井下防磨工具性能检测方法与流程

本发明涉及石油开采技术领域，具体是一种检测方法，更具体的是一种井下防磨工具性能检测方法。

背景技术：

目前，油水井管杆偏磨现象是油田抽油机井生产普遍存在的现象，在大位移定向井、水平井中由于井身结构导致的管杆磨损尤为严重，每年因管杆磨损导致大量的抽油杆断脱、油管磨漏、铁屑卡泵等影响生产的事故，在管杆损耗的同时也增加了作业费用与生产成本，缩短了油井的生产效率，影响了油田的正常生产。针对这一问题，市场上有多种防磨工具，但该些防磨工具性能良莠不齐，为了提高防磨效果，降低成本，需要在防磨工具下井前进行检测评价。

中国实用新型专利ZL201220087301.9，提供一种立式管杆往复磨损试验装置，其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。

但上述装置在试验时一次仅能试验一套管杆组合，不能实现在同等试验条件下对2组试件进行对比试验，没有对比性；同时，管杆在大斜度井中的实际受力情况不等同于上述装置对抽油杆的试验加载，比如抽油杆在安装扶正器后，扶正器位置直接影响抽油杆受力，上述装置模拟的摩擦力不准确，且在管杆磨损后，其密封装置的密封易失效；因此，提出一种井下防磨工具性能检测方法，以真实模拟井下防磨工具的摩擦工况，并准确评估防磨工具的防磨性能，是非常必要的。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验，提出一种井下防磨工具性能检测方法，来克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种井下防磨工具性能检测方法，其能准确评估井下防磨工具的防磨性能，模拟准确可靠，易于实现。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种井下防磨工具性能检测方法，其包括如下步骤：步骤S1，准备至少一个被磨件和至少两个防磨工具；步骤S2，通过测量工具测量所述被磨件实验前的尺寸和所述防磨工具实验前的尺寸；步骤S3，将所述被磨件垂直压设于所述防磨工具上，并将所述防磨工具与所述被磨件相互平行的往复摩擦，直至所述防磨工具与所述被磨件之间的摩擦次数达到设定值，停止移动所述防磨工具；步骤S4，通过所述测量工具测量所述被磨件实验后的尺寸和所述防磨工具实验后的尺寸；步骤S5，比较每个所述被磨件实验前的尺寸和实验后的尺寸，并比较每个所述防磨工具实验前的尺寸和实验后的尺寸，以评估所述防磨工具的防磨性能。

在优选的实施方式中，所述被磨件为一个，所述防磨工具为两个，将一个所述被磨件与两个所述防磨工具相互平行的往复摩擦。

在优选的实施方式中，所述被磨件为半剖油管，所述防磨工具为扶正器，所述扶正器沿着所述半剖油管的轴向与所述半剖油管的内壁往复摩擦。

在优选的实施方式中，所述测量工具为游标卡尺、螺旋测微器、管壁测厚仪或涂层测厚仪。

在优选的实施方式中，在所述步骤S3中，准备储液槽，使所述被磨件和所述防磨工具浸在存有液体介质的所述储液槽内往复摩擦。

在优选的实施方式中，在所述步骤S2与所述步骤S3之间还包括步骤S30，准备平行且相对设置的第一夹持机构和第二夹持机构，将至少一个所述被磨件由所述第一夹持机构的至少一个第一夹手夹持，将至少两个所述防磨工具由所述第二夹持机构的至少两个第二夹手夹持，至少两个所述第二夹手能于所述第二夹持机构上同步的往复移动。

在优选的实施方式中，所述第一夹持机构上设有安装位和工作位，在夹持所述被磨件和所述防磨工具之前，将所述第一夹手移动到安装位，使夹持后的所述被磨件与所述防磨工具相分离，并在完成所述被磨件和所述防磨工具的夹持且往复移动所述防磨工具之前，将所述第一夹手移动到工作位，使所述被磨件垂直压设于所述防磨工具上且与所述防磨工具相接触。

在优选的实施方式中，所述第一夹持机构上设有滑动机构，所述滑动机构具有滑轮，所述滑轮分别与加载重物的挂钩和第一夹手相连，在所述挂钩上未加载重物的状态下，所述第一夹手位于安装位，在所述挂钩上加载重物的状态下，所述第一夹手位于工作位。

在优选的实施方式中，所述第二夹持机构上设有导轨和能沿导轨滑动的滑块，所述第二夹手设于所述滑块上，所述滑块与传动机构相连，所述传动机构与电机相连。

在优选的实施方式中，所述电机上设有计数器，所述导轨上设有传感探头，所述传感探头与所述计数器电连接，在所述步骤S3中，所述摩擦次数通过所述传感探头和所述计数器进行计数。

本发明井下防磨工具性能检测方法的特点及优点是：

1、本发明通过将实验前的被磨件的尺寸与实验后的被磨件的尺寸进行对比，并将实验前的防磨工具的尺寸与实验后的防磨工具的尺寸进行对比，以分析至少一个(例如一个或两个或多个)被磨件在实验过程中被至少两个防磨工具分别磨损的厚度、及至少两个防磨工具在实验过程中分别被磨损的厚度，以评估各防磨工具的防磨性能，操作简单，易于实现，模拟准确可靠。

2、本发明通过使被磨件与防磨工具在井液浸泡的环境下平行的互相摩擦，以验证在极限条件下，被磨件和防磨工具的磨损情况，实现准确模拟井下防磨工具的防磨性能；同时，通过使多个防磨工具同时的、同步的与至少一个被磨件进行往复摩擦，实现多个防磨工具的对比试验，以更明显的对比评估防磨工具的防磨性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明井下防磨工具性能检测方法的流程示意图；

图2为本发明井下防磨工具性能检测方法所采用的检测装置的主视结构示意图；

图3为本发明井下防磨工具性能检测方法所采用的检测装置的左视结构示意图；

图4为本发明井下防磨工具性能检测方法所采用的检测装置的第一夹持机构的结构示意图。

附图标号说明：

1电机，11转轴，2传动机构，21转盘，22链条，23曲柄连杆机构，3第一夹持机构，31滑动机构，32滑轮，33第一夹手，34支撑杆，35挂钩，4第二夹持机构，41导轨，42滑块，43第二夹手，5支架，6储液槽，7传感探头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图4所示，本发明提供一种井下防磨工具性能检测方法，其包括如下步骤：步骤S1，准备至少一个被磨件和至少两个防磨工具；步骤S2，通过测量工具测量所述被磨件实验前的尺寸和所述防磨工具实验前的尺寸；步骤S3，将所述被磨件垂直压设于所述防磨工具上，并将所述防磨工具与所述被磨件相互平行的往复摩擦，直至所述防磨工具与所述被磨件之间的摩擦次数达到设定值，停止移动所述防磨工具；步骤S4，通过所述测量工具测量所述被磨件实验后的尺寸和所述防磨工具实验后的尺寸；步骤S5，比较每个所述被磨件实验前的尺寸和实验后的尺寸，并比较每个所述防磨工具实验前的尺寸和实验后的尺寸，以评估所述防磨工具的防磨性能。

在步骤S1中，所述被磨件为一个，所述防磨工具为两个，将一个所述被磨件与两个所述防磨工具相互平行的往复摩擦，即使两个所述防磨工具同步的与一个所述被磨件相互平行的往复摩擦，以更有针对性的对比两个防磨工具的防磨性能，当然，防磨工具也可以设为三个、四个等，使至少两个所述防磨工具同步的与一个所述被磨件相互平行的往复摩擦，以使至少两个防磨工具在同等试验条件下进行对比试验，以在两个或多个防磨工具中选择更适合井下管杆用的防磨工具，在此需说明的是，当被磨件为一个，且一个被磨件需要同时与至少两个防磨工具摩擦时，该一个被磨件需要具有一定的长度，使两个或多个防磨工具分别在被磨件上具有一独立的摩擦位置，即两个或多个防磨工具在被磨件上的摩擦位置没有交集；在另一实施例中，还可以使所述被磨件为两个，所述防磨工具为两个，两个被磨件与两个防磨工具一一对应的相互摩擦，当然，也可以使被磨件和防磨工具分别为多个且二者数量相等，且一一对应的往复摩擦。

在步骤S1中，所述被磨件为半剖油管，所述防磨工具为扶正器，所述扶正器沿着所述半剖油管的轴向与所述半剖油管的内壁往复摩擦，或者，所述被磨件为抽油杆，所述防磨工具为半剖涂层油管，所述半剖涂层油管的内壁沿着所述抽油杆的轴向与所述抽油杆的外壁往复摩擦，例如，可以将一个半剖油管作为被磨件，将两个或多个不同材料或不同类型的扶正器同时作为防磨工具，或者，将一个抽油杆作为被磨件，将两个或多个具有不同涂层的半剖涂层油管同时作为防磨工具，或者，将一个抽油杆作为被磨件，将一个半剖油管(即无涂层的普通半剖油管)和一个半剖涂层油管均作为防磨工具，或者，将两个相同的抽油杆作为被磨件，将两个具有不同涂层或不同材质的油管作为防磨工具，或者，将两个相同的半剖油管作为被磨件，将两个不同材料的扶正器分别作为防磨工具，当然，还可以根据实际试验的需要进行组合试验，即本发明中的防磨件与防磨工具均可互换，也就是说可以用同一种油管(普通油管或涂层油管)来检验不同类型扶正器的耐磨效果，也可用同样的抽油杆或同样的扶正器来检验不同油管(涂层油管与普通油管)的耐磨性。

在步骤S2中，所述测量工具为游标卡尺、螺旋测微器、管壁测厚仪或涂层测厚仪，例如，可以通过游标卡尺测量防磨工具(例如扶正器)的外径，通过螺旋测微器测量抽油杆的外径，通过管壁测厚仪测量无涂层的半剖油管的壁厚，通过涂层测厚仪测量半剖涂层油管的涂层厚度，以形成实验前的初始数据，当然，根据不同的试验器件及试验器件的材料，也可以选择其他合适的测量工具，在此不作限制。在步骤S4中，同理于步骤S2，可以采用上述的游标卡尺、螺旋测微器、管壁测厚仪或涂层测厚仪作为测量工具，以测量被磨件和防磨工具的实验后的尺寸。

在所述步骤S3中，准备储液槽，使所述被磨件和所述防磨工具浸在存有液体介质的所述储液槽内往复摩擦，以更真实的模拟井下环境和井下防磨工具的真实工况，更准确的模拟被磨件和防磨工具在井下环境中的磨损状况，其中，将所述被磨件垂直压设于所述防磨工具上，使被磨件在加载压力的作用下紧压于防磨工具上，以更真实的模拟井下工况，步骤S3中记载的垂直方向指的是与被磨件和防磨工具平行摩擦方向垂直的方向，平行方向指的是在被磨件为半剖油管且防磨工具为扶正器时，与被磨件和防磨工具的轴向平行的方向。

在所述步骤S2与所述步骤S3之间还包括步骤S30，准备平行且相对设置的第一夹持机构3和第二夹持机构4，将至少一个所述被磨件由所述第一夹持机构3的至少一个第一夹手33夹持，将至少两个所述防磨工具由所述第二夹持机构4的至少两个第二夹手43夹持，至少两个所述第二夹手43能于所述第二夹持机构4上同步的往复移动，如图2至图4所示，第一夹持机构3和第二夹持机构4可以相对的设于支架5上，第一夹持机构3上的第一夹手33的数量可以为一个，也可以为两个或多个，第二夹持机构4上的第二夹手43为至少两个，通过往复移动至少两个所述第二夹手43实现对防磨工具的往复移动，以实现至少两个防磨工具同时与至少一个被磨件的往复摩擦，例如，第一夹手33为一个且被磨件也为一个时，第一夹手33夹持一个被磨件，至少两个第二夹手43夹持的至少两个防磨工具能同步的与一个被磨件往复摩擦，再例如，第一夹手33为两个且被磨件也为两个，每个第一夹手33夹持一个被磨件，第二夹手43也为两个并分别夹持一个防磨工具，使每个第二夹手43夹持的防磨工具仅与一个第一夹手33夹持的被磨件往复摩擦。

进一步的，所述第一夹持机构3上设有安装位和工作位，在夹持所述被磨件和所述防磨工具之前(即在所述步骤S30中的准备平行且相对设置的第一夹持机构3和第二夹持机构4之后)，将所述第一夹手33移动到安装位，使夹持后的所述被磨件与所述防磨工具相分离，并在完成所述被磨件和所述防磨工具的夹持且往复移动所述防磨工具之前(即在所述步骤S30与所述步骤S3之间)，将所述第一夹手33移动到工作位，使所述被磨件垂直压设于所述防磨工具上且与所述防磨工具相接触。

更进一步的，所述第一夹持机构3上设有滑动机构31，所述滑动机构31具有滑轮32，所述滑轮32分别与加载重物的挂钩35和第一夹手33相连，在所述挂钩35上未加载重物的状态下，所述第一夹手33位于安装位，在所述挂钩35上加载重物的状态下，所述第一夹手33位于工作位，具体的，如图4所示，所述滑动机构31的滑轮32可以固定于支架5上，滑轮32一端通过支撑杆34连接挂钩35，固定被磨件之前，先确保挂钩35上无重物，使第一夹手33位于安装位，便于被磨件的安装，将被磨件固定于第一夹手33后，在挂钩35上钩挂重物，使第一夹手33夹持的被磨件与第二夹手43夹持的防磨工具相接触。

进一步的，所述第二夹持机构4上设有导轨41和能沿导轨41滑动的滑块42，所述第二夹手43设于所述滑块42上，所述滑块42与传动机构2相连，所述传动机构2与电机1相连，如图2和图3所示，第二夹持机构4上可仅设置一个滑块42，至少两个第二夹手43间隔的设于一个所述滑块42上，或者第二夹持机构4上也可设置至少两个滑块42，使每个第二夹手43设于一个所述滑块42上，至少两个滑块42之间相互连接以实现同步运动，电机1的转轴11上套设有齿轮，齿轮通过链条22可与转盘21传动连接，使转盘21在电机1的带动下转动，进而使偏心设于转盘21上的曲柄连杆机构23的一端随着转盘21的转动，使曲柄连杆机构23的另一端呈往复移动，进而使与曲柄连杆机构23的另一端相连的滑块42往复移动，并带动第二夹手43和防磨工具往复移动。

更进一步的，所述电机1上设有计数器，所述导轨41上设有传感探头7，所述传感探头7与所述计数器电连接，在所述步骤S3中，所述摩擦次数通过所述传感探头7和所述计数器进行计数，如图2所示，传感探头7设于导轨41的端部，在滑块42往复移动于导轨41上时，滑块42每次移动到导轨41的端部时，传感探头7便可监测一个信号，同步的将信号反馈给计数器，实现计数，直至计数达到设定值关停电机1，其中，在实验开始前，可以给计数器设定摩擦次数，待实验中达到摩擦次数后，即可关停电机1，其中，摩擦次数的设置可以依据被磨件或防磨工具被磨损到肉眼可见，或者，被磨件或防磨工具被磨破，例如被磨件和防磨工具中只要有任一个被磨损1mm即可停止，或者根据实际经验直接设置摩擦次数的数值(例如50次、100次等)。

在所述步骤S5中，比较所述被磨件实验前的尺寸和实验后的尺寸，以得出所述被磨件的磨损厚度，并比较每个所述防磨工具实验前的尺寸和实验后的尺寸，以得出每个所述防磨工具的磨损厚度，可以定量的比较得出哪个防磨工具磨损的程度最小、被磨件被哪个防磨工具磨损的程度最小，即可得出哪个防磨工具的防磨性能最佳且最适合作为被磨件的防磨工具，也即可评估确定哪个防磨工具最耐磨且哪个防磨工具最适合被磨件，以选择最合适的防磨工具；另外，在对尺寸大小相同而材料不同的防磨工具进行比较分析时，还可以通过计算被磨件实验后的尺寸与实验前的尺寸的比值、所述防磨工具实验后的尺寸与实验前的尺寸的比值，以评估防磨工具的防磨性能，即比值越接近于1，被磨损的程度越小，则耐磨性也越好，而比值越小，被磨损的程度越大，则耐磨性也越差。

本发明井下防磨工具性能检测方法能验证油井管杆与防偏磨工具往复摩擦后的磨损情况，准确评估井下的防磨工具的防磨性能，例如防磨工具与油管之间的耐磨性能，防磨工具与涂层油管之间的耐磨性能，抽油杆与涂层油管之间的耐磨性能等，如下以一具体实施例对其检测方法进行说明：

首先，准备好一个被磨件(选择具有一定长度的半剖油管)，并准备好两个防磨工具(选择两个不同材料的扶正器)；并通过测量工具分别测量半剖油管对磨前的壁厚(需要测量其分别对应两个扶正器的对磨位置的壁厚)和两个扶正器对磨前的外径，(当然，也可将被磨件选择为抽油杆，两个防磨工具分别选择为一个普通半剖油管一个半剖涂层油管)；然后，确保第一夹手33位于安装位，并将两个防磨工具分别固定在第二夹持机构4的第二夹手43，将被磨件固定在第一夹手33，在挂钩35上加载重物，第一夹手33移动至工作位，使被磨件以一定的正压力(即加力值，也即在挂钩35上加载的砝码的重量)垂直压设于所述防磨工具上且与防磨工具相接触，将夹持被磨件的第一夹手33和夹持防磨工具的第二夹手43浸在存有液体介质的储液槽6内；并给计数器设定摩擦次数；接着，开启电机1，电机1带动曲柄连杆机构23往复移动，并带动滑块42在导轨41上往复移动，实现两个防磨工具的往复移动，使两个防磨工具同步的与被磨件平行往复摩擦，其中摩擦行程可为100mm，期间，每次滑块42移动到导轨41的端部时，位于导轨41端部的传感探头7会检测到信号，并将信号反馈给电机1上的计数器，计数器完成一次摩擦计数，直至防磨工具的往复摩擦次数达到设定值，关停电机1；最后，移走储液槽6，取下挂钩35上的重物，使第一夹手33位于安装位，卸下两个防磨工具和防磨件，并通过测量工具分别测量半剖油管对磨后的壁厚和扶正器对磨后的外径，并与实验前的数据进行对比，观察磨损情况，选出被磨损程度最小的扶正器或对半剖油管摩擦程度最小的扶正器。

如表1所示，其示出了以一个或两个直径为25mm的抽油杆作为被磨件，以内衬管和涂层管分别作为防磨工具，在对被磨件垂直加载50kg砝码的作用力下，使被磨件垂直压设于防磨工具上进行510000次对磨，摩擦行程为100mm，并通过对磨前尺寸与对磨后尺寸得出磨损量，可得出涂层管比内衬管相对于抽油杆更耐磨，具有更好的耐磨性能。

表1磨损情况对比表(一)

如表2所示，其示出了以一个或两个外径为46mm的普通接箍，其可适用于直径为22mm的杆或管，作为被磨件，以无涂层管和涂层管分别作为防磨工具，在对被磨件垂直加载70kg砝码的作用力下，使被磨件垂直压设于防磨工具上进行430000次对磨，摩擦行程为100mm，并通过对磨前尺寸与对磨后尺寸得出磨损量，可得出涂层管比无涂层管更耐磨，具有更好的耐磨性能。

表2磨损情况对比表(二)

如表3所示，其示出了以一个或两个直径为25mm的抽油杆作为被磨件，以无涂层管和派普涂层管分别作为防磨工具，在对被磨件垂直加载80kg砝码的作用力下，使被磨件垂直压设于防磨工具上进行68000次对磨，摩擦行程为200mm，并通过对磨前尺寸与对磨后尺寸得出磨损量。

表3磨损情况对比表(三)

本发明能准确模拟防磨工具在极限条件下的磨损情况，并实现在同等实验条件下多组防磨工具的对比试验，实验数据准确可靠，该方法科学直观，适合对防磨工具进行定性和定量的判断，适用范围广，检测成本低。

本发明井下防磨工具性能检测方法的特点及优点是：

1、本发明通过将实验前的被磨件的尺寸与实验后的被磨件的尺寸进行对比，并将实验前的防磨工具的尺寸与实验后的防磨工具的尺寸进行对比，以分析至少一个(例如一个或两个或多个)被磨件在实验过程中被至少两个防磨工具分别磨损的厚度、及至少两个防磨工具在实验过程中分别被磨损的厚度，以评估各防磨工具的防磨性能，操作简单，易于实现，模拟准确可靠。

2、本发明通过使被磨件与防磨工具在井液浸泡的环境下平行的互相摩擦，以验证在极限条件下，被磨件和防磨工具的磨损情况，实现准确模拟井下防磨工具的防磨性能；同时，通过使多个防磨工具同时的、同步的与至少一个被磨件进行往复摩擦，实现多个防磨工具的对比试验，以更明显的对比评估防磨工具的防磨性能。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。