CN104502006B - 一种铁钻工上、卸扣扭矩测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁钻工上、卸扣扭矩测试方法，步骤包括：开启与铁钻工连接的液压控制机构，操作铁钻工以调节铁钻工各个钳体总成的位置，使铁钻工的背钳夹紧下模拟钻具，使铁钻工的夹紧钳或旋扣钳夹紧上模拟钻具，然后根据试验需要选择对夹紧钳进行扭矩测试或选择对旋扣钳进行扭矩测试；静态扭矩传感器实时将数据信号发送到数据采集机构，数据采集机构即可存储及显示处理好的扭矩值；试验时背钳夹紧下模拟钻具，转动夹紧钳得出的扭矩值即为铁钻工的夹紧钳扭矩值、转动旋扣钳得出的扭矩值即为铁钻工的旋扣钳扭矩值，即成。本发明的方法，能够精确测试出铁钻工工作时实际输出的上、卸扣扭矩值。
Description
技术领域
本发明属于石油钻采装备技术领域，涉及一种铁钻工上、卸扣扭矩测试方法。
背景技术
铁钻工作为自动化钻井过程中钻具上、卸扣的重要工具，其一键式自动化操作模式极大的提高了钻井作业的安全性、减轻了钻井作业的劳动强度。钻井过程中精确控制铁钻工的扭矩值极其重要，扭矩过大损伤钻具表面、降低钻具的使用寿命，扭矩偏小会导致钻具上扣不紧、卸不动扣，影响钻井效率。铁钻工有三个扭矩施加设备分别是背钳、夹紧钳以及旋扣钳，其中背钳起加紧作用，旋扣钳与夹紧钳起主动拧紧钻具的作用。
目前铁钻工显示的上、卸扣扭矩值是依据液压系统压力、油缸直径转换得来，由于液压管路接口多、压力损耗大，依据液压系统压力转换得出的扭矩值与实际扭矩值存在较大误差，无法精确反映铁钻工的实际输出扭矩值；因此，迫切需要一种能准确测试铁钻工各钳扭矩值的设备，以达到全面测试、校核铁钻工各钳扭矩值的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁钻工上、卸扣扭矩测试方法，解决了现有技术中依据液压系统压力转换得出的扭矩值与实际扭矩值存在较大误差，无法精确反映铁钻工的实际输出扭矩值的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种铁钻工上、卸扣扭矩测试方法，按照以下步骤实施：
试验前，根据结构不同将试验台架固定在平整的试验台上；对应铁钻工的钳口尺寸选择相应规格的上模拟钻具及下模拟钻具，将上模拟钻具及下模拟钻具连接成能够真实模拟实际工况时上下钻杆对接的立柱；将上模拟钻具及下模拟钻具分别与静态扭矩传感器及试验台安装孔连接牢靠；将静态扭矩传感器输出端连接到数据采集机构上；
试验开始，开启与铁钻工连接的液压控制机构，操作铁钻工以调节铁钻工各个钳体总成的位置，使铁钻工的背钳夹紧下模拟钻具，使铁钻工的夹紧钳或旋扣钳夹紧上模拟钻具，然后根据试验需要选择对夹紧钳进行扭矩测试或选择对旋扣钳进行扭矩测试；静态扭矩传感器实时将数据信号发送到数据采集机构，数据采集机构即可存储及显示处理好的扭矩值；试验时背钳夹紧下模拟钻具，转动夹紧钳得出的扭矩值即为铁钻工的夹紧钳扭矩值、转动旋扣钳得出的扭矩值即为铁钻工的旋扣钳扭矩值，试验完成后生成试验报告，即成。
本发明的铁钻工上、卸扣扭矩测试方法，其特点还在于：
该方法采用的铁钻工扭矩测试装置结构是，在试验台上分别安装有试验台架和固定座，固定座上安装需要进行试验的铁钻工，试验台架的上横梁下端面安装有静态扭矩传感器，静态扭矩传感器向下依次连接有上模拟钻具和下模拟钻具，下模拟钻具下端面安装在试验台底板的安装孔中，铁钻工与液压控制机构连接，静态扭矩传感器与数据采集机构信号连接。
对于伸缩式的铁钻工将其安装在试验台的固定座上，对于轨道式的铁钻工则将其放置在试验台的轨道上。
本发明的有益效果是，能够精确测试出铁钻工工作时实际输出的上、卸扣扭矩值，安装方便，操作简单，并且适用于多种型式和规格铁钻工的扭矩测试装置。具体包括：
1)该发明的试验台架空间大、兼容性好，既可用于伸缩式铁钻工的扭矩测试，又可用于轨道式铁钻工各钳体的扭矩测试。
2)可以根据试验要求进行2-7/8寸到9-3/4寸直径钻柱的上、卸扣扭矩测试；
3)选用高精度传感器，能够精确测量0-250000N.m的扭矩值，满足当前陆地钻井和海洋钻井所使用的绝大多数型号铁钻工上、卸扣输出扭矩值的测试。
4)设计合理，很好地克服了铁钻工旋扣钳、夹紧钳加载扭矩时形成的反扭矩，同时根据作用力与反作用力的关系也对背钳承受的反扭矩进行了测试。
附图说明
图1是本发明方法采用的铁钻工扭矩测试装置结构示意图；
图2是本发明方法试验台架的组成结构示意图。
图中，1.试验台架，2.静态扭矩传感器，3.上模拟钻具，4.下模拟钻具，5.固定座，6.铁钻工，7.液压控制机构，8.数据采集系。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1、图2，本发明方法采用的铁钻工扭矩测试装置结构是，在试验台上分别安装有试验台架1和固定座5，固定座5上安装需要进行试验的铁钻工6，试验台架1的上横梁下端面安装有静态扭矩传感器2，静态扭矩传感器2向下依次连接有上模拟钻具3和下模拟钻具4，下模拟钻具4下端面安装在试验台底板的安装孔中，铁钻工6与液压控制机构7连接，静态扭矩传感器2与数据采集机构8信号连接。
试验台架1结构简单、承载能力大，试验台上设置了固定座5和安装导轨、横梁上设置有连接法兰。该试验台能够兼容轨道式和伸缩臂式铁钻工各种规格的试验安装，架体牢固，能够为铁钻工扭矩测试提供足够的反扭矩。
静态扭矩传感器2选用大扭矩、高精度双法兰式型号，静态扭矩传感器2上部法兰通过螺栓组与试验台架1上横梁的连接法兰相连，静态扭矩传感器2下部法兰同样通过螺栓组与上模拟钻具3上部的连接法兰相连，该安装方式既满足了对铁钻工进行各种测试的需求，又真实的模拟了铁钻工正常工作时的钻柱扭转。
上模拟钻具3作为铁钻工输出扭矩的主要传递设备，测试时将铁钻工的输出扭矩传递到静态扭矩传感器2上。
下模拟钻具4作为铁钻工扭矩测试的重要支撑和平衡设备，其直径与上模拟钻具3相同。
铁钻工6实际工作时，其伸缩架并不承受扭矩载荷，上、卸扣的反扭矩由门架及背钳承受，在测试扭矩时下模拟钻具4与试验台固定牢靠，使得铁钻工的背钳夹紧下模拟钻具4，以便让背钳及门架来承受反扭矩值；操作铁钻工6利用液压动力使其旋扣钳或夹紧钳夹紧上模拟钻具3进行上、卸扣动作，上模拟钻具3与静态扭矩传感器2相连，通过数据采集机构8实现显示和记录输出扭矩值。
本发明的测试方法，按照以下步骤实施：
试验前，根据结构不同将试验台架1固定在平整的试验台上，即对于伸缩式的铁钻工6将其安装在试验台的固定座5上，对于轨道式的铁钻工6则将其放置在试验台的轨道上；
对应铁钻工6的钳口尺寸选择相应规格的上模拟钻具3及下模拟钻具4，将上模拟钻具3及下模拟钻具4连接成能够真实模拟实际工况时上下钻杆对接的立柱；
将上模拟钻具3及下模拟钻具4分别与静态扭矩传感器2及试验台安装孔连接牢靠；将静态扭矩传感器2输出端连接到数据采集机构8上；
试验开始，开启与铁钻工6连接的液压控制机构7，操作铁钻工6以调节铁钻工6各个钳体总成的位置，使铁钻工6的背钳夹紧下模拟钻具4，使铁钻工6的夹紧钳或旋扣钳夹紧上模拟钻具3，然后根据试验需要选择对夹紧钳进行扭矩测试或选择对旋扣钳进行扭矩测试；静态扭矩传感器2实时将数据信号发送到数据采集机构8，数据采集机构8即可存储及显示处理好的扭矩值；试验时背钳夹紧下模拟钻具4，转动夹紧钳得出的扭矩值即为铁钻工6的夹紧钳扭矩值、转动旋扣钳得出的扭矩值即为铁钻工的旋扣钳扭矩值，试验完成后生成试验报告，即成。
本发明装置兼容性好、能够满足轨道式和伸缩臂式铁钻工各种规格的试验安装；上置的大扭矩、高精度双法兰式静态扭矩传感器2通过螺栓组连接于试验台架上部，既满足了铁钻工各种测试的需求，又真实的模拟了铁钻工正常工作时的钻柱扭转；该扭矩测试装置极大的提高了铁钻工扭矩测试的范围和精度，为铁钻工总体结构设计、程序开发、钳牙优化、扭矩输出控制等的评价提供了准确、可靠的数据。
Claims (1)
1.一种铁钻工上、卸扣扭矩测试方法，其特征在于，利用一种铁钻工扭矩测试装置，其结构是，在试验台上分别安装有试验台架(1)和固定座(5)，固定座(5)上安装需要进行试验的铁钻工(6)，试验台架(1)的上横梁下端面安装有静态扭矩传感器(2)，静态扭矩传感器(2)向下依次连接有上模拟钻具(3)和下模拟钻具(4)，下模拟钻具(4)下端面安装在试验台底板的安装孔中，铁钻工(6)与液压控制机构(7)连接，静态扭矩传感器(2)与数据采集机构(8)信号连接；
利用上述的铁钻工扭矩测试装置，本方法按照以下步骤实施：
试验前，根据结构不同将试验台架(1)固定在平整的试验台上，即对于伸缩式的铁钻工(6)将其安装在试验台的固定座(5)上，对于轨道式的铁钻工(6)则将其放置在试验台的轨道上，
对应铁钻工(6)的钳口尺寸选择相应规格的上模拟钻具(3)及下模拟钻具(4)，将上模拟钻具(3)及下模拟钻具(4)连接成能够真实模拟实际工况时上下钻杆对接的立柱；
将上模拟钻具(3)及下模拟钻具(4)分别与静态扭矩传感器(2)及试验台安装孔连接牢靠；将静态扭矩传感器(2)输出端连接到数据采集机构(8)上；
试验开始，开启与铁钻工(6)连接的液压控制机构(7)，操作铁钻工(6)以调节铁钻工(6)各个钳体总成的位置，使铁钻工(6)的背钳夹紧下模拟钻具(4)，使铁钻工(6)的夹紧钳或旋扣钳夹紧上模拟钻具(3)，然后根据试验需要选择对夹紧钳进行扭矩测试或选择对旋扣钳进行扭矩测试；静态扭矩传感器(2)实时将数据信号发送到数据采集机构(8)，数据采集机构(8)即可存储及显示处理好的扭矩值；试验时背钳夹紧下模拟钻具(4)，转动夹紧钳得出的扭矩值即为铁钻工(6)的夹紧钳扭矩值、转动旋扣钳得出的扭矩值即为铁钻工的旋扣钳扭矩值，试验完成后生成试验报告，即成。
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