本發(fā)明涉及油田用摩擦磨損試驗機(jī)，具體地說是一種往復(fù)式摩擦磨損試驗裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著油田開發(fā)的進(jìn)行，抽油桿的工作條件因受含水率、溫度、井斜等因素影響變得十分惡劣，由此引發(fā)的抽油桿與油管之間因偏磨而造成的磨損失效事故也大大增加。為滿足油田生產(chǎn)需要，各生產(chǎn)廠家分別從材料、表面處理和生產(chǎn)工藝入手，提出了一些降低桿管偏磨的措施以延長油井的免修期。但由于普通鋼桿本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尤其是抽油桿接箍偏磨導(dǎo)致的脫扣、斷裂及多級接箍活塞效應(yīng)，使鋼桿存在一些難以克服的弱點(diǎn)。

為此，國內(nèi)外將研究方向轉(zhuǎn)向了連續(xù)抽油桿，主要以鋼制連續(xù)桿、柔性連續(xù)桿和碳纖維復(fù)合材料連續(xù)桿等為主，但是目前對連續(xù)桿摩擦磨損性能方面的研究比較少。通過對國內(nèi)外摩擦磨損試驗機(jī)調(diào)研認(rèn)為：目前的摩擦磨損試驗裝置，雖然實現(xiàn)了往復(fù)運(yùn)動條件下油井桿管偏磨情況的試驗?zāi)M，但多采用偏心輪-拉桿、液壓-往復(fù)泵等工作形式，往復(fù)運(yùn)動平穩(wěn)性差，且運(yùn)動行程控制精確度低。另外，現(xiàn)有的摩擦磨損試驗裝置均未能實現(xiàn)桿管工作環(huán)境的模擬，試驗結(jié)果準(zhǔn)確度不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種往復(fù)式摩擦磨損試驗裝置及方法，以模擬抽油桿-油管摩擦副在油井的實際工況，準(zhǔn)確評價管桿材料的耐磨性能，從而為偏磨井有針對性地采取防偏磨措施提供指導(dǎo)。。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種往復(fù)式摩擦磨損試驗裝置，包括試驗箱、油管夾持部件、試件夾持部件、油管往復(fù)滑動系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、摩擦力傳感器、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)，所述油管夾持部件、試件夾持部件均設(shè)置在試驗箱內(nèi)，并且油管夾持部件、試件夾持部件分別夾持住油管和試件后，使試件壓在油管上；所述油管夾持部件與油管一起連接在油管往復(fù)滑動系統(tǒng)上，在試件夾持部件上作用有加載系統(tǒng)，在油管夾持部件上作用有摩擦力傳感器；所述介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)與試驗箱連通，所述溫控系統(tǒng)安裝在試驗箱上，用以控制試驗介質(zhì)溫度。

所述油管往復(fù)滑動系統(tǒng)包括導(dǎo)軌、滑動部件、齒輪、電機(jī)，所述導(dǎo)軌通過軸承及軸承座固定于試驗箱內(nèi)腔底部，所述油管夾持部件底端固定有與導(dǎo)軌配合的滑動部件，所述電機(jī)通過傳動軸與齒輪相連，所述油管夾持部件上還固定有齒條，所述齒輪與油管夾 持部件通過齒條嚙合。

所述加載系統(tǒng)包括依次連接的氣泵、儲能罐、加壓部件，所述加壓部件加壓在試件夾持部件上，同時壓力傳感器也作用在試件夾持部件上。

所述介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括上水泵、水箱，所述上水泵用于連通水箱和試驗箱內(nèi)腔，在試驗箱的底部設(shè)置排水部件。

所述溫控系統(tǒng)包括相連接的熱傳感器、電加熱器，所述電加熱器位于試驗箱內(nèi)部。

為了達(dá)成上述另一目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種往復(fù)式摩擦磨損試驗裝置方法，介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)向試驗箱內(nèi)泵入介質(zhì)，溫控系統(tǒng)控制介質(zhì)溫度，模擬管桿工作的溫度環(huán)境，油管往復(fù)滑動系統(tǒng)帶動油管來回往復(fù)，加載系統(tǒng)在試件上加壓，通過壓力傳感器與摩擦傳感器讀取正壓力和摩擦力，計算出油管試件之間的摩擦系數(shù)和在設(shè)定摩擦長度內(nèi)的磨損量，用于評定材料的摩擦性能。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

工作時，電機(jī)自動正反轉(zhuǎn)，帶動油管夾持部件沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動，使管桿之間產(chǎn)生相對運(yùn)動；介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)由上水泵、水箱、排水部件組成，實現(xiàn)介質(zhì)在試驗箱的進(jìn)入與排出，以模擬管桿工作的介質(zhì)環(huán)境；溫控系統(tǒng)由熱傳感器、電加熱器組成，可實現(xiàn)試驗介質(zhì)的恒溫控制，用以模擬管桿工作的溫度環(huán)境。本發(fā)明通過壓力傳感器與摩擦傳感器讀取正壓力和摩擦力，計算出管桿試件之間的摩擦系數(shù)和在設(shè)定摩擦長度內(nèi)的磨損量，用于評定材料的摩擦性能。

1、實現(xiàn)了管桿試件摩擦磨損溫度、介質(zhì)環(huán)境的準(zhǔn)確模擬，更貼合油管和抽油桿往復(fù)運(yùn)動的偏磨腐蝕工況，提高了試驗結(jié)果準(zhǔn)確性；

2、電機(jī)自動換向，有效保證了往復(fù)運(yùn)動的平穩(wěn)性和行程控制的準(zhǔn)確性，試驗結(jié)果精度高，能夠滿足摩擦磨損試驗結(jié)果定量評價要求。

3、能夠在同等試驗條件下對兩組試件進(jìn)行耐磨對比試驗

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種往復(fù)式摩擦磨損試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的側(cè)視圖。

圖中：試驗箱1、油管夾持部件2、試件夾持部件3、導(dǎo)軌4、滑動部件5、加載系統(tǒng)6、摩擦力傳感器7、軸承8、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)9、齒輪10、傳動軸11、電機(jī)12、溫控系統(tǒng)13。

具體實施方式

有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，配合附圖說明如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

根據(jù)圖1-2，一種往復(fù)式摩擦磨損試驗裝置，包括試驗箱1、油管夾持部件2、試件夾持部件3、油管往復(fù)滑動系統(tǒng)、加載系統(tǒng)6、摩擦力傳感器7、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)9、溫控系統(tǒng)13，所述油管夾持部件、試件夾持部件均設(shè)置在試驗箱1內(nèi)，并且油管夾持部件、試件夾持部件分別夾持住油管和試件后，使試件壓在油管上；所述油管夾持部件與油管一起連接在油管往復(fù)滑動系統(tǒng)上，在試件夾持部件上作用有加載系統(tǒng)6，在油管夾持部件上作用有摩擦力傳感器7；所述介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)與試驗箱連通，所述溫控系統(tǒng)13安裝在試驗箱上，用以控制試驗介質(zhì)溫度。

油管往復(fù)滑動系統(tǒng)包括導(dǎo)軌4、滑動部件5、齒輪10、電機(jī)12，所述導(dǎo)軌通過軸承8及軸承座固定于試驗箱內(nèi)腔底部，所述油管夾持部件底端固定有與導(dǎo)軌配合的滑動部件，所述電機(jī)通過傳動軸11與齒輪相連，所述油管夾持部件上還固定有齒條，所述齒輪與油管夾持部件通過齒條嚙合。加載系統(tǒng)包括依次連接的氣泵6-1、儲能罐6-2、加壓部件6-3，所述加壓部件加壓在試件夾持部件上，同時壓力傳感器6-4也作用在試件夾持部件上。

介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括上水泵9-1、水箱9-2，所述上水泵用于連通水箱和試驗箱內(nèi)腔，在試驗箱的底部設(shè)置排水部件9-3。溫控系統(tǒng)包括相連接的熱傳感器13-1、電加熱器13-2，所述電加熱器位于試驗箱內(nèi)部。

導(dǎo)軌4通過軸承8固定于試驗箱1底部，油管夾持部件2底端固定有與導(dǎo)軌4配合的滑動部件5。加載系統(tǒng)6由氣泵6-1、儲能罐6-2、加壓部件6-3、壓力傳感器6-4組成，通過擠壓試件夾持部件3改變試件對油管的正壓力；電機(jī)12通過傳動軸11與齒輪10相連，齒輪10與油管夾持部件2通過齒條嚙合，工作時，電機(jī)12自動正反轉(zhuǎn)，帶動油管夾持部件2沿導(dǎo)軌4往復(fù)運(yùn)動，從而使管桿之間產(chǎn)生相對運(yùn)動；介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)9由上水泵9-1、水箱9-2、排水部件9-3組成，實現(xiàn)介質(zhì)在試驗箱的進(jìn)入與排出，以模擬管桿工作的介質(zhì)環(huán)境；溫控系統(tǒng)13由熱傳感器13-1、電加熱器13-2組成，可實現(xiàn)試驗介質(zhì)的恒溫控制，用以模擬管桿工作的溫度環(huán)境。通過壓力傳感器6-4與摩擦傳感器7讀取正壓力和摩擦力，計算出管桿試件之間的摩擦系數(shù)和在設(shè)定摩擦長度內(nèi)的磨損量，用于評定材料的摩擦性能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，非用以限定本發(fā)明的專利范圍，其他運(yùn)用本發(fā)明的專利精神的等效變化，均應(yīng)俱屬本發(fā)明的專利范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種往復(fù)式摩擦磨損試驗裝置及方法，其中包括試驗箱、油管夾持部件、試件夾持部件、油管往復(fù)滑動系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、摩擦力傳感器、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)，所述油管夾持部件、試件夾持部件均設(shè)置在試驗箱內(nèi)，并且油管夾持部件、試件夾持部件分別夾持住油管和試件后，使試件壓在油管上；所述油管夾持部件與油管一起連接在油管往復(fù)滑動系統(tǒng)上，在試件夾持部件上作用有加載系統(tǒng)，在油管夾持部件上作用有摩擦力傳感器；所述介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)與試驗箱連通，所述溫控系統(tǒng)安裝在試驗箱上，用以控制試驗介質(zhì)溫度。本發(fā)明以模擬抽油桿-油管摩擦副在油井的實際工況，準(zhǔn)確評價管桿材料的耐磨性能，從而為偏磨井有針對性地采取防偏磨措施提供指導(dǎo)。

技術(shù)研發(fā)人員：汪云家;賈慶升;張雷;姜東;張中慧;劉曉玲;楊斌;鄭強(qiáng);黃潤晶;于雪林;王慧莉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：2016.02.19
技術(shù)公布日：2017.08.29