[发明专利]杆管磨损模拟试验机

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采过程中抽油杆包括接箍与油管之间磨损工况的试验机装置，特别涉及一种杆管磨损模拟试验机。

背景技术

石油抽油开采过程中，原油通过地面抽油机带动井下抽油杆和抽油泵在油管中进行上下运动而被抽到地面，在此抽油过程中抽油杆在油管中沿自己的轴心进行上下运动，由于井斜、抽油杆端部轴向力等因素的存在，因此存在着抽油杆与油管磨损或偏磨现象，严重时会影响油井的产量和寿命。2006年，中国专利局公布了一项专利号为200620133922.0的滑台式套管磨损试验机，为钻井过程中钻杆与套管的磨损试验提供了较好的实验手段，但其存在着如下的缺点或不足：①只对石油钻井过程中的钻杆和套管的磨损状况进行了模拟，由于钻井过程中的钻杆和套管间的运动基本上为旋转运动和上下运动的组合，与石油开采过程中抽油杆与油管间的往复运动和拉压运动大不相同；②不能用于模拟复杂介质情况下抽油杆与油管间的磨损状况；③不能改变循环介质的温度，从而对不同温度下的磨损进行测试；④一次试验只能对一对试样或材料进行试验；⑤现有磨损试验机只能用比例试样，而不能使用抽油杆（接箍）和油管原件进行实验，也不能对不同材料、不同静压力、不同介质和温度下试样间的磨擦系数、磨损量以及材料的磨擦性能进行研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种杆管磨损模拟试验机，采用机架上安装动力系统、夹持系统、介质系统、测试系统的组合结构，由电机带动动力系统运转，并驱动装有第一试样的第一试样夹持器沿滑动导杆运动，与安装在第二试样夹持器上的第二试样产生摩擦，所产生的应力由传感器检测，并传送到工控机进行处理，有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。

本发明所述的杆管磨损模拟试验机，包括动力系统、夹持系统、介质系统、测试系统及机架，机架上设有两层平台，上层为工作平台，下层为动力平台，所述动力系统、介质系统、测试系统安装于动力平台和工作平台上，所述夹持系统安装在工作平台上，其特征在于所述动力系统包括调速电机的传动轴上安装的偏心盘和变频器、摇杆轴上安装的摇杆和摇臂，摇臂通过连杆与偏心盘相连接、悬杆一端与摇杆轴相连接，另一端与所述夹持系统的滑动导杆相连接；所述夹持系统包括滑动导杆及其上安装的滑动套，滑动导杆的端部安装有支撑座和限位螺母，支撑座与工作平台相连接，滑动导杆上部安装的第一试样夹持器，第一试样夹持器上部、工作箱的侧壁上安装有第二试样夹持器，该第二试样夹持器上部顺次安装连接有加载轮、加载支架和加载缸，气路管线一端通过加载支架与加载缸相连通，另一端顺次与储能气缸和测试系统的正压力传感器相连接，供气阀一端与空压机相连接，另一端分别与调节器和储能气缸相连通；所述介质系统包括安装于工作平台上的工作箱及其上顺次安装连接的进液管、进液阀、供液泵、供液管和供液箱，该供液箱上安装有液位控制器，工作箱的侧壁上安装有加热器；所述测试系统包括安装于动力平台上的温度传感器、正压力传感器、摩擦力传感器和连接于介质系统的进液阀和供液泵之间的流量计。

其中，所述第一试样夹持器沿滑动导杆运动，其上至少安装有二对夹持块和固定螺钉，夹持至少二个试样。所述第二试样夹持器一端安装有调节螺钉，另一端安装有摩擦力传感器。所述第二试样夹持器至少有二个，通过调节加载缸上施加的气动压力，改变加载轮上的轴向力，以控制安装于第一试样夹持器上的第一试样与安装于第二试样夹持器上的第二试样间的接触压力。所述加载缸的心轴与加载轮相连接，以调节第一试样与第二试样之间的高度，使之达到最佳接触压力，该接触压力由正压力传感器测得。所述摇杆轴上安装有轴套，摇臂的另一端安装有连接套和螺母。所述液位控制器通过磨屑收集器与安装于工作平台上的过滤器相连接。所述温度传感器安装于工作箱的侧壁上，在线检测试验过程中循环介质的温度，正压力传感器安装于储能气缸侧下部，在线检测两试样摩擦面的接触压力。 所述测试系统的摩擦力传感器、温度传感器、正压力传感器和流量传感器，将采集获得的数据传送至安装在工作平台侧壁上的工控机，再由工控机处理分析后，打印出相应的实验结果或实验表格。

本发明与现有技术相比较具有如下优点：

1、可以很好地对不同静压力、不同尺寸、不同材料、不同温度、不同矿化度以及不同介质条件下的抽油杆/接箍与油管之间的磨擦系数、磨损量以及材料的磨擦性能进行系统研究；          

2、功能多，不仅能够实现两组试样、四种材料进行对比实验，同时还可由工控机自动控制，为抽油杆/接箍与油管之间磨损研究提供全新的手段，满足生产环境中复杂介质条件下的抽油杆/接箍与油管之间磨损试验的研究要求；