[發明專利]一種往復式摩擦磨損試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201610094033.6
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN107101901A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 汪云家;賈慶升;張雷;姜東;張中慧;劉曉玲;楊斌;鄭強;黃潤晶;于雪林;王慧莉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所37224
• 代理人: 董慶田

技術領域

本發明涉及油田用摩擦磨損試驗機，具體地說是一種往復式摩擦磨損試驗裝置及方法。

背景技術

隨著油田開發的進行，抽油桿的工作條件因受含水率、溫度、井斜等因素影響變得十分惡劣，由此引發的抽油桿與油管之間因偏磨而造成的磨損失效事故也大大增加。為滿足油田生產需要，各生產廠家分別從材料、表面處理和生產工藝入手，提出了一些降低桿管偏磨的措施以延長油井的免修期。但由于普通鋼桿本身的結構特點，尤其是抽油桿接箍偏磨導致的脫扣、斷裂及多級接箍活塞效應，使鋼桿存在一些難以克服的弱點。

為此，國內外將研究方向轉向了連續抽油桿，主要以鋼制連續桿、柔性連續桿和碳纖維復合材料連續桿等為主，但是目前對連續桿摩擦磨損性能方面的研究比較少。通過對國內外摩擦磨損試驗機調研認為：目前的摩擦磨損試驗裝置，雖然實現了往復運動條件下油井桿管偏磨情況的試驗模擬，但多采用偏心輪-拉桿、液壓-往復泵等工作形式，往復運動平穩性差，且運動行程控制精確度低。另外，現有的摩擦磨損試驗裝置均未能實現桿管工作環境的模擬，試驗結果準確度不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種往復式摩擦磨損試驗裝置及方法，以模擬抽油桿-油管摩擦副在油井的實際工況，準確評價管桿材料的耐磨性能，從而為偏磨井有針對性地采取防偏磨措施提供指導。。

為了達成上述目的，本發明采用了如下技術方案，一種往復式摩擦磨損試驗裝置，包括試驗箱、油管夾持部件、試件夾持部件、油管往復滑動系統、加載系統、摩擦力傳感器、介質循環系統、溫控系統，所述油管夾持部件、試件夾持部件均設置在試驗箱內，并且油管夾持部件、試件夾持部件分別夾持住油管和試件后，使試件壓在油管上；所述油管夾持部件與油管一起連接在油管往復滑動系統上，在試件夾持部件上作用有加載系統，在油管夾持部件上作用有摩擦力傳感器；所述介質循環系統與試驗箱連通，所述溫控系統安裝在試驗箱上，用以控制試驗介質溫度。

所述油管往復滑動系統包括導軌、滑動部件、齒輪、電機，所述導軌通過軸承及軸承座固定于試驗箱內腔底部，所述油管夾持部件底端固定有與導軌配合的滑動部件，所述電機通過傳動軸與齒輪相連，所述油管夾持部件上還固定有齒條，所述齒輪與油管夾 持部件通過齒條嚙合。

所述加載系統包括依次連接的氣泵、儲能罐、加壓部件，所述加壓部件加壓在試件夾持部件上，同時壓力傳感器也作用在試件夾持部件上。

所述介質循環系統包括上水泵、水箱，所述上水泵用于連通水箱和試驗箱內腔，在試驗箱的底部設置排水部件。

所述溫控系統包括相連接的熱傳感器、電加熱器，所述電加熱器位于試驗箱內部。

為了達成上述另一目的，本發明采用了如下技術方案，一種往復式摩擦磨損試驗裝置方法，介質循環系統向試驗箱內泵入介質，溫控系統控制介質溫度，模擬管桿工作的溫度環境，油管往復滑動系統帶動油管來回往復，加載系統在試件上加壓，通過壓力傳感器與摩擦傳感器讀取正壓力和摩擦力，計算出油管試件之間的摩擦系數和在設定摩擦長度內的磨損量，用于評定材料的摩擦性能。

相較于現有技術，本發明具有以下有益效果：

工作時，電機自動正反轉，帶動油管夾持部件沿導軌往復運動，使管桿之間產生相對運動；介質循環系統由上水泵、水箱、排水部件組成，實現介質在試驗箱的進入與排出，以模擬管桿工作的介質環境；溫控系統由熱傳感器、電加熱器組成，可實現試驗介質的恒溫控制，用以模擬管桿工作的溫度環境。本發明通過壓力傳感器與摩擦傳感器讀取正壓力和摩擦力，計算出管桿試件之間的摩擦系數和在設定摩擦長度內的磨損量，用于評定材料的摩擦性能。

1、實現了管桿試件摩擦磨損溫度、介質環境的準確模擬，更貼合油管和抽油桿往復運動的偏磨腐蝕工況，提高了試驗結果準確性；

2、電機自動換向，有效保證了往復運動的平穩性和行程控制的準確性，試驗結果精度高，能夠滿足摩擦磨損試驗結果定量評價要求。

3、能夠在同等試驗條件下對兩組試件進行耐磨對比試驗

附圖說明

圖1為本發明的一種往復式摩擦磨損試驗裝置的結構示意圖；

圖2為圖1的側視圖。

圖中：試驗箱1、油管夾持部件2、試件夾持部件3、導軌4、滑動部件5、加載系統6、摩擦力傳感器7、軸承8、介質循環系統9、齒輪10、傳動軸11、電機12、溫控系統13。

具體實施方式

有關本發明的詳細說明及技術內容，配合附圖說明如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本發明加以限制。