CN107830959A - 一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法 - Google Patents

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刘志刚
宋传智
裴峻峰
宋于鹏
时专泰
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Abstract

本发明公开的一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法，包括以下步骤：开启与铁钻工连接的液压控制系统，调节系统压力到指定值，使冲扣钳上钳牙板对准上模拟钻杆压力胶片的位置，再调节液压控制系统使铁钻工冲扣钳下钳夹紧下模拟钻杆，然后调节液压控制系统使铁钻工冲扣钳上钳夹紧上模拟钻杆，持续20s；调节液压控制系统，松开铁钻工冲扣钳上钳与冲扣钳下钳，取出上模拟钻杆的压力胶片，读取冲扣钳上钳牙板与模拟钻杆的接触应力值。该方法能够测试出压力胶片测试压力范围内的接触应力，同时通过测试的数据拟合出关系曲线，获得较大夹紧压力下的接触应力值，安装方便，测试简单。

Description

一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法
技术领域
本发明涉及石油钻采装备技术的技术领域，特别涉及一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法。
背景技术
铁钻工作为自动化钻井过程中冲卸扣钻具的重要工具，其操作模式极大的提高钻井作业的安全性，提高钻井作业的工作效率和减轻了钻井作业的劳动强度。铁钻工冲卸扣过程中，冲扣钳牙板会发生崩齿和磨损现象，钻杆也会被咬伤，在油田井口恶劣的工况下，钻具出现裂纹或者断裂；获得冲扣钳冲卸扣过程中牙板与钻杆的接触应力值，研究施加应力与接触应力的关系，对减少钻井风险、提高钻井效率有重大的意义。
目前都是通过有限元分析软件模拟铁钻工冲卸扣工作状态，获取铁钻工在极限位置下与钻杆的模拟接触应力，缺少试验的验证。因此，迫切需要一种能测量铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法。。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
本发明提供一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法，按照以下步骤实施：
试验前，将钻杆保持架固定在平整的试验台上；对应铁钻工类型选择相应的上模拟钻杆以及下模拟钻杆，将压力胶片固定在上模拟钻杆，并将上模拟钻杆以及下模拟钻杆连接成能够真实模拟实际工况时上下钻杆对接的立柱；
试验开始，开启与铁钻工连接的液压控制系统，调节系统压力到指定值，操作铁钻工调节铁钻工各个钳体总成的位置，使冲扣钳上钳牙板对准上模拟钻杆压力胶片的位置，再调节液压控制系统使铁钻工冲扣钳下钳夹紧下模拟钻杆，然后调节液压控制系统使铁钻工冲扣钳上钳夹紧上模拟钻杆，持续20s；调节液压控制系统，松开铁钻工冲扣钳上钳与冲扣钳下钳，取出上模拟钻杆的压力胶片，读取冲扣钳上钳牙板与模拟钻杆的接触应力值与接触面积等数据。同一压力值下重复三次试验，至少取五组数据，试验完成后生成实验报告，拟合五组数据，得到施加压力与接触应力值的关系曲线。
本发明的铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法，其特点还在于：
该方法采用的铁钻工冲扣钳牙板对钻杆的接触应力测试结构是，在试验台上分别安装钻杆保持架、固定座和铁钻工，固定座上安装需要试验的下模拟钻杆，上模拟钻杆固定压力胶片，钻杆保持架保持上模拟钻杆上端位置。
对于不同尺寸的钻杆，都可以将其安装在试验台固定座上，进行接触应力的测试。
本发明的有益效果是，能够测试出压力胶片测试压力范围内的接触应力，同时通过测试的数据拟合出关系曲线，获得较大夹紧压力下的接触应力值，安装方便，测试简单，并且适用于多种类型和规格铁钻工的接触应力测试装置。具体包括：
1)该发明可以根据试验要求进行3-1/2英寸到8-1/2英寸直径钻杆的夹紧压力的测试；
2)选用超高压力胶片HHS(测量范围130～300MPa)，能满足小夹紧液压力的测试；
3)设计合理，固定座固定下模拟钻杆，钻杆保持架保持上模拟钻杆的位置，使冲扣钳上下钳夹紧时，不发生位置变化，真实的模拟了实际钻井工作状态；
4)通过对几组测试数据的拟合分析，获取关系曲线，对铁钻工上卸扣分析有着重大意义。
附图说明
图1是本发明方法采用的铁钻工冲扣钳夹紧应力测试装置结构示意图；
图2是本发明方法的冲扣钳夹紧应力测试装置结构示意图。
图中，1、液压控制系统；2、铁钻工；3、钻杆保持架；4、上模拟钻杆；5、冲扣钳上钳；6、牙板；7、压力胶片；8、冲扣钳下钳；9、下模拟钻杆；10、固定座。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明进行进一步详细的说明。
参照图1、图2，本发明方法采用的铁钻工冲扣钳夹紧应力测试装置结构是，在实验台上分别安装铁钻工2和固定座10，固定座10上安装需要测试的下模拟钻杆9，与下模拟钻杆9连接的上模拟钻杆4接头位置固定压力胶片7，钻杆保持架3保持上模拟钻杆4的位置，冲扣钳上钳5牙板6对准上模拟钻杆4固定压力胶片7的位置，冲扣钳下钳8对准下模拟钻杆9接头位置，液压控制系统1与铁钻工2连接。
应力测试装置结构简单，压力胶片7固定在牙板6与上模拟钻杆4接触的位置，测试范围可以达到130Mpa至300MPa，夹紧时间持续20s，测试简单。
钻杆保持架3使上模拟钻杆4被冲扣钳上钳5夹紧时不倾斜，保持原来的位置。
下模拟钻杆9作为钻杆压力测试的重要支撑，其直径与上模拟钻杆5相同。
固定座10固定下模拟钻杆9，安装方便。
对测试的数据进行拟合，绘制夹紧力与接触应力的关系曲线。
铁钻工2实际工作时，其冲扣钳不受扭矩载荷，模拟钻杆受夹紧力的作用，在测试夹紧力时下模拟钻杆9与固定座10固定牢靠，使得铁钻工的冲扣钳下钳8夹紧下模拟钻杆9，以便上模拟钻杆4对中；操作铁钻工冲扣钳上钳5夹紧上模拟钻杆4，牙板6对准压力胶片7固定位置，通过采集的五组数据拟合夹紧力与接触应力的关系曲线。
本发明的测试方法，按照以下步骤实施：
试验前，将钻杆保持架3固定在平整的试验台上；对应铁钻工类型选择相应的上模拟钻杆4以及下模拟钻杆9，将压力胶片7固定在上模拟钻杆4，并将上模拟钻杆4以及下模拟钻杆9连接成能够真实模拟实际工况时上下钻杆对接的立柱；
试验开始，开启与铁钻工2连接的液压控制系统1，调节系统压力到指定值，操作铁钻工2调节铁钻工2各个钳体总成的位置，使冲扣钳上钳牙板6对准上模拟钻杆压力胶片7的位置，再调节液压控制系统1使铁钻工2冲扣钳下钳8夹紧下模拟钻杆9，然后调节液压控制系统1使铁钻工冲扣钳上钳5夹紧上模拟钻杆4，持续20s；调节液压控制系统1，松开铁钻工2冲扣钳上钳5与冲扣钳下钳8，取出上模拟钻杆4的压力胶片7，读取冲扣钳上钳牙板6与模拟钻杆的接触应力值与接触面积等数据。同一压力值下重复三次试验，至少取五组数据，试验完成后生成试验报告，拟合五组数据，得到施加压力与接触应力值的关系曲线。
本发明装置兼容性好，能满足多种规格钻杆的安装测试，既满足了铁钻工冲扣钳夹紧应力测试的需求，又真实的模拟了铁钻工夹紧钻杆的工况；该夹紧应力测试装置与测试方法极大的提高了铁钻工冲扣钳夹紧应力的范围和精度，为铁钻工冲扣钳结构设计与钳牙优化设计提供依据，对保证冲扣钳安全可靠有效工作具有重要的工程意义。
以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将钻杆保持架(3)固定在平整的试验台上，对应铁钻工(2)类型选择相应的上模拟钻杆(4)以及下模拟钻杆(9)，将压力胶片(7)固定在上模拟钻杆(4)，并将上模拟钻杆(4)以及下模拟钻杆(9)连接成能够真实模拟实际工况时上下钻杆对接的立柱；
S2、开启与铁钻工(2)连接的液压控制系统(1)，调节系统压力到指定值，操作铁钻工(2)调节铁钻工(2)各个钳体总成的位置，使冲扣钳上钳牙板(6)对准上模拟钻杆压力胶片(7)的位置，再调节液压控制系统(1)使铁钻工(2)冲扣钳下钳(8)夹紧下模拟钻杆(9)，然后调节液压控制系统(1)使铁钻工(2)冲扣钳上钳(5)夹紧上模拟钻杆(4)，持续20s；
S3、调节液压控制系统(1)，松开铁钻工(2)冲扣钳上钳(5)与冲扣钳下钳(8)，取出上模拟钻杆(4)的压力胶片(7)，读取冲扣钳上钳牙板(6)与模拟钻杆的接触应力值。
2.根据权利要求1所述的一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法，其特点在于，还包括以下步骤S4：通过所述液压控制系统(1)控制在同一压力下，循环所述S1-S3的操作2-3次。
3.根据权利要求2所述的一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法，其特点在于，还包括以下步骤S5：通过所述液压控制系统(1)控制在不同压力下，循环所述S1-S4的操作至少4次。
4.根据权利要求3所述的一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法，其特点在于，还包括以下步骤S6：通过对测得的冲扣钳上钳牙板(6)与模拟钻杆接触应力值的拟合，得到施加压力与接触应力值的关系曲线。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108756785A (zh) * 2018-07-26 2018-11-06 江苏如石机械股份有限公司 一种铁钻工的钳头摆动机构
CN110006572A (zh) * 2019-04-28 2019-07-12 常州大学 一种测量钻杆钳钳头牙板齿与钻杆接触处平均应力的方法和装置
CN112857641A (zh) * 2021-01-22 2021-05-28 四川宏华石油设备有限公司 用于铁钻工扭矩的测量组件和铁钻工扭矩的测量装置
CN113432768A (zh) * 2021-07-06 2021-09-24 西安石油大学 一种铁钻工及扭矩测控方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020054424A1 (en) * 1994-05-05 2002-05-09 Etalon, Inc. Photonic mems and structures
CN103335748A (zh) * 2013-06-21 2013-10-02 保定天威保变电气股份有限公司 压力测量胶片测量整体套装线圈压紧力的方法
CN104502006A (zh) * 2014-11-24 2015-04-08 宝鸡石油机械有限责任公司 一种铁钻工上、卸扣扭矩测试方法
CN104749095A (zh) * 2015-03-06 2015-07-01 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 基于轮胎与路面接触压力特性的路面抗滑性能评价方法
CN106709142A (zh) * 2016-11-18 2017-05-24 大连理工大学 一种获取螺栓连接结合面应力分布的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020054424A1 (en) * 1994-05-05 2002-05-09 Etalon, Inc. Photonic mems and structures
CN103335748A (zh) * 2013-06-21 2013-10-02 保定天威保变电气股份有限公司 压力测量胶片测量整体套装线圈压紧力的方法
CN104502006A (zh) * 2014-11-24 2015-04-08 宝鸡石油机械有限责任公司 一种铁钻工上、卸扣扭矩测试方法
CN104749095A (zh) * 2015-03-06 2015-07-01 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 基于轮胎与路面接触压力特性的路面抗滑性能评价方法
CN106709142A (zh) * 2016-11-18 2017-05-24 大连理工大学 一种获取螺栓连接结合面应力分布的方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108756785A (zh) * 2018-07-26 2018-11-06 江苏如石机械股份有限公司 一种铁钻工的钳头摆动机构
CN108756785B (zh) * 2018-07-26 2023-10-10 江苏如石机械股份有限公司 一种铁钻工的钳头摆动机构
CN110006572A (zh) * 2019-04-28 2019-07-12 常州大学 一种测量钻杆钳钳头牙板齿与钻杆接触处平均应力的方法和装置
CN110006572B (zh) * 2019-04-28 2020-12-01 常州大学 一种测量钻杆钳钳头牙板齿与钻杆接触处平均应力的方法和装置
CN112857641A (zh) * 2021-01-22 2021-05-28 四川宏华石油设备有限公司 用于铁钻工扭矩的测量组件和铁钻工扭矩的测量装置
CN113432768A (zh) * 2021-07-06 2021-09-24 西安石油大学 一种铁钻工及扭矩测控方法
CN113432768B (zh) * 2021-07-06 2022-11-04 西安石油大学 一种铁钻工及扭矩测控方法

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