CN204286970U - 管杆摩擦磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管杆摩擦磨损试验装置，它包括：电机、传动机构、第一夹持机构以及往复机构。电机用于对管杆摩擦磨损试验装置提供动力；传动机构与电机相传动连接；第一夹持机构用于夹持第一对磨件；往复机构与传动机构相传动连接，往复机构上设置有用于夹持第二对磨件的第二夹持机构，往复机构具有至少一个在往复机构作往复运动过程中驱使第一对磨件与第二对磨件进行反复对磨的工作位置，第一夹持机构与第二夹持机构相对设置，以使得第一夹持机构与第二夹持机构在反复对磨过程中相平行接触。本实用新型的管杆摩擦磨损试验装置可验证极限条件下，即第一对磨件与第二对磨件平行接触对磨时，第一对磨件和第二对磨件的磨损情况。

Description

管杆摩擦磨损试验装置

技术领域

本实用新型涉及了石油开采技术领域，特别涉及一种管杆摩擦磨损试验装置。

背景技术

根据地理位置的需要，油田部署的油井部分为大位移定向井，其最大井斜69.5度，最大位移2991.3米。由于油井存在较大倾斜或者局部弯曲，使得抽油杆会在油管内部弯曲，这样就会导致油井内的油管和抽油杆在抽油时相互摩擦，进而导致油管和抽油杆磨损特别严重。每年因管杆磨损导致的抽油杆断脱、油管磨漏、铁屑卡死油井等占维护油井作业的70％左右，在管杆损耗的同时增加了作业费用和生产成本，缩短了油井的生产效率。因此需要针对管杆进行模拟井筒内摩擦的试验，验证抽油杆与油管的磨损情况，借此来分析评价相应管杆材料的性能。

例如中国专利ZL201220087301.9中提供了一种立式往复管杆磨损试验装置。它的密封壳体由支架固定，壳体外表面连接保温套，壳体内侧壁上设有夹持油管的油管夹手，油管上设有连接压力显示器的载荷传感器，壳体内设有连接温控仪的热电偶和加热盘管，温控仪与压力显示器均设在支架上。壳体内壁另一侧设有连接抽油杆夹手的滑轨，抽油杆穿过油管连接抽油杆夹手。设在支架上的高频往复机构的往复运动柱连接于滑轨顶部，加载机构固定在往复运动柱上。由固定密封壳体的支架、设在密封壳体内壁上的油管夹手和滑轨、与滑轨连接的抽油杆夹手和高频往复机构等组成，形成纵向往复运动模拟抽油杆在油管内的运动情况。

上述专利中介绍的立式往复管杆磨损试验装置虽然能在一定程度上模拟油井下的管杆摩擦磨损情况，但是油管和抽油杆在大斜度油井中的实际受力摩擦情况并不等同于其试验装置对抽油杆的加载力，譬如抽油杆在安装扶正器后，扶正器的位置将直接影响抽油杆受到的摩擦力位置。如果利用上述专利中的立式往复管杆磨损试验装置模拟油井下管杆的摩擦磨损情况，这样管杆受力结果的准确性将有待商榷。

实用新型内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种管杆摩擦磨损试验装置。这种管杆摩擦磨损试验装置可以验证在极限条件下，亦即抽油杆与油管完全平行对磨接触时，第一对磨件和第二对磨件的磨损情况。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于，它包括：电机，其用于对所述管杆摩擦磨损试验装置提供动力；传动机构，所述传动机构与所述电机相传动连接；第一夹持机构，其用于夹持第一对磨件；往复机构，所述往复机构与所述传动机构相传动连接，所述往复机构上设置有用于夹持第二对磨件的第二夹持机构，所述往复机构具有至少一个在所述往复机构作往复运动过程中驱使第一对磨件与所述第二对磨件进行反复对磨的工作位置，所述第一夹持机构与所述第二夹持机构相对设置，以使得所述第一夹持机构与所述第二夹持机构在反复对磨过程中相平行接触。

优选地，所述往复机构包括导轨，以及能沿所述导轨的长轴方向滑动的滑块，所述第二夹持机构设置在所述滑块上，所述传动机构与所述滑块相传动连接。

优选地，所述第一夹持机构包括滑动机构，所述滑动机构具有至少两个工作位置，所述滑动机构位于第一工作位置时，所述滑动机构上的所述第一对磨件与所述往复机构上的所述第二对磨件相接触；所述滑动机构位于第二工作位置时，所述滑动机构上的所述第一对磨件与所述往复机构上的所述第二对磨件相远离。

优选地，所述滑动机构设置在所述管杆摩擦磨损试验装置的框架上，所述滑动机构具有滑轮，所述滑轮分别与加载的重物以及用于夹持第一对磨件的托架相连接。

进一步地，所述传动机构包括与所述电机相连接的传力机构和与所述传力机构相固定连接的曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构与所述往复机构相固定连接。

更进一步地，所述传力机构包括带有中心轴的转盘，所述转盘外缘固定连接有第一齿轮副，所述电机的转轴外固定套设有第二齿轮副，所述第一齿轮副与所述第二齿轮副通过链条相连接。

具体地，所述曲柄连杆机构包括一端转动连接在所述转盘上的杆体，所述杆体的另一端与所述往复机构相转动连接。

另外，所述管杆摩擦磨损试验装置还包括用于存放液体介质的储液槽，在所述第一对磨件和所述第二对磨件对磨过程中所述储液槽用于将所述第一对磨件与所述第二对磨件浸在所述液体介质中。

优选的实施方式中，所述管杆摩擦磨损试验装置还包括用于测量所述第一对磨件和所述第二对磨件对磨次数的计数器，所述计数器与所述电机相电连，所述计数器具有传感探头，所述传感探头位于所述导轨的端部。

另一个优选的实施方式中，所述第二夹持机构具有至少两个，至少一个所述第二夹持机构上具有凸起，所述往复机构上具有与所述第二夹持机构的凸起相滑动配合的滑槽。

本实用新型的技术效果是：克服了现有技术中管杆在大斜度油井中的实际受力不等于试验装置对抽油杆加载力的情况，本实用新型可验证在极限条件下，即第一对磨件与第二对磨件平行接触对磨时，第一对磨件和第二对磨件的磨损情况。并且可以同时对两组或两组以上的对磨件进行对比摩擦试验，方便了对于具有相同作用力而结构和材料不同的试验对磨件之间的试验结果的对比。另外，本实用新型的管杆摩擦磨损试验装置可设定往复摩擦次数，在完成了规定摩擦次数的磨损试验后可自动停机。本实用新型具有结构简单、维护方便、易操作、安全可靠的特点。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1示出了本实用新型的管杆摩擦磨损试验装置的主视图；

图2示出了本实用新型管杆摩擦磨损试验装置的左视图；

图3示出了本实用新型管杆摩擦磨损试验装置第一夹持机构的左视图。

以上附图的附图标记：1、电机；11、转轴；111、第二齿轮副；2、传动机构；21、传力机构；211、转盘；212、第一齿轮副；213、链条；22、曲柄连杆机构；221、杆体；3、第一夹持机构；31、滑动机构；32、滑轮；33、托架；34、支撑杆；35、挂钩；4、往复机构；41、导轨；42、滑块；43、滑槽；5、第二夹持机构；51、凸起；6、框架；

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

如附图1和附图2所示，本实用新型提供了一种管杆摩擦磨损试验装置，它包括电机1、传动机构2、第一夹持机构3以及往复机构4。电机1用于对管杆摩擦磨损试验装置提供动力。传动机构2与电机1相传动连接。第一夹持机构3用于夹持第一对磨件(图中未示出)。往复机构4与传动机构2相传动连接，往复机构4上设置有用于夹持第二对磨件(图中未示出)的第二夹持机构5，往复机构4具有至少一个在往复机构4作往复运动过程中驱使第一对磨件与第二对磨件进行反复对磨的工作位置，第一夹持机构3与第二夹持机构5相对设置，以使得第一夹持机构3与第二夹持机构5在反复对磨过程中相平行接触。

具体地，电机1最好为变频电机。电机1的输入端与电源相连接，电机的输出端与传动机构2相传动连接。传动机构2用于把电机1的能量传递给往复机构4做往复动作。第一夹持机构3用于夹持第一对磨件。往复机构4上设置的第二夹持机构5用于夹持第二对磨件。第一对磨件与做往复运动的第二对磨件在对磨过程中平行接触反复对磨。

其中第一对磨件可以为油管，套管等；第二对磨件可以为抽油杆，扶正器等。

本实用新型的管杆摩擦磨损试验装置在进行试验过程中，首先启动电机1，电机1输出端的转轴11将通过传动机构2带动往复机构4做往复运动。这时，固连在往复机构4上的第二夹持机构5也将随着往复机构4的往复运动而做往复运动。第一夹持机构3夹持的第一对磨件与第二夹持机构5夹持的第二对磨件相平行接触后，第一对磨件保持不动，第二对磨件将随着第二夹持机构5的往复运动而与第一对磨件进行反复对磨。

本实用新型的管杆摩擦磨损试验装置与现有技术相比，第一对磨件与第二对磨件的对磨面是平行接触相互摩擦，而非现有技术中第一对磨件受力弯曲后与第二对磨件进行摩擦，因此，克服了现有技术中管杆在大斜度油井中的实际受力不等于试验装置对抽油杆加载力的情况，验证了在极限条件下第一对磨件和第二对磨件的接触面平行接触相互摩擦磨损的情况。

优选地，往复机构4包括导轨41，以及能沿导轨41的长轴方向滑动的滑块42，第二夹持机构5设置在滑块42上，传动机构2与滑块42相传动连接。其中，第二夹持机构5可以固连在滑块42上，随滑块42一起沿着导轨41的长轴方向往复滑动，使得第二对磨件与第一对磨件反复对磨。

另外，第一夹持机构3包括滑动机构31，滑动机构31具有至少两个工作位置，滑动机构31位于第一工作位置时，滑动机构31上的第一对磨件与往复机构4上的第二对磨件相接触；滑动机构31位于第二工作位置时，滑动机构31上的第一对磨件与往复机构4上的第二对磨件相远离。具体地，在需要第一对磨件与第二对磨件相互对磨时，第一夹持机构3的滑动机构31将带动第一对磨件逐渐靠近第二对磨件直至与第二对磨件相平行接触；在对磨完毕之后，滑动机构31将带动第一对磨件远离第二对磨件。

在优选的实施方式中，如附图3所示，滑动机构31设置在管杆摩擦磨损试验装置的框架6上，滑动机构31具有滑轮32，滑轮32分别与加载的重物以及用于夹持第一对磨件的托架33相连接。具体地，滑轮32具有轴，滑轮32能绕着轴转动，滑轮32的轴固定在管杆摩擦磨损试验装置的框架6上，滑轮32一端固连一支撑杆34，支撑杆34的前端具有挂钩35，挂钩35上可以吊起需要加载的重物，例如：具有一定重量的砝码等。滑轮32的另一端通过滑轮线固定连接夹持第二对磨件的托架33。第一对磨件与第二对磨件需要对磨时，在滑动机构31的挂钩35上加载一定重量的砝码，砝码将通过滑轮32带动夹持第一对磨件的托架33逐渐靠近第二对磨件，第一对磨件与第二对磨件平行接触后，第一对磨件保持不动，第二对磨件将做往复运动与第一对磨件相互对磨。当摩擦磨损试验结束后，卸载挂钩35上的砝码，第一对磨件将远离第二对磨件，即结束了试验。其中，第一对磨件与第二对磨件摩擦加载力的大小可以通过加载在滑动机构31挂钩35上的砝码进行调节。

另外，如附图1所示，传动机构2包括与电机1相连接的传力机构21和与传力机构21相固定连接的曲柄连杆机构22，曲柄连杆机构22与往复机构4相固定连接。具体地，传力机构21包括带有中心轴的转盘211，转盘211外缘固定连接有第一齿轮副212，电机1的转轴11外固定套设有第二齿轮副111，第一齿轮副212与第二齿轮副111通过链条213相连接。曲柄连杆机构22包括一端转动连接在转盘211上的杆体221，杆体221的另一端与往复机构4相转动连接。进一步地，电机1转轴11外的第二齿轮副111的截面积小于转盘211外的一齿轮副212的截面积。

需要第二对磨件做往复运动时，首先开启电机1，电机1将带动转轴11外的第二齿轮副111转动，第二齿轮副111通过链条213带动第一齿轮副212转动，这时转盘211随第一齿轮副212的转动而转动。连接在转盘211上的曲柄连杆机构22的杆体221将带动往复机构4做往复运动，第二对磨件随往复机构4的往复运动而相应做往复运动。

进一步地，管杆摩擦磨损试验装置还包括用于存放液体介质的储液槽(图中未示出)，在第一对磨件和第二对磨件对磨过程中储液槽用于将第一对磨件与第二对磨件浸在液体介质中。储液槽中存放的液体介质为采油或钻井过程中的钻井液，这样可以用来模拟井下钻井液对管杆的腐蚀情况。

在优选的实施方式中，管杆摩擦磨损试验装置还包括用于测量第一对磨件和第二对磨件对磨次数的计数器(图中未示出)，计数器与电机1相电连，计数器具有传感探头，传感探头位于导轨41的端部。具体地，传感计数器是与电机1相电连的电子计数器，计数器的传感探头最好为光感探头，其位于导轨41的端部，当往复机构4的滑块42运行至导轨41的尽头时，光感探头反馈光信号给电子计数器自动累加计数。电子计数器也可以预先设定摩擦试验的次数，在达到设定的次数后，计数器会自动反馈信号给电机1，电机1停止运行。

在另一优选的实施方式中，第二夹持机构5具有至少两个，至少一个第二夹持机构5上具有凸起51，往复机构4上具有与第二夹持机构5的凸起51相滑动配合的滑槽43。至少两个第二夹持机构5可以同时模拟至少两组管杆进行摩擦磨损试验，对相同条件下两组不同的管杆进行对比。第二夹持机构5上的凸起51和往复机构4上的滑槽43配合使用，可以根据第二对磨件的长度适当调节第二夹持机构5相应的夹持情况。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于，它包括：

电机，其用于对所述管杆摩擦磨损试验装置提供动力；

传动机构，所述传动机构与所述电机相传动连接；

第一夹持机构，其用于夹持第一对磨件；

往复机构，所述往复机构与所述传动机构相传动连接，所述往复机构上设置有用于夹持第二对磨件的第二夹持机构，所述往复机构具有至少一个在所述往复机构作往复运动过程中驱使第一对磨件与所述第二对磨件进行反复对磨的工作位置，所述第一夹持机构与所述第二夹持机构相对设置，以使得所述第一夹持机构与所述第二夹持机构在反复对磨过程中相平行接触。

2.根据权利要求1所述的管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述往复机构包括导轨，以及能沿所述导轨的长轴方向滑动的滑块，所述第二夹持机构设置在所述滑块上，所述传动机构与所述滑块相传动连接。

3.根据权利要求1所述的管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述第一夹持机构包括滑动机构，所述滑动机构具有至少两个工作位置，所述滑动机构位于第一工作位置时，所述滑动机构上的所述第一对磨件与所述往复机构上的所述第二对磨件相接触；所述滑动机构位于第二工作位置时，所述滑动机构上的所述第一对磨件与所述往复机构上的所述第二对磨件相远离。

4.根据权利要求3所述的管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述滑动机构设置在所述管杆摩擦磨损试验装置的框架上，所述滑动机构具有滑轮，所述滑轮分别与加载的重物以及用于夹持第一对磨件的托架相连接。

5.根据权利要求1所述的管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述传动机构包括与所述电机相连接的传力机构和与所述传力机构相固定连接的曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构与所述往复机构相固定连接。

6.根据权利要求5所述的管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述传力机构包括带有中心轴的转盘，所述转盘外缘固定连接有第一齿轮副，所述电机的转轴外固定套设有第二齿轮副，所述第一齿轮副与所述第二齿轮副通过链条相连接。

7.根据权利要求6所述的管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述曲柄连杆机构包括一端转动连接在所述转盘上的杆体，所述杆体的另一端与所述往复机构相转动连接。

8.根据权利要求1所述的管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述管杆摩擦磨损试验装置还包括用于存放液体介质的储液槽，在所述第一对磨件和所述第二对磨件对磨过程中所述储液槽用于将所述第一对磨件与所述第二对磨件浸在所述液体介质中。

9.根据权利要求2所述的管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述管杆摩擦磨损试验装置还包括用于测量所述第一对磨件和所述第二对磨件对磨次数的计数器，所述计数器与所述电机相电连，所述计数器具有传感探头，所述传感探头位于所述导轨的端部。

10.根据权利要求1所述的管杆摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述第二夹持机构具有至少两个，至少一个所述第二夹持机构上具有凸起，所述往复机构上具有与所述第二夹持机构的凸起相滑动配合的滑槽。