CN103076231B - 移动式水压试验机油井管稳固装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动式水压试验机油井管稳固装置，包括基梁、承载梁、行走小车及控制系统，所述基梁与水压试验机的机架固定连接，基梁上设有推拉油缸，所述承载梁上设有耳座，所述推拉油缸的活塞杆与耳座相连接；所述承载梁的一侧设有接箍挡头，接箍挡头上设有与油井管相适配的半圆柱形槽，承载梁底部与行走小车固定连接；所述基梁与承载梁的中部分别开设有基梁凹槽及承载梁凹槽。本发明不但解决了油井管因轴向受力过大而失稳的问题，还解决了油井管轴向串动的问题，其结构简单，布局合理；能够简单快速地实现接箍挡头的更换；设备安全可靠，适用于各种管径油井管的水压试验。

Description

移动式水压试验机油井管稳固装置

技术领域

本发明涉及一种水压试验机的配套设备，具体涉及一种移动式水压试验机油井管稳固装置。

背景技术

随着世界范围内工农业生产与服务业的增长、运输业的发展和人民生活水平的提高，人类社会对石油天然气这类能源的市场需求日益扩大。目前石油勘探开发，特别是天然气开发对油管、套管需求量不断扩大。根据SY/T 6194 “套管和油管”的要求，石油用油、套管出厂、使用前必须通过静水压试验。由于深井、超深井、高压油井、天然气井的开发，对油井管的性能提出了更高的要求，对其管体的强度和螺纹连接的密封性能检验更加严格，试验压力均在50～70 MPa以上。随着高钢级、特殊扣油油井管的试验，石油油井管频频出现失稳、串动的情况，尤其是高钢级油管，情况更为严重。石油油井管失稳情况的突然发生，不但导致试压设备各部件遭到严重的损坏，生产无法继续，同时也给设备用户带来了经济损失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种能够解决油井管轴向失稳和串动，进而保证水压试验有效进行的移动式水压试验机油井管稳固装置。为此，本发明采用如下技术方案：

一种移动式水压试验机油井管稳固装置，包括基梁、承载梁、行走小车及控制系统，所述基梁与水压试验机的机架固定连接，基梁上设有推拉油缸，所述承载梁上设有耳座，所述推拉油缸的活塞杆与耳座相连接；所述承载梁的一侧设有接箍挡头，接箍挡头上设有与油井管相适配的半圆柱形槽，承载梁底部与行走小车固定连接；所述基梁与承载梁的中部分别开设有基梁凹槽及承载梁凹槽。

本发明稳固装置还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括支架，所述支架上设有夹紧油缸及固定夹头，所述夹紧油缸的活塞杆连接有活动夹头，支架与行走小车固定连接。

所述支架上还设有导向杆，所述活动夹头与导向杆活动连接。

所述推拉油缸为两个并对称地设置在基梁凹槽的两侧。

所述行走小车下方设有与行走小车的车轮相配合的导轨。

所述行走小车的车轮上方设有限位装置。

所述限位装置与导轨固定连接。

所述控制系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器及主控单元；所述第一电磁换向阀、第一压力继电器及第二压力继电器连接在推拉油缸的油路上，所述第二电磁换向阀、第三压力继电器、第四压力继电器连接在夹紧油缸的油路上；第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器均与主控单元相连接。

本发明提供的移动式水压试验机油井管稳固装置的作用在于，在油井管（本发明所述油井管主要指油管或套管）进行静水压试压时，用接箍挡头顶住油井管的接箍端面，卸掉高压水作用在接箍上的水压力，从而减小了油井管管体两端所受轴向力，使其小于油井管管体的临界力，解决了油井管因轴向受力过大而失稳的问题。同时，因油井管体两端压力趋于平衡进而消除了油井管的轴向串动，解决了高压密封圈因磨损而损坏的问题，提高了高压密封圈的使用寿命。此外，利用本发明的夹紧装置能够实现油井管的拔管操作，省去了原有的退管装置。本发明移动式水压试验机油井管稳固装置的特点在于：结构简单，布局合理；能够简单快速地实现接箍挡头的更换；设备安全可靠，适用于各种管径油井管的水压试验。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为图1的结构俯视图；

图3为图1的B-B向视图；

图4为图1的A-A向剖视图；

图5为本发明夹紧装置的结构示意图；

图6为本发明接箍挡头的结构剖视图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种移动式水压试验机油井管稳固装置，包括基梁2、承载梁4、行走小车6、夹紧装置及控制系统，其中，基梁2上设有推拉油缸9，承载梁4上设有耳座10，推拉油缸9的活塞杆与耳座10通过销轴连接，基梁2与水压试验机的机架1固定连接；承载梁4对应接箍17的一侧设有接箍挡头8，接箍挡头8上设有与油井管3相适配的半圆柱槽形19，接箍挡头8可根据不同管径的油井管3随时进行更换；承载梁4底部与行走小车6固定连接；基梁2与承载梁4的中部分别开设有用于油井管3通过的基梁凹槽15及承载梁凹槽16；半圆柱形槽19、基梁凹槽15及承载梁凹槽16的中心线均与水压试验机主机的纵向中心线重合。如图4所示，推拉油缸9为两个并对称地设在基梁凹槽15的两侧。如图1和图3所示，行走小车6下方设有与行走小车6的车轮相配合的导轨5；行走小车6的车轮上方还设有限位装置7，该限位装置7与导轨5固定连接。

如图2和图5所示，夹紧装置包括支架12，支架12上设有夹紧油缸11及固定夹头13，夹紧油缸11的活塞杆连接有活动夹头14，支架12的底部与行走小车6固定连接；支架12上设有两根用于对活动夹头14进行移动导向并平行设置的导向杆20，活动夹头14与导向杆20活动连接，活动夹头14可沿着导向杆20作直线移动。该夹紧装置同水压试验机的其它夹紧总成布置在同一条直线上，且其中心线与水压试验机主机的纵向中心线重合。

控制系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器及主控单元；第一电磁换向阀、第一压力继电器及第二压力继电器连接在推拉油缸9的油路上，第二电磁换向阀、第三压力继电器及第四压力继电器连接在夹紧油缸11的油路上；第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器均与主控单元相连接。具体地，第一压力继电器连接推拉油缸9的无杆腔，第二压力继电器连接推拉油缸9的有杆腔，第一电磁换向阀同时连接推拉油缸9的有杆腔和无杆腔；第三压力继电器连接夹紧油缸11的有杆腔，第四压力继电器连接夹紧油缸11的无杆腔，第二电磁换向阀同时连接夹紧油缸11的有杆腔和无杆腔。

本发明提供的移动式水压试验机油井管稳固装置的工作原理如下：

根据试压工况分析可知，油井管3管体所受轴向压力为管体端面和接箍端面所受的高压水压之和，油井管3失稳是由于管体两端承受的轴向压力超过管体的临界力所致（此处临界力是指压杆稳定意义上的临界力，油井管3在此问题中相当于一压杆），油井管3轴向串动则是由于油井管安装接箍17的一端压力大于另一端导致管体两端承受的轴向压力不平衡所致。如果在试压时对接箍17所受水压进行卸载或者说是进行平衡，即能减小油井管3所受的轴向压力并使其小于油井管3管体的临界力，这样就能保证管体在试压时不会因失稳而破坏设备以及管体本身。

在油井管3进行试压时，通过水压试验机移动密封装置将油井管3送入固定密封装置18并到位后，启动控制系统，控制系统的主控单元开始为第一电磁换向阀供电，第一电磁换向阀动作并向推拉油缸9的无杆腔供油，在推拉油缸9活塞杆的推动下，承载梁4开始向固定密封装置18移动同时带动行走小车6和夹紧装置一起移动，这时接箍挡头8通过半圆柱形凹槽19沿油井管3逐渐移近接箍17，直到接箍挡头8端面紧紧顶住接箍17的端面。当推拉油缸9无杆腔内的油压达到设定的压力值A时，连接推拉油缸9无杆腔的第一压力继电器向主控单元发出信号，主控单元控制第一电磁换向阀断电，第一电磁换向阀停止动作。在油井管3管体内压力上升的过程中，接箍17将其端面所受的水压传递给接箍挡头8，接箍挡头将该轴向水压通过承载梁4、推拉油缸9及基梁2最终传递给机架1来承载，且可知接箍挡头8同时向接箍17施加大小相同的反作用力，从而减小了管体两端所受轴向力，使其小于管体的临界力，保证了管体的稳定。同时，由于卸掉或者说是平衡了高压水作用在接箍17端面上的水压力，管体两端面所受压力趋于平衡，油井管3在试压过程中不会发生轴向串动，消除了接箍17与高压密封圈之间的磨擦，因而提高了高压密封圈的使用寿命。

在上述动作同时主控单元为第二电磁换向阀供电，第二电磁换向阀动作并向夹紧油缸11的有杆腔供油，夹紧液缸11拉动活动夹头14向固定夹头13靠拢进而将油井管3管体夹紧，且当夹紧液缸11有杆腔内的压力达到设定的压力值C时第三压力继电器向主控单元发出信号，主控单元控制第二电磁换向阀断电，第二电磁换向阀停止动作。此时即可通过夹紧装置对油井管3起到良好的夹紧稳固作用。此外，由于限位装置7的设置，行走小车6不会在竖向发生跳动，进而保证了油井管3在竖向不会发生偏移。

水压试验机卸压后，水压试验机的其它夹紧总成松开，待移动密封装置退回原位后，主控单元为第一电磁换向阀反向供电，电磁换向阀动作并向推拉油缸9的有杆腔供油，推拉油缸9拉动承载梁4离开固定密封装置18，承载梁4带动接箍挡头8、行走小车6以及夹紧装置一起离开固定密封装置18。当推拉油缸9的有杆腔达到设定的压力值B时，第二压力继电器发出信号，主控单元控制第一电磁换向阀断电，第一电磁换向阀停止动作。之后主控单元向第二电磁换向阀反向供电，第二电磁换向阀动作并向夹紧油缸11的无杆腔供油，夹紧液缸11推动活动夹头14离开油井管3管体，当夹紧油缸11无杆腔内的油压达到设定的压力值D时第四压力继电器向主控单元发出信号，主控单元控制第二电磁换向阀断电，第二电磁换向阀停止动作。上述压力值A、B、C、D可根据相应工作环境具体设定，此处不作限定。在本发明稳固装置退回过程中，由于夹紧装置一直未松开，油井管3被夹紧装置带出了固定密封装置18，夹紧装置此时起到了退管的作用，因而可以省去水压试验机主机的退管装置。至此，移动式水压试验机油井管稳固装置的整个稳固工作完成。

Claims (8)

1.一种移动式水压试验机油井管稳固装置，其特征在于，包括基梁（2）、承载梁（4）、行走小车（6）及控制系统，所述基梁（2）上设有推拉油缸（9），所述承载梁（4）上设有耳座（10），所述推拉油缸（9）的活塞杆与耳座（10）相连接；所述承载梁（4）的一侧设有接箍挡头（8），接箍挡头（8）上设有与油井管（3）相适配的半圆柱形槽（19），承载梁（4）底部与行走小车（6）固定连接；所述基梁（2）与承载梁（4）的中部分别开设有基梁凹槽（15）及承载梁凹槽（16）。

2.根据权利要求1所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置，其特征在于，还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括支架（12），所述支架（12）上设有夹紧油缸（11）及固定夹头（13），所述夹紧油缸（11）的活塞杆连接有活动夹头（14），支架（12）与行走小车（6）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置，其特征在于，所述支架（12）上还设有导向杆（20），所述活动夹头（14）与导向杆（20）活动连接。

4.根据权利要求3所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置，其特征在于，所述推拉油缸（9）为两个并对称地设置在基梁凹槽（15）的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置，其特征在于，所述行走小车（6）下方设有与行走小车（6）的车轮相配合的导轨（5）。

6.根据权利要求5所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置，其特征在于，所述行走小车（6）的车轮上方设有限位装置（7）。

7.根据权利要求6所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置，其特征在于，所述限位装置（7）与导轨（5）固定连接。

8.根据权利要求2～7所述的任意一种移动式水压试验机油井管稳固装置，其特征在于，所述控制系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器及主控单元；所述第一电磁换向阀、第一压力继电器及第二压力继电器连接在推拉油缸的油路上，所述第二电磁换向阀、第三压力继电器、第四压力继电器连接在夹紧油缸的油路上；第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器均与主控单元相连接。