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一体化测量钻杆的仪器

一体化测量钻杆的仪器

【摘要】:
钻杆在石油钻井中占有十分重要的地位。钻杆是一种尾部带有螺纹的钢管,用于连接钻机地表设备和 位于钻井底端钻磨设备或底孔装置。

钻杆在石油钻井中占有十分重要的地位。钻杆是一种尾部带有螺纹的钢管,用于连接钻机地表设备和 位于钻井底端钻磨设备或底孔装置。钻杆的用途是将钻探泥浆运送到钻头,并与钻头一起提高、降低或旋转底孔装置

某公司生产的钻杆

钻杆接头部位外径D1、D2尺寸范围φ80~φ220mm,测量精度要求±0.1mm。

钻杆接头部位长度L1、L2尺寸范围200~300 mm,精度要求±1 mm。

内螺纹外侧壁厚H,测量精度要求0.05 mm。

钻杆总长度L0尺寸范围约9600 mm,测量精度要求±1mm。

想要在生产过程中达到这样的标准就必须要使用测量仪器进行测量。

 

根据钻杆的测量部位和精度要求,我公司自主开发的光电测头测量钻杆的外径尺寸,并通过扫描外径值的变化测量钻杆的接头长度和总长度,同时采用进口二维激光测量传感器测量钻杆内螺纹处的壁厚。测量需要钻杆在专用的检测工装上进行,检测工装以及测头的布置形式见下图

 检测工装及测头布置图

2中钻杆放置在两个支座的托辊上(根据需要确定托辊是否转动),钻杆的上下料装置建议用户自行设计制造。钻杆的两端分别设置1套直径测头,内螺纹一侧再设置1个二维测头(二维激光测量传感器)用来测量壁厚尺寸。直径测头均安装在可沿钻杆轴向运动的滑台上,由伺服电机带动滚珠丝杠旋转驱动滑台移动。测量时直径测头扫描测量钻杆接头,通过钻杆接头直径变化量结合滑台的移动距离测量钻杆的总长度及接头长度,各特征尺寸的具体测量方法如下:

1)直径测头1测量接头直径D1。

2)通过直径测头1从钻杆外部开始移动扫描钻杆接头,根据外径尺寸特征点及滑台移动距离测量钻杆接头长度L1,同时与壁厚测头的Z轴方向结合测量钻杆总长度L0。

3)直径测头2测量接头直径D2。

4)通过直径测头2从钻杆外部开始移动扫描钻杆接头,根据外径尺寸特征点及滑台移动距离测量钻杆接头长度L2。

双镜筒测头测量原理图

套发射镜头分别发射出平行光射向2套接收镜头,通过接收镜头内的透镜使平行光束在光电转换元件CCD芯片上成像。当2束平行光内放入被测物时,在光电转换元件的像上就会出现阴影,设其宽度分别为L1、L2。经过对光电转换元件发出的电信号的处理和计算可以得出L1、L2所对应的尺寸A1、A2,A1加A2再加上两个镜头之间的净间距B即可得出被测物的尺寸D。