專利名稱：一種鉆桿內(nèi)窺鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是石油再生鉆桿經(jīng)過摩擦焊接后，焊區(qū)質(zhì)量檢查用的儀器。
在石油鉆探中，為了降低鉆井成本和解決油田鉆桿急需，各油田都采用優(yōu)質(zhì)、等效節(jié)能的摩擦焊接技術(shù)修復報廢鉆桿。目前檢測這些再生鉆桿經(jīng)摩擦焊后焊區(qū)質(zhì)量用的是超聲波探傷儀，在使用中發(fā)現(xiàn)內(nèi)孔殘留飛邊的沖切質(zhì)量直接影響超聲檢查的誤判率，造成很大的經(jīng)濟浪費，同時超聲探傷當焊區(qū)存在較微小的裂痕時，容易漏檢，使再生鉆桿存在有潛在隱患，鉆井作業(yè)往往會出現(xiàn)鉆桿斷裂事故；而且超聲探傷需在水中進行，對焊區(qū)質(zhì)量檢查十分不便。
本實用新型的目的在于設(shè)計一種鉆桿內(nèi)窺鏡，使之具有能直觀清晰地顯示出焊區(qū)全貌及內(nèi)孔殘留飛邊的沖切質(zhì)量，以解決上述存在問題。
本實用新型的特征在于它是由光源、反射鏡、物鏡組、場鏡、轉(zhuǎn)象鏡組、目鏡組、測量座、調(diào)焦螺桿、照像機接口、位置調(diào)節(jié)螺母、鎖緊旋鈕等組成，分為宏觀內(nèi)窺鏡和微觀內(nèi)窺鏡兩種。附


圖1為所設(shè)計的鉆桿內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2為宏觀鉆桿內(nèi)窺鏡光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，附圖3為微觀鉆桿內(nèi)窺鏡光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖中1為光源、2為物鏡組與轉(zhuǎn)像鏡組、3為測量座、4為調(diào)焦螺桿、5為照像機接口、6為目鏡組、7為鎖緊旋鈕、8為位置調(diào)節(jié)螺母、9為反射鏡、10為投影物鏡、11為場鏡、12為轉(zhuǎn)象鏡組、13為分劃板、14為目鏡。
本實用新型集攝影、計量和觀察于一體，其光學系統(tǒng)由反射鏡、物鏡組、場鏡、轉(zhuǎn)象鏡組和目鏡組組成。目鏡象面上的分劃板刻值可用于計量和觀察刀痕、缺口和裂紋等缺陷的大小及其走向。微觀內(nèi)窺鏡為小視場、大倍率(10倍)、大相對孔徑，在目鏡分劃板上可測量出大于0.017mm的庇病。宏觀內(nèi)窺鏡是大視場、小倍率(1.2倍)、大相對孔徑，可目視觀察焊區(qū)殘留飛邊的形貌。內(nèi)窺鏡采用三個均布的鹵燈及兩種空間布局的平面鏡使被測物場均勻照明，解決了較長時間工作的發(fā)熱問題，其亮度可調(diào)節(jié)。在鉆桿內(nèi)孔φ90mm的有限空間及焊區(qū)深為360－385mm的情況下，使得大的光學口徑(φ32mm)實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的多功能。采用螺旋付可使窺鏡前后移動，以滿足不同長度管接頭的測量；采用齒輪付可以進行象面的微調(diào)，以便清晰地觀察裂紋；采用滾動軸承付可實現(xiàn)焊區(qū)360°范圍的測量。內(nèi)窺鏡設(shè)計有像機接口，可用手拍像機記錄焊區(qū)殘留飛邊形貌及微小裂紋，以便記錄存檔。帶有錐管螺紋的測量座可方便地把窺鏡固定在待測的再生鉆桿上。窺鏡帶有電源插頭，以供光源用電。
本實用新型所設(shè)計的鉆桿內(nèi)窺鏡在使用過程中，首先將測量座旋在待測的再生鉆桿帶管接頭的端部，然后將窺鏡插入測量座內(nèi)，用背帽鎖緊，插上電源，使待測物場照明，調(diào)節(jié)位置調(diào)節(jié)螺母，使窺鏡處于合適的位置，再調(diào)節(jié)調(diào)焦螺桿，使目鏡分劃板上成象清晰，并從分劃板的格值讀出缺陷的大小及走向。為了檢測焊區(qū)圓周任一位置的缺陷可以使窺鏡整體旋轉(zhuǎn)360°，并用鎖緊旋鈕鎖定。需要照象時，可旋下目鏡，將像機接在像機接口上。
本實用新型在鉆桿無損檢測中與超聲波探傷儀相比，具有直觀、精度高、成本低、使用方便等特點。本實用新型通過定性、定量和定位檢測焊區(qū)刀痕、缺口及裂紋等缺陷，并參照鉆桿缺陷容限標準，確定所測鉆桿是否報廢或降級使用，從而有效地杜絕了因缺陷超標而產(chǎn)生鉆桿斷裂事故，避免了因打撈鉆桿或油井報廢所造成的巨大損失。通過本實用新型對鉆桿焊接質(zhì)量獲得的缺陷信息，運用斷裂力學相關(guān)理論計算，可對鉆桿缺陷的容限標準進行修訂，提高了鉆桿缺陷容限標準的科學性。本實用新型的應用，可提高油田鉆桿管理及決策水平。
實施例根據(jù)本實用新型的技術(shù)構(gòu)思，設(shè)計制造出兩組內(nèi)窺鏡。第一組宏觀內(nèi)窺鏡，其物鏡焦距f′＝17mm，放大率Γ＝－7.9X；場鏡焦距f′＝13.3mm，轉(zhuǎn)象鏡組焦距f′＝75mm，Γ＝－1X；目鏡焦距f′＝25mm，視場角2ω＝50°；雙反射鏡夾角為30°。
第二組微觀內(nèi)窺鏡，其投影物鏡焦距f′＝112mm，放大率Γ＝－1X；場鏡焦距f′＝30mm；轉(zhuǎn)象鏡組與目鏡組光學參數(shù)同第一組；為單反射鏡。
本實用新型在大慶油田使用，性能效果十分滿意，達到了預期的目的。
權(quán)利要求1.一種鉆桿內(nèi)窺鏡，本實用新型的特征在于其光學系統(tǒng)的構(gòu)成及排列次序為反射鏡、物鏡組、場鏡、轉(zhuǎn)象鏡組、目鏡組；在窺鏡頭部的反射鏡與物鏡組之間有光源；在轉(zhuǎn)象鏡組與目鏡組之間有分劃板，分劃板上有刻值；窺鏡采用調(diào)焦螺桿帶動齒輪付進行調(diào)焦；在窺鏡筒的外壁上套有位置調(diào)節(jié)螺母，組成螺旋付，可使窺鏡筒前后移動；在位置調(diào)節(jié)螺母的前端窺鏡筒與測量座之間有軸承付，可使窺鏡筒相對測量座轉(zhuǎn)動；在窺鏡筒的中部套有測量座，其端部能套在鉆桿上固定，其上有鎖緊旋鈕能卡在窺鏡筒上，防止窺鏡筒的轉(zhuǎn)動；在窺鏡筒上目鏡組與轉(zhuǎn)象鏡組之間的位置有照相機接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于當其光學系統(tǒng)為小視場、大倍率(如為10倍)、大相對孔徑、單反射鏡時，則成為微觀內(nèi)窺鏡；當其光學系統(tǒng)為大視場、小倍率(如為1.2倍)、大相對孔徑、雙反射鏡時，則成為宏觀內(nèi)窺鏡，雙反射鏡的夾角可為30°。
專利摘要一種鉆桿內(nèi)窺鏡，本實用新型的特點是由光源、反射鏡、物鏡組與倒象鏡組。測量座、調(diào)焦螺桿、相機接口、目鏡組、位置調(diào)節(jié)螺母、鎖緊旋鈕組成，可制作成宏觀內(nèi)窺鏡和微觀內(nèi)窺鏡兩種，其在石油鉆探中，可用于再生鉆桿經(jīng)摩擦焊后的焊區(qū)質(zhì)量檢測，能直觀清晰地顯示出焊區(qū)全貌及內(nèi)孔殘留飛邊的沖切質(zhì)量，微觀內(nèi)窺鏡放大倍數(shù)10倍，可檢測到0.017mm以上的微小裂痕。
文檔編號G02B23/10GK2112843SQ9022702
公開日1992年8月12日 申請日期1990年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月29日
發(fā)明者王志國, 段立宇, 豐善, 王淑巖, 劉金和 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所, 西北工業(yè)大學