[发明专利]一种外穿式旋转磁场井口抽油杆检测方法

说明书

本发明公开了一种外穿式旋转磁场井口抽油杆检测方法，包括：激励线圈产生的均匀的旋转磁场在试样表面感应出环形涡流，试样上任意角度的缺陷都可以对环形涡流产生扰动；检测线圈拾取全部由缺陷产生的轴向扰动信号；检测线圈产生的电压信号经电压放大器放大接到锁相放大器处理，输出缺陷信号的实部和虚部电压信号；采集到计算机采用LabVIEW程序将变化曲线在前面板实时的显示出来：将实部和虚部数据在MATLAB绘制出阻抗平面图，根据图像的角度判断缺陷的具体周向位置。本发明产生的旋转磁场更均匀且对各个方向的缺陷都敏感，可以拾取缺陷产生的所有轴向扰动信号，不受提离的影响，适配于不同外径的抽油杆，且通过后续的数据处理方法可以确定缺陷的精确位置。

技术领域

本发明属于涡流无损检测领域，涉及一种井口检测方法，特别涉及一种外穿式旋转磁场井口抽油杆检测方法。

背景技术

在石油工业中，目前有多种采油方式，其中机械采油最为重要，尤其是有杆泵，有杆抽油技术在我国石油开采中占有重要地位。因此，抽油杆是油井作业过程中的重要工具。在目前使用的抽油杆中有相当一部分工作五年以上，由于恶劣的工作条件和长期连续的重复性服役，使用过程中长期承受交变、振动及冲击等载荷的作用，抽油杆极易产生疲劳裂纹。又因为地面维护期间的检测技术、装备条件和维修保养措施的有限，带有严重缺陷的抽油杆继续下井工作，导致抽油杆断杆时有发生。因此，抽油杆的定量无损检测与评价，对减少抽油杆断杆和脱杆事故，降低采油成本具有十分重要的意义。

以材料电磁性能的变化作为判断依据，探测材料及构件实施缺陷并且测试其性能的一类检测方法被称为电磁检测。其基本原理是电磁学的理论。电磁检测包括涡流检测、漏磁检测、磁粉检测和微波检测等。

涡流检测是电磁检测中最常用的方式。我国从上个世纪六十年代开始研究涡流检测技术后，相继提出了多种新型涡流检测方法，包括涡流阻抗分析法、单频涡流检测技术、多频涡流检测技术、脉冲涡流检测技术和远场涡流检测技术等。其主要原理就是当载有交变电流的线圈靠近导体时，交变电流产生的交变磁场在导体表面感应出涡流。通过对线圈的优化设计，当导体表面无缺陷时，产生的涡流是均匀的，遇到缺陷时，缺陷使涡流发生畸变，由该涡流引发的磁场发生变化，进而影响原交变磁场，直接或者间接的测量磁场的变化，就能检测导体表面的缺陷。

在现有的抽油杆井口检测技术中，涡流检测技术的检测信号受提离效应的影响较大，普通的涡流检测探头对扫描机械控制要求很高，并且一般效率低，检测效果差，对操作人员有很高的要求。最重要的是，目前的井口检测技术大多都是采用的漏磁检测技术，只能检测垂直于涡流方向的缺陷，而且仅能对缺陷进行轴向的定位，却无法检测出缺陷的周向位置，抽油杆的接头处也无法检测。因此有必要提出一种可以解决上述问题的外穿式旋转磁场井口抽油杆检测方法，和传统的外穿式涡流检测线圈相比，旋转磁场在抽油杆表面产生环形涡流，因此对各个方向的缺陷都敏感，不受提离的影响，适配于不同外径的抽油杆，在遇到抽油杆接头时也可以检测，实现连续快速扫描，且通过后续的数据处理方法，可以确定缺陷的精确周向位置。

发明内容

本发明的目的就是针对以上问题，提供了一种外穿式旋转磁场抽油杆井口检测系统，可以用于井口抽油杆的外穿式旋转磁场检测方法，激励线圈可以产生更均匀的旋转磁场，对各个方向的缺陷都敏感，信号检测线圈可以拾取由缺陷产生的所有轴向扰动信号，不受提离的影响，适配于不同外径的抽油杆，且通过后续的数据处理方法，可以确定缺陷的精确位置。

提供了一种外穿式旋转磁场井口抽油杆检测系统，包括三相信号发生器、激励线圈、信号检测线圈、检测数据采集及处理环节，将三相信号接入到以一定角度均匀放置的激励线圈，产生旋转磁场，将信号检测线圈均匀缠绕于线圈固定装置上，整体固定于激励线圈中心，信号检测线圈通过BNC接到电压放大器，电压放大器放大和锁相放大器相接，锁相放大器接入到采集卡，最后与计算机连接。

所述激励线圈包括24个线圈相差15度均匀缠绕于铁芯上，激励线圈通过接线盒与外部三相信号发生器连接，底座位于外壳的底部，上部由顶端盖密封。