连续管超声波检测自动化探伤系统工艺论文.doc

连续管在线无损检测技术研究【摘要】 连续管已广泛应用于油井维修和钻井作业。在油田作业中,连续管被多次往复塑性弯曲造成低周疲劳损伤,这些损伤是累积性的,会最终导致连续管承压下降,某些情况下发生灾难性的失效。因此,下井之前对连续管的各种缺陷、壁厚减薄进行检测具有必要性和现实意义。本文以超声波检测理论为基础,通过对国内外连续管无损检测技术的分析,确定了连续管超声波检测系统的整体方案。通过计算,选取了超声波探头参数为：晶片直径6mm,工作频率5MHz,检测重复频率1000Hz,探头焦距30mm,探头偏心距5mm,耦合层深度15mm。设计了超声波耦合系统,耦合系统包含超声波水箱、水循环系统、超声波探头及其调节机构。在检测过程中,水作为耦合剂装满超声波水箱,水循环系统对超声波水箱实施补水和排水动作。在实际检测中,探头的位置往往需要调整才能达到更有利的检测条件。设计的超声波探头调节机构可对探头偏心距、耦合层深度进行调节,使得回波信号更清晰,检测灵敏度更高。设计了连续管缺陷位置检测装置,在检测水箱的入口压紧轮同轴上安装旋转光电编码器来检测连续管的位移,光电编码器获取的位移信息传输到计算机中。超声波探头发射超声波对连续管扫查,回波信号经超.更多还原【Abstract】 Coiled tubing has been widely used in workover and drilling operations. In oilfield applications, Coiled Tubing (CT) is subject to multiple reciprocating plastic bending which causes low cycle fatigue damage on the tubing. This damage is cumulative and leads to eventual failure-loss of pressure and in some cases catastrophic failure. It is so significant and necessity to detect such flaws and wall thinning in coiled tubing before the tubing runs into a well.Based on the ultrasonic testing theory.更多还原 【关键词】 连续管； 超声波检测； 自动化探伤； 系统工艺； 【Key words】 Coiled tubing； Ultrasonic testing； Automatic inspection； System technology； 摘要 3-4 Abstract 4-5 1 绪论 9-15 1.1 课题的背景和意义 9 1.2 无损检测的主要方法 9-12 1.2.1 目视检测技术 10 1.2.2 射线检测技术 10 1.2.3 超声波检测技术 10-11 1.2.4 涡流检测技术 11 1.2.5 漏磁检测技术 11-12 1.2.6 渗透检测技术 12 1.3 国内外石油连续管无损检测系统的研究现状 12-14 1.3.1 连续管漏磁检测系统 12-13 1.3.2 连续管涡流检测系统 13 1.3.3 连续管超声波检测系统 13-14 1.4 本文主要研究内容 14-15 2 连续管超声波检测相关理论 15-27 2.1 超声场的特征量 15 2.2 超声波的波型 15-16 2.3 超声波的界面效应 16-19 2.3.1 垂直入射到平界面的超声波 16-17 2.3.2 倾斜入射到平界面的超声波 17-19 2.4 超声波探伤原理 19-22 2.4.1 脉冲反射法 19-21 2.4.2 穿透法 21 2.4.3 共振法 21-22 2.5 超声波连续管尺寸测量原理 22-23 2.6 探头接触方式 23-24 2.7 超声波在传播中的衰减 24-26 2.8 本章小结 26-27 3 连续管检测系统方案分析 27-35 3.1 系统设计要求与技术指标 27-28 3.1.1 连续管无损检测系统的功能要求 27 3.1.2 主要技术指标 27-28 3.2 连续管主要缺陷形式 28-30 3.2.1 连续管横向缺陷 28 3.2.2 连续管纵向缺陷 28-29 3.2.3 连续管变形 29-30 3.3 检测系统方案分析 30-31 3.3.1 连续管漏磁检测技术分析 30 3.3.2 连续管涡流检测技术分析 30-31 3.3.3 连续管超声检测技术分析 31 3.4 检测系统总体方案设计 31-32 3.5 超声波检测工艺选择 32-34 3.6 本章小结 34-35 4 连续管在线检测系统设计 35-52 4.1 连续管在线检测系统总体实现 35-36 4.2 超声波探头的关键参数计算及设计 36-42 4.2.1 探头类型的选择 36 4.2.2 探头晶圆直径选择 36 4.2.3 探头偏心距的确定 36-38 4.2.4 超声探头工作频率的确定 38-39 4.2.5 超声脉冲重复频率的确定 39 4.2.6 探头数目的确定 39-41 4.2.7 耦合水程的确定 41 4.2.8 探头焦距的确定 41-42 4.3 超声波耦合系统 42-44 4.3.1 耦合剂的选取 42 4.3.2 超声波探头阵列 42-43 4.3.3 耦合液循环系统 43-44 4.4 机械装置设计 44-48 4.4.1 传动装置设计 44-45 4.4.2 机械压紧装置 45-46 4.4.3 连续管缺陷位置测量装置 46-47 4.4.4 探头调节机构的设计 47-48 4.5 超声波信号采集系统 48-49 4.6 辅助设备 49 4.6.1 报警器 49 4.6.2 喷标器 49 4.7 系统软件 49-50 4.7.1 系统软件需求分析 49-50 4.7.2 系统软件设计思想 50 4.8 本章小结 50-52 5 设计系统单探头试验分析 52-60 5.1 试验目的 52 5.2 试验平台 52-56 5.2.1 连续管试验件的制备 52-53 5.2.2 试验模型的制作 53-56 5.3 试验内容