一种气动循环式管道通径检测装置及管道通径的检测方法与流程

本发明属于石油钻采装备技术领域，涉及一种气动循环式管道通径检测装置，本发明还涉及一种管道通径的检测方法。

背景技术：

油管、套管的通径问题即其内径及直线度是否合格，长期影响着钻井工作的正常进行。油管、套管的通径不合格将使检测工具及胶塞卡在油管及套管中，不仅影响钻井工作效率，而且可能造成整口井的报废。因此，解决好钻井现场的油管、套管的通径问题已是迫在眉睫，亟需一种装置及作业方法将不符合标准的油管及套管在下井之前筛选出来。

目前，在钻井现场对油管、套管的通径检测通常采用人工和气动两种方式。人工通径方法是将标准通径规从管柱母扣端放入，在用风动绞车将管柱吊起上钻台的过程中，通径规在重力作用下从公扣端掉落，则证明管柱通径符合标准；这种做法存在以下缺点：1)人工作业效率低，大规格通径规较重，工作劳动强度大，并且通径规掉落过程中存在一定安全风险；2)在检测到不合格管柱后，需要将管柱重新拉回到地面，影响了整个作业效率，同时卡在管柱中的通径规还需要借助其他工具才能取出。气动法是在井场地面通过压缩空气将通径规从管柱一端吹到另一端，这种做法一端吹气，另一端不接收，不能循环作业，需要至少两人参与作业，故采用气动法检测油管、套管的通径，同样存在作业效率低、风险性高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种气动循环式管道通径检测装置，具有对于油管、套管自动循环通径的特点。

本发明的另一目的是提供一种管道通径的检测方法。

本发明所采用的一种技术方案是，一种气动循环式管道通径检测装置，包括底座，底座的两端分别固接有一个检测单元，每个检测单元均包括通径检测机构总成，通径检测机构总成均连接有通径规，两个检测单元之间的底座上设置有至少两个管柱定位架，底座上还设置有相互连接的气控阀组和控制器，检测单元分别与气控阀组和控制器相连，气控阀组还连接有一个气源口。

本发明的特点还在于：

通径检测机构总成包括通径检测机构支撑架，通径检测机构支撑架包括一个底盘，还包括至少两个支架，支架垂直设置在底盘上，底盘表面包裹有橡胶缓冲垫，底盘中心设置有空心电磁铁，空心电磁铁与控制器相连，空心电磁铁套设于导向杆，导向杆的一端连接有进气管线，另一端套设有通径规，进气管线的另一端与气控阀组相连。

每个检测单元还包括起升机构高度调节丝杠和起升机构，起升机构包括起升机构外筒和起升机构内筒，起升机构外筒和起升机构内筒呈滑动连接，起升机构内筒的外壁连接有滑车支撑座，滑车支撑座上设置有前后推移滑车，前后推移滑车上设置有通径检测机构总成，前后推移滑车远离管柱定位架的一端连接有前后推移气缸，前后推移气缸设置在连接板上，连接板的底部分别连接有起升机构和起升机构高度调节丝杠，起升机构高度调节丝杠和起升机构均垂直设置在底座上。

与空心电磁铁相接触的橡胶缓冲垫上设置有细微孔洞。

导向杆远离进气管线的一端呈锥形。

通径规的两端面分别设置有一个盲孔，通径规的两端分别嵌入钢制压板，通径规的中部设置有支撑环结构，钢制压板与支撑环的中心分别与通径规的中心对正。

滑车支撑座还连接滑车支撑座调平丝杠的一端，滑车支撑座调平丝杠的另一端设置在起升机构内筒的外壁。

起升机构内筒的外壁上还设置有起升机构标尺。

本发明所采用的另一种技术方案是，一种管道通径的检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤a、将管柱放置在管柱定位架上，调节底座两端通径检测机构总成的高度及水平位置，将底座一端的通径检测机构总成上的导向杆上套入通径规，使通径规的中心正对管柱的轴心；

步骤b、启动控制器，控制底座两端的推移气缸同时伸出，驱动底座两端的前后推移滑车沿着滑车支撑座移动，直至底座两端的通径检测机构总成分别与管柱的端面无缝接触，并使通径规进入管柱的一端；

步骤c、开启气控阀组，使导入通径规至管柱的通径检测机构总成上的进气管线通气，同时，启动导入通径规至管柱的通径检测机构总成上的空心电磁铁失电，底座另一端的通径检测机构总成上的空心电磁铁得电；

步骤d、在气压差的作用下，通径规从导向杆脱离被输送到管柱的另一端，在另一端空心电磁铁的磁力影响下，通径规自动挂入另一端的导向杆；

步骤e、控制底座两端的前后推移滑车沿着滑车支撑座远离管柱，直至回退到初始位置，通径规由另一端的导向杆带出，同时另一端的空心电磁铁失电。

本发明的特点还在于：

步骤c中的进气管线的通气时间不少于6秒。

本发明的有益效果是：本发明装置的结构简单、操作方便；本发明装置可实现自动循环通径作业，自动化程度高，提高了工作效率，也降低了工人劳动强度；本发明装置适用于各种陆地石油钻机。

附图说明

图1是本发明一种气动循环式管道通径检测装置的结构示意图；

图2是本发明一种气动循环式管道通径检测装置的通径检测机构总成的结构示意图；

图3是本发明一种气动循环式管道通径检测装置的通径检测机构总成的剖视图。

图中，1.底座，2.管柱定位架，3.气源口，4.气控阀组，5.控制器，6.滑车支撑座，7.滑车支撑座调平丝杠，8.起升机构高度调节丝杠，9.起升机构外筒，10.起升机构内筒，11.起升机构标尺，12.前后推移气缸，13.前后推移滑车，14.通径检测机构总成，14-1.空心电磁铁，14-2.导向杆，14-3.进气管线，14-4.橡胶缓冲垫，14-5.通径检测机构支撑架，15.通径规。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种气动循环式管道通径检测装置，如图1所示，包括底座1，底座1设置在钻井现场地面，为封闭结构；底座1两端分别设置有一个检测单元，每个检测单元均包括通径检测机构总成14，每个通径检测机构总成14均连接有一个通径规15，两个检测单元之间的底座1上至少设置有两个管柱定位架2，管柱定位架2呈v型槽结构，v型槽中上设置有踢出机构，可实现管柱的自动踢出，管柱定位架2上放置有管柱，底座1上还设置有相互连接的气控阀组4和控制器5，检测单元分别与气控阀组4和控制器5相连，气控阀组4还连接有一个气源口3，气源口3的另一端与井场气源相连，气控阀组4上设置有两个出气口，两个出气口分别与两个检测单元相连。

进一步的：

如图2～3所示，每个通径检测机构总成14均包括一个通径检测机构支撑架14-5，每个通径检测机构支撑架14-5均包括一个底盘，还包括至少两个支架，每个支架沿周向分布垂直设置在底盘上，底盘表面包裹有橡胶缓冲垫14-4，底盘中心设置有空心电磁铁14-1，空心电磁铁14-1通过电缆与控制器5相连，空心电磁铁14-1套设于导向杆14-2，导向杆14-2的一端连接有进气管线14-3，另一端呈锥形结构，并套设有通径规15，与空心电磁铁14-1相接触的橡胶缓冲垫14-4上设置有细微孔洞，进气管线14-3的另一端与气控阀组4上的一个出气口相连，通径规15的中心正对管柱的轴心，通径规15的两端面分别设置有一个盲孔，通径规15的两端分别嵌入钢制压板，通径规15的中部设置有支撑环结构，钢制压板与支撑环的中心分别与通径规15的中心对正；

进一步的：

如图1所示，每个检测单元还包括起升机构高度调节丝杠8和起升机构，起升机构包括起升机构外筒9和起升机构内筒10，起升机构外筒9和起升机构内筒10呈滑动连接，起升机构内筒10的外壁设置有起升机构标尺11，起升机构内筒10的外壁通过滑车支撑座调平丝杠7连接有滑车支撑座6，滑车支撑座6的另一端与起升机构内筒10的外壁相连，滑车支撑座6上设置有前后推移滑车13，前后推移滑车13上设置有通径检测机构总成14，前后推移滑车13远离管柱定位架2的一端连接有前后推移气缸12，前后推移气缸12设置在连接板上，连接板的底部分别与起升机构内筒10和起升机构高度调节丝杠8相连，起升机构高度调节丝杠8和起升机构均垂直设置在底座1上。

本发明一种气动循环式管道通径检测装置中主要部件的作用分别如下：

起升机构和和起升机构高度调节丝杠8：起升机构包括起升机构外筒9和起升机构内筒10，起升机构内筒10和起升机构外筒9可相对滑动，起升机构内筒10的外壁上固定有起升机构标尺11，通过调节起升机构高度调节丝杠8，可使起升机构内筒10相对于起升机构外筒9升高或降低，调节时以起升机构标尺11为基准，从而实现通径检测机构总成14在高度方向的调节，适应不同规格管柱的通径作业；

滑车支撑座调平丝杠7和滑车支撑座6：滑车支撑座调平丝杠7和滑车支撑座6的同端铰接在起升机构内筒10的外壁，在起升机构高度调节丝杠8的调节下，滑车支撑座调平丝杠7和滑车支撑座6可随起升机构内筒10共同起升或下降，滑车支撑座调平丝杠7可对滑车支撑座6进行调平，从而实现通径检测机构总成14的水平度调节，确保通径检测机构总成14的中心与管柱的中心保持一致；

前后推移气缸12：前后推移气缸12的缸筒端固定在起升机构内筒10，缸杆端铰接在前后推移滑车13的一端，通径检测机构总成14固定在前后推移滑车13上，在前后推移气缸12的作用下，前后推移滑车13和通径检测机构总成14整体可沿着滑车支撑座6的导轨前后移动；

管柱定位架2：管柱定位架2用于放置并定位管柱，是一种v型槽结构，可实现管柱的自动定位，管柱定位架2的v型槽中上设置有踢出机构，可实现管柱的自动踢出或引入动作，当一根管柱通径检测完毕后自动踢出，下一根管柱再引入到管柱定位架2上；

气源口3：气源口3的一端直接接井场气源，另一端与气控阀组4连接，气控阀组4分出两路气分别连接底座1两端的通径检测机构的进气管线15，为整个装置的动作提供动力；

通径规15：主体为非金属材料，两端为盲孔，钢制压板嵌入在通径规15主体的两端，在磁力作用下可实现通径规15套设在导向杆14-2上，通径规15的中间部位为支撑环结构，可使通径规15不偏不倚地挂入导向杆14-2；

通径检测机构总成14：导向杆14-2的锥形结构便于通径规15挂入时的导向，在控制器的作用下，空心电磁铁14-1间断地得电或失电，实现通径规15的自动挂入或脱离导向杆14-2，橡胶缓冲垫14-4与通径规15相接触的部位设置有孔隙，一方面缓冲通径规15自动挂入或脱离导向杆14-2时产生的冲击，另一方面可以保护管柱的密封端面，且设置有孔隙的部位还可作为排气的通道，在压强差的作用下实现管柱端面顶紧橡胶缓冲垫14-4后自动通径；

本发明还提供了一种管道通径的检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤a、将管柱定位在管柱定位架2上，调节底座1两端通径检测机构总成14的高度及水平位置，将底座1一端的通径检测机构总成14的导向杆14-2上套入通径规15，使通径规15的中心正对管柱的轴心；

步骤b、启动控制器，控制底座1两端的推移气缸12同时伸出，驱动底座1两端的前后推移滑车13沿着滑车支撑座6移动，直至底座1两端的通径检测机构总成14分别与管柱的端面无缝接触，并使通径规15进入管柱的一端；

步骤c、开启气控阀组4，使导入通径规15至管柱的通径检测机构总成14上的进气管线14-3通气，进气管线14-3的通气时间不少于6秒，同时，启动导入通径规至管柱的通径检测机构总成14上的空心电磁铁14-1失电，底座1另一端的通径检测机构总成14上的空心电磁铁14-1得电；

步骤d、在气压差的作用下，通径规15从导向杆14-2脱离被输送到管柱的另一端，在另一端空心电磁铁14-1的磁力影响下，通径规15自动挂入另一端的导向杆14-2；

步骤e、控制底座1两端的前后推移滑车13沿着滑车支撑座6远离管柱，直至回退到初始位置，通径规15由另一端的导向杆14-2带出，同时另一端的空心电磁铁14-1失电。

若通径规15从一端的导向杆14-2上穿过管柱到达另一端的导向杆14-2，并由另一端的通径检测机构总成14带出，则说明管柱的通径符合标准，检测合格；若通径规15在检测管柱通径的过程中卡在管柱的中，则说明管柱的通径不符合标准，检测不合格，此时从另一端的进气管线14-3反向吹气实现解卡后，将此管柱剔除；至此，完成一根管柱的通径作业，下一根管柱从另一端开始通径，以此类推循环作业，实现整个通径作业过程的自动化。

本发明一种气动循环式管道通径检测装置，其优点在于：

1)本发明装置采用遥控盒远程控制自动通径操作，避免了作业人员与管柱的直接接触，有效降低了作业劳动强度及作业风险；

2)本发明装置可实现两端循环作业，一端的检测单元进气将通径规15吹到另一端的检测单元中的导向杆14-2上，在另一端的检测单元中的空心电磁铁14-1的作用下，当另一端的通径检测机构总成14远离管柱时将通径规15带出，下一根管柱的通径检测可通过另一端的检测单元将通径规15吹到一端的检测单元中的导向杆14-2上，循环往复，自动化程度高，极大提高了工作效率；

3)在检测管柱通径的过程中，若管柱的通径不符合标准，通径规15卡在管柱中，可反向吹气将通径规15取出，不需要借助其他工具，方便简捷；

4)本发明装置采用井场的压缩空气作为动力源即可实现管柱的通径检测工作，投资成本低；

5)本发明装置是采用设定吹气时间来控制管柱的通径检测过程，减少了位检测传感器的使用，且装置简单，故障点少。