CN107101901A - 一种往复式摩擦磨损试验装置及方法 - Google Patents

一种往复式摩擦磨损试验装置及方法 Download PDF

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黄润晶
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Abstract

本发明公开了一种往复式摩擦磨损试验装置及方法，其中包括试验箱、油管夹持部件、试件夹持部件、油管往复滑动系统、加载系统、摩擦力传感器、介质循环系统、温控系统，所述油管夹持部件、试件夹持部件均设置在试验箱内，并且油管夹持部件、试件夹持部件分别夹持住油管和试件后，使试件压在油管上；所述油管夹持部件与油管一起连接在油管往复滑动系统上，在试件夹持部件上作用有加载系统，在油管夹持部件上作用有摩擦力传感器；所述介质循环系统与试验箱连通，所述温控系统安装在试验箱上，用以控制试验介质温度。本发明以模拟抽油杆-油管摩擦副在油井的实际工况，准确评价管杆材料的耐磨性能，从而为偏磨井有针对性地采取防偏磨措施提供指导。

Description

一种往复式摩擦磨损试验装置及方法
技术领域
本发明涉及油田用摩擦磨损试验机，具体地说是一种往复式摩擦磨损试验装置及方法。
背景技术
随着油田开发的进行，抽油杆的工作条件因受含水率、温度、井斜等因素影响变得十分恶劣，由此引发的抽油杆与油管之间因偏磨而造成的磨损失效事故也大大增加。为满足油田生产需要，各生产厂家分别从材料、表面处理和生产工艺入手，提出了一些降低杆管偏磨的措施以延长油井的免修期。但由于普通钢杆本身的结构特点，尤其是抽油杆接箍偏磨导致的脱扣、断裂及多级接箍活塞效应，使钢杆存在一些难以克服的弱点。
为此，国内外将研究方向转向了连续抽油杆，主要以钢制连续杆、柔性连续杆和碳纤维复合材料连续杆等为主，但是目前对连续杆摩擦磨损性能方面的研究比较少。通过对国内外摩擦磨损试验机调研认为：目前的摩擦磨损试验装置，虽然实现了往复运动条件下油井杆管偏磨情况的试验模拟，但多采用偏心轮-拉杆、液压-往复泵等工作形式，往复运动平稳性差，且运动行程控制精确度低。另外，现有的摩擦磨损试验装置均未能实现杆管工作环境的模拟，试验结果准确度不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种往复式摩擦磨损试验装置及方法，以模拟抽油杆-油管摩擦副在油井的实际工况，准确评价管杆材料的耐磨性能，从而为偏磨井有针对性地采取防偏磨措施提供指导。。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种往复式摩擦磨损试验装置，包括试验箱、油管夹持部件、试件夹持部件、油管往复滑动系统、加载系统、摩擦力传感器、介质循环系统、温控系统，所述油管夹持部件、试件夹持部件均设置在试验箱内，并且油管夹持部件、试件夹持部件分别夹持住油管和试件后，使试件压在油管上；所述油管夹持部件与油管一起连接在油管往复滑动系统上，在试件夹持部件上作用有加载系统，在油管夹持部件上作用有摩擦力传感器；所述介质循环系统与试验箱连通，所述温控系统安装在试验箱上，用以控制试验介质温度。
所述油管往复滑动系统包括导轨、滑动部件、齿轮、电机，所述导轨通过轴承及轴承座固定于试验箱内腔底部，所述油管夹持部件底端固定有与导轨配合的滑动部件，所述电机通过传动轴与齿轮相连，所述油管夹持部件上还固定有齿条，所述齿轮与油管夹持部件通过齿条啮合。
所述加载系统包括依次连接的气泵、储能罐、加压部件，所述加压部件加压在试件夹持部件上，同时压力传感器也作用在试件夹持部件上。
所述介质循环系统包括上水泵、水箱，所述上水泵用于连通水箱和试验箱内腔，在试验箱的底部设置排水部件。
所述温控系统包括相连接的热传感器、电加热器，所述电加热器位于试验箱内部。
为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，一种往复式摩擦磨损试验装置方法，介质循环系统向试验箱内泵入介质，温控系统控制介质温度，模拟管杆工作的温度环境，油管往复滑动系统带动油管来回往复，加载系统在试件上加压，通过压力传感器与摩擦传感器读取正压力和摩擦力，计算出油管试件之间的摩擦系数和在设定摩擦长度内的磨损量，用于评定材料的摩擦性能。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
工作时，电机自动正反转，带动油管夹持部件沿导轨往复运动，使管杆之间产生相对运动；介质循环系统由上水泵、水箱、排水部件组成，实现介质在试验箱的进入与排出，以模拟管杆工作的介质环境；温控系统由热传感器、电加热器组成，可实现试验介质的恒温控制，用以模拟管杆工作的温度环境。本发明通过压力传感器与摩擦传感器读取正压力和摩擦力，计算出管杆试件之间的摩擦系数和在设定摩擦长度内的磨损量，用于评定材料的摩擦性能。
1、实现了管杆试件摩擦磨损温度、介质环境的准确模拟，更贴合油管和抽油杆往复运动的偏磨腐蚀工况，提高了试验结果准确性；
2、电机自动换向，有效保证了往复运动的平稳性和行程控制的准确性，试验结果精度高，能够满足摩擦磨损试验结果定量评价要求。
3、能够在同等试验条件下对两组试件进行耐磨对比试验
附图说明
图1为本发明的一种往复式摩擦磨损试验装置的结构示意图；
图2为图1的侧视图。
图中：试验箱1、油管夹持部件2、试件夹持部件3、导轨4、滑动部件5、加载系统6、摩擦力传感器7、轴承8、介质循环系统9、齿轮10、传动轴11、电机12、温控系统13。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
根据图1-2，一种往复式摩擦磨损试验装置，包括试验箱1、油管夹持部件2、试件夹持部件3、油管往复滑动系统、加载系统6、摩擦力传感器7、介质循环系统9、温控系统13，所述油管夹持部件、试件夹持部件均设置在试验箱1内，并且油管夹持部件、试件夹持部件分别夹持住油管和试件后，使试件压在油管上；所述油管夹持部件与油管一起连接在油管往复滑动系统上，在试件夹持部件上作用有加载系统6，在油管夹持部件上作用有摩擦力传感器7；所述介质循环系统与试验箱连通，所述温控系统13安装在试验箱上，用以控制试验介质温度。
油管往复滑动系统包括导轨4、滑动部件5、齿轮10、电机12，所述导轨通过轴承8及轴承座固定于试验箱内腔底部，所述油管夹持部件底端固定有与导轨配合的滑动部件，所述电机通过传动轴11与齿轮相连，所述油管夹持部件上还固定有齿条，所述齿轮与油管夹持部件通过齿条啮合。加载系统包括依次连接的气泵6-1、储能罐6-2、加压部件6-3，所述加压部件加压在试件夹持部件上，同时压力传感器6-4也作用在试件夹持部件上。
介质循环系统包括上水泵9-1、水箱9-2，所述上水泵用于连通水箱和试验箱内腔，在试验箱的底部设置排水部件9-3。温控系统包括相连接的热传感器13-1、电加热器13-2，所述电加热器位于试验箱内部。
导轨4通过轴承8固定于试验箱1底部，油管夹持部件2底端固定有与导轨4配合的滑动部件5。加载系统6由气泵6-1、储能罐6-2、加压部件6-3、压力传感器6-4组成，通过挤压试件夹持部件3改变试件对油管的正压力；电机12通过传动轴11与齿轮10相连，齿轮10与油管夹持部件2通过齿条啮合，工作时，电机12自动正反转，带动油管夹持部件2沿导轨4往复运动，从而使管杆之间产生相对运动；介质循环系统9由上水泵9-1、水箱9-2、排水部件9-3组成，实现介质在试验箱的进入与排出，以模拟管杆工作的介质环境；温控系统13由热传感器13-1、电加热器13-2组成，可实现试验介质的恒温控制，用以模拟管杆工作的温度环境。通过压力传感器6-4与摩擦传感器7读取正压力和摩擦力，计算出管杆试件之间的摩擦系数和在设定摩擦长度内的磨损量，用于评定材料的摩擦性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (6)

1.一种往复式摩擦磨损试验装置，其特征在于，包括试验箱、油管夹持部件、试件夹持部件、油管往复滑动系统、加载系统、摩擦力传感器、介质循环系统、温控系统，所述油管夹持部件、试件夹持部件均设置在试验箱内，并且油管夹持部件、试件夹持部件分别夹持住油管和试件后，使试件压在油管上；所述油管夹持部件与油管一起连接在油管往复滑动系统上，在试件夹持部件上作用有加载系统，在油管夹持部件上作用有摩擦力传感器；所述介质循环系统与试验箱连通，所述温控系统安装在试验箱上，用以控制试验介质温度。
2.根据权利要求1所述的一种往复式摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述油管往复滑动系统包括导轨、滑动部件、齿轮、电机，所述导轨通过轴承及轴承座固定于试验箱内腔底部，所述油管夹持部件底端固定有与导轨配合的滑动部件，所述电机通过传动轴与齿轮相连，所述油管夹持部件上还固定有齿条，所述齿轮与油管夹持部件通过齿条啮合。
3.根据权利要求1所述的一种往复式摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述加载系统包括依次连接的气泵、储能罐、加压部件，所述加压部件加压在试件夹持部件上，同时压力传感器也作用在试件夹持部件上。
4.根据权利要求1所述的一种往复式摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述介质循环系统包括上水泵、水箱，所述上水泵用于连通水箱和试验箱内腔，在试验箱的底部设置排水部件。
5.根据权利要求1所述的一种往复式摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述温控系统包括相连接的热传感器、电加热器，所述电加热器位于试验箱内部。
6.一种往复式摩擦磨损试验装置方法，其特征在于，介质循环系统向试验箱内泵入介质，温控系统控制介质温度，模拟管杆工作的温度环境，油管往复滑动系统带动油管来回往复，加载系统在试件上加压，通过压力传感器与摩擦传感器读取正压力和摩擦力，计算出油管试件之间的摩擦系数和在设定摩擦长度内的磨损量，用于评定材料的摩擦性能。
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