模块并把数据发送给手持平板电脑报警以进行提示。

本发明的优点是：

1、本专利通过将成像模块、腐蚀深度测量模块、信号处理模块集成为一个检测装置，并可以在管道内爬行，自动采集图像、自动检测深度，解决了传统宏观目视检测对管汇中间部位内壁凹坑缺陷无法准确定位和定量测量的问题。同时本发明中采用凹坑仿真形貌和深度值相结合的方式，实时显示管汇内壁凹坑情况，凹坑深度显示更直观；

2、降低检测人员劳动强度。采用检测装置自动检测，当检测到凹坑深度值超过极限值时，手持平板电脑报警以进行提示，避免了传统检测模式漏检的情况发生；

3、本发明的基准块与支撑杆为活动连接，通过弹簧的弹力固定，可以保证基准块与管道内壁之间紧密贴合；同时基准块直径比管道内径要大，既可以保证贴合度，又减小了爬行阻力。同时还可以增加基准块的数量，也就是增加激光收发器的数量，就可以提高检测结果的精确性。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置,包括成像模块1、腐蚀深度测量模块2、信号处理模块3及手持平板电脑，各模块之间采用万向联轴器4连接，各模块上都装有爬行装置；其中成像模块1用于实时记录管道内壁情况，腐蚀深度测量模块2用于测量管道内的凹坑深度，信号处理模块3用于控制爬行装置的启停，还可以将成像模块、腐蚀深度测量模块记录的数据传递给远端的手持电脑。

成像模块1包括：主体框架一11、爬行装置一12、高清摄像头13、防爆照明灯14，用于对管汇内表面宏观检查。爬行装置一12由滚轮121、连接装置122、弹簧123等组成，连接装置122的一端与滚轮121连接，另一端与主体框架11连接。弹簧123的一端固定在连接装置122相连，另一端与主体框架11固定。滚轮121自带驱动电机，驱动电机为滚轮121行走提供动力。工作时，在弹簧123的拉力作用下，滚轮121贴在管汇内壁，在圆周方向上均布。

腐蚀深度测量模块2包括：主体框架二21、支撑杆22、弹簧23、基准块24、激光收发器25、爬行装置二26组成。在主体框架21圆周方向上均布基准块24，基准块24长度100mm，长度方向中心线与管汇的轴线平行，基准块24的中间部位开非通孔的支撑孔和通孔的固定孔，支撑杆22的一端插至支撑孔内，另一端固定在主体框架21上。弹簧23套在支撑杆22上，一端固定在基准块24上，另一端固定在主体框架21上。基准块24与管汇内壁之间的贴合面为曲面，曲面直径与管汇内径一致。激光收发器25安装在固定孔内，其位置可调节，用螺帽固定在基准块上。激光收发器25的发射面为曲面，与基准块24贴合面重合。基准块24的弧面直径比管汇内径要大，且基准块两端为倒圆角，便于基准块放入管汇之中；同时基准块越窄、数量越多，测量效果越精确。通过弹簧23的作用，基准块可以紧贴管汇的内壁。测量凹坑深度时，激光收发器25发射激光，激光抵达凹坑底部后反射并被激光收发器25接收，通过信号处理模块3算出凹坑深度，在手持平板电脑上实时动态显示凹坑仿真形貌和深度值。爬行装置二26与主体框架二21连接，为腐蚀深度测量模块2运动提供支撑和动力。

信号处理模块3包括：主体框架三31、电池32、信号盒33及爬行装置三34。电池32和信号盒33安装在主体框架三31上，电池32为检测装置工作提供电能，信号盒33用于收集处理全视角高清成像模块1发送过来的视频信息和腐蚀深度测量模块2发送过来的凹坑信息，并将信息实时无线传输至手持平板电脑。

通过手持平板电脑控制检测装置前进、暂停或者后退运动，实时显示管汇内壁视频、凹坑仿真形貌和深度值。在手持平板电脑上设置管汇内壁腐蚀凹坑极限值，当检测到凹坑深度值超过极限值时，手持平板电脑报警以进行提示。

该检测方法的具体操作步骤为：

1、调试检测装置，使高清摄像头13、防爆照明灯14和激光收发器25功能正常；

2、在手持平板电脑上设置管汇内壁腐蚀凹坑极限值，数据通过无线方式传递给信号处理模块3；

3、将检测装置放入至管汇内，通过弹簧将各模块的爬行装置以及腐蚀深度测量模块的基准块24紧贴在管汇内壁上；

4、操作手持平板电脑，驱动爬行装置前进运动，成像模块1将数据传递给手持平板电脑上，并实时显示管汇内壁视频、凹坑仿真形貌和深度值，根据图形分析管汇内壁腐蚀情况；腐蚀深度测量模块2测量凹坑的深度数据并传递给信号处理模块3；

5、当腐蚀深度测量模块检测到凹坑深度值超过极限值时，信号处理模块3并把数据发送给手持平板电脑报警以进行提示。

Claims (7)

1.一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置，其特征在于：该装置包括：成像模块、腐蚀深度测量模块、信号处理模块，各模块之间通过万向联轴器连接，各模块上都装有爬行装置；其中成像模块用于实时记录管道内壁情况，腐蚀深度测量模块用于测量管道内的凹坑深度，信号处理模块用于控制爬行装置的启停，还将成像模块、腐蚀深度测量模块记录的数据传递给远端的手持电脑。

2.根据权利要求1所述的一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置，其特征在于：爬行装置包括滚轮、连接装置、弹簧，连接杆的一端与滚轮连接，另一端与各模块的主体框架连接，在连接杆和主体框架之间还连接有弹簧，保证滚轮贴紧管道内壁，滚轮自带驱动电机，为滚轮行走提供动力。

3.根据权利要求2所述的一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置，其特征在于：腐蚀深度测量模块包括主体框架一、支撑杆、弹簧、基准块、激光收发器，在主体框架圆周方向上均布有数个基准块，基准块的外表面为圆弧面，内表面有非通孔的支撑孔以及通孔的固定孔，支撑杆一端固定在主体框架一上，支撑杆上套有弹簧，支撑杆的另一端伸入支撑孔中并在孔底部留有空间；激光收发器的发射面为曲面，半径与基准块一致，安装在固定孔内，与基准块外表面完全贴合。

4.根据权利要求3所述的一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置，其特征在于：基准块的弧面直径比管汇内径要大，且基准块两端为倒圆角，便于基准块放入管汇之中；同时基准块越窄、数量越多，测量效果越精确。

5.根据权利要求3所述的一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置，其特征在于：全视角高清成像模块包括主体框架二、高清摄像头、防爆照明灯，高清摄像头及防爆照明灯组均固定在主体框架二上，用于实时记录管道内壁情况。

6.根据权利要求3所述的一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置，其特征在于：信号处理模块包括主体框架三、电池、信号盒，电池和信号盒安装在主体框架三上，电池为检测装置工作提供电能，信号盒用于控制爬行装置的行走、收集处理成像模块发送过来的视频信息和腐蚀深度测量模块发送过来的凹坑信息，并将信息实时无线传输至手持平板电脑。

7.利用上述任意一项权利所述的一种固井压裂管汇内壁腐蚀凹坑深度检测装置的检测方法，其特征在于：具体操作步骤为：

（1）调试检测装置，使高清摄像头、防爆照明灯和激光收发器功能正常；

（2）在手持平板电脑上设置管汇内壁腐蚀凹坑极限值，数据通过无线方式传递给信号处理模块；

（3）将检测装置放入至管汇内，通过弹簧将各模块的爬行装置以及腐蚀深度测量模块的基准块紧贴在管汇内壁上；

（4）操作手持平板电脑，驱动爬行装置前进运动，成像模块将数据传递给手持平板电脑上，并实时显示管汇内壁视频、凹坑仿真形貌和深度值，根据图形分析管汇内壁腐蚀情况；

（5）当腐蚀深度测量模块检测到凹坑深度值超过极限值时，信号处理模块并把数据发送给手持平板电脑报警以进行提示。

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