[發明專利]油井桿管側向力測試儀及測試方法

有效

• 申請號: 201710307414.2
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107063524B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 劉寶
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 44382 惠州創聯專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 韓淑英

本發明提供一種可進行油井桿管側向力測量的油井桿管側向力測試儀，包括密封護套、基體護套、用于測量抽油桿和油管之間側向力的側向力檢測部件、緊固部件，還包括與側向力檢測部件電連接的硬件電路系統，硬件電路系統接收處理側向力檢測部件發出的檢測信號并與上位機通訊。

技術領域

本發明涉及油桿機械采油領域，具體涉及一種油井桿管側向力測試儀及測試方法。

背景技術

在石油行業中，油桿機械采油是當前世界采油行業中應用最廣泛的技術。而在實際采油過程中，抽油桿進行上下往復的周期性運動時，抽油桿與油管內管壁之間產生擠壓摩擦，經常導致抽油桿與油管之間發生偏磨。這種偏磨問題不僅降低了抽油桿的強度，甚至會導致油桿斷裂、油管壁磨穿等故障。隨著我國大部分油田進入開發中后期，油井受原油含水量高、腐蝕液增加、井斜等諸多因素的影響，井下管桿偏磨現象越來越嚴重，導致管漏桿斷現象增加、修井率逐步上升、作業成本增加，從而使油田的生產經濟效益受到嚴重影響。目前，國內外針對防偏磨措施的研究大致有桿管結構材質優化、桿管涂防磨層、各類旋轉器或扶正器等，但由于對形成偏磨的具體力學參數不清晰，致使這些措施都未能從根本上解決偏磨問題。

發明內容

針對上述內容，本發明提供一種可進行油井桿管側向力測量的油井桿管側向力測試儀，包括密封護套、基體護套、用于測量抽油桿和油管之間側向力的側向力檢測部件、緊固部件，還包括與側向力檢測部件電連接的硬件電路系統，硬件電路系統接收處理側向力檢測部件發出的檢測信號并與上位機通訊；

基體護套為圓筒結構，包括分別與油管連接的細端和粗端；基體護套可連接于兩個油管之間，抽油桿可從基體護套中間穿過；

密封護套套在基體護套的細端外，密封護套與基體護套的細端之間設有二級O型圈密封，形成一放置硬件電路系統的環形密封空間；

側向力檢測部件設于基體護套的粗端內側，緊固部件安裝于基體護套的粗端上并對側向力檢測部件進行固定密封；

側向力檢測部件外壁中間區域內均勻分布有上下兩周互相平行的多個長方體側向力傳遞塊，側向力傳遞塊的側面粘貼電阻應變片，構成應力檢測點；當側向力傳遞塊受到抽油桿傳遞來的力發生形變時，其上的電阻應變片也隨之發生形變，引起電阻應變片阻值的變化；硬件電路系統與電阻應變片電連接，接收電阻應變片的阻值變化并計算出側向力。

優選的，基體護套的細端設有UPTBG外管螺紋與油管的內管螺紋連接；基體護套的粗端設有UPTBG內管螺紋與油管的外管螺紋連接。

優選的，所述基體護套的細端內徑尺寸大于油管尺寸，以保證側向力檢測部件與抽油桿之間的正常摩擦接觸。

優選的，側向力檢測部件內部中間位置設有9~10mm寬的環形區域,且側向力檢測部件的內環半徑小于兩端半徑，以保證側向力檢測部件與抽油桿的正常摩擦接觸。

進一步的，側向力檢測部件外壁中間區域內均勻分布有上下兩周互相平行的4個長方體側向力傳遞塊，相鄰兩個側向力傳遞塊的夾角為90°。

優選的，硬件電路系統包括信號檢測橋路、信號調理電路、主控制電路、數據存儲電路、串行通信電路以及電源電路；所述信號檢測橋路通過信號調理電路與主控電路連接，所述數據存儲電路與串行通信電路分別與主控制電路連接，所述電源電路與信號檢測橋路、信號調理電路、主控制電路、數據存儲電路、串行通信電路連接供電。

進一步的，所述信號檢測橋路采用半橋式連接，每個側向力傳遞塊的2個側面各貼1片電阻應變片，同一側向力傳遞塊上的2片應變片串聯連接，側向力檢測部件同方向上下2個側向力傳遞塊的應變片也串聯連接，共計4片電阻應變片串聯連接構成半橋式電路的一個橋臂，與相對方向上由另外4個串聯連接的電阻應變片組成的另一橋壁實現半橋式連接。

優選的，所述信號調理電路包括儀表放大器及設置于儀表放大器前端的差分RC濾波電路。