专利名称:移动式水压试验机油井管稳固装置的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种水压试验机的配套设备,具体涉及一种移动式水压试验机油井管稳固装置。
背景技术:
随着世界范围内工农业生产与服务业的增长、运输业的发展和人民生活水平的提高,人类社会对石油天然气这类能源的市场需求日益扩大。目前石油勘探开发,特别是天然气开发对油管、套管需求量不断扩大。根据SY/T 6194 “套管和油管”的要求,石油用油、套管出厂、使用前必须通过静水压试验。由于深井、超深井、高压油井、天然气井的开发,对油井管的性能提出了更高的要求,对其管体的强度和螺纹连接的密封性能检验更加严格,试验压力均在50 70 MPa以上。随着高钢级、特殊扣油油井管的试验,石油油井管频频出现失稳、串动的情况,尤其是高钢级油管,情况更为严重。石油油井管失稳情况的突然发生,不但导致试压设备各部件遭到严重的损坏,生产无法继续,同时也给设备用户带来了经济损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题,提供一种能够解决油井管轴向失稳和串动,进而保证水压试验有效进行的移动式水压试验机油井管稳固装置。为此,本发明采用如下技术方案
一种移动式水压试验机油井管稳固装置,包括基梁、承载梁、行走小车及控制系统,所述基梁与水压试验机的机架固定连接,基梁上设有推拉油缸,所述承载梁上设有耳座,所述推拉油缸的活塞杆与耳座相连接;所述承载梁的一侧设有接箍挡头,接箍挡头上设有与油井管相适配的半圆柱形槽,承载梁底部与行走小车固定连接;所述基梁与承载梁的中部分别开设有基梁凹槽及承载梁凹槽。本发明稳固装置还包括夹紧装置,所述夹紧装置包括支架,所述支架上设有夹紧油缸及固定夹头,所述夹紧油缸的活塞杆连接有活动夹头,支架与行走小车固定连接。所述支架上还设有导向杆,所述活动夹头与导向杆活动连接。所述推拉油缸为两个并对称地设置在基梁凹槽的两侧。所述行走小车下方设有与行走小车的车轮相配合的导轨。所述行走小车的车轮上方设有限位装置。所述限位装置与导轨固定连接。所述控制系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器及主控单元;所述第一电磁换向阀、第一压力继电器及第二压力继电器连接在推拉油缸的油路上,所述第二电磁换向阀、第三压力继电器、第四压力继电器连接在夹紧油缸的油路上;第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器均与主控单元相连接。
本发明提供的移动式水压试验机油井管稳固装置的作用在于,在油井管(本发明所述油井管主要指油管或套管)进行静水压试压时,用接箍挡头顶住油井管的接箍端面,卸掉高压水作用在接箍上的水压力,从而减小了油井管管体两端所受轴向力,使其小于油井管管体的临界力,解决了油井管因轴向受力过大而失稳的问题。同时,因油井管体两端压力趋于平衡进而消除了油井管的轴向串动,解决了高压密封圈因磨损而损坏的问题,提高了高压密封圈的使用寿命。此外,利用本发明的夹紧装置能够实现油井管的拔管操作,省去了原有的退管装置。本发明移动式水压试验机油井管稳固装置的特点在于结构简单,布局合理;能够简单快速地实现接箍挡头的更换;设备安全可靠,适用于各种管径油井管的水压试验。
图1为本发明的结构主视 图2为图1的结构俯视 图3为图1的B-B向视 图4为图1的A-A向剖视 图5为本发明夹紧装置的结构示意 图6为本发明接箍挡头的结构剖视图。
具体实施例方式如图1-3所示,一种移动式水压试验机油井管稳固装置,包括基梁2、承载梁4、行走小车6、夹紧装置及控制系统,其中,基梁2上设有推拉油缸9,承载梁4上设有耳座10,推拉油缸9的活塞杆与耳座10通过销轴连接,基梁2与水压试验机的机架I固定连接;承载梁4对应接箍17的一侧设有接箍挡头8,接箍挡头8上设有与油井管3相适配的半圆柱槽形19,接箍挡头8可根据不同管径的油井管3随时进行更换;承载梁4底部与行走小车6固定连接;基梁2与承载梁4的中部分别开设有用于油井管3通过的基梁凹槽15及承载梁凹槽16 ;半圆柱形槽19、基梁凹槽15及承载梁凹槽16的中心线均与水压试验机主机的纵向中心线重合。如图4所示,推拉油缸9为两个并对称地设在基梁凹槽15的两侧。如图1和图3所示,行走小车6下方设有与行走小车6的车轮相配合的导轨5 ;行走小车6的车轮上方还设有限位装置7,该限位装置7与导轨5固定连接。如图2和图5所示,夹紧装置包括支架12,支架12上设有夹紧油缸11及固定夹头13,夹紧油缸11的活塞杆连接有活动夹头14,支架12的底部与行走小车6固定连接;支架12上设有两根用于对活动夹头14进行移动导向并平行设置的导向杆20,活动夹头14与导向杆20活动连接,活动夹头14可沿着导向杆20作直线移动。该夹紧装置同水压试验机的其它夹紧总成布置在同一条直线上,且其中心线与水压试验机主机的纵向中心线重合。控制系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器及主控单元;第一电磁换向阀、第一压力继电器及第二压力继电器连接在推拉油缸9的油路上,第二电磁换向阀、第三压力继电器及第四压力继电器连接在夹紧油缸11的油路上;第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器均与主控单元相连接。具体地,第一压力继电器连接推拉油缸9的无杆腔,第二压力继电器连接推拉油缸9的有杆腔,第一电磁换向阀同时连接推拉油缸9的有杆腔和无杆腔;第三压力继电器连接夹紧油缸11的有杆腔,第四压力继电器连接夹紧油缸11的无杆腔,第二电磁换向阀同时连接夹紧油缸11的有杆腔和无杆腔。本发明提供的移动式水压试验机油井管稳固装置的工作原理如下
根据试压工况分析可知,油井管3管体所受轴向压力为管体端面和接箍端面所受的高压水压之和,油井管3失稳是由于管体两端承受的轴向压力超过管体的临界力所致(此处临界力是指压杆稳定意义上的临界力,油井管3在此问题中相当于一压杆),油井管3轴向串动则是由于油井管安装接箍17的一端压力大于另一端导致管体两端承受的轴向压力不平衡所致。如果在试压时对接箍17所受水压进行卸载或者说是进行平衡,即能减小油井管3所受的轴向压力并使其小于油井管3管体的临界力,这样就能保证管体在试压时不会因失稳而破坏设备以及管体本身。在油井管3进行试压时,通过水压试验机移动密封装置将油井管3送入固定密封装置18并到位后,启动控制系统,控制系统的主控单元开始为第一电磁换向阀供电,第一电磁换向阀动作并向推拉油缸9的无杆腔供油,在推拉油缸9活塞杆的推动下,承载梁4开始向固定密封装置18移动同时带动行走小车6和夹紧装置一起移动,这时接箍挡头8通过半圆柱形凹槽19沿油井管3逐渐移近接箍17,直到接箍挡头8端面紧紧顶住接箍17的端面。当推拉油缸9无杆腔内的油压达到设定的压力值A时,连接推拉油缸9无杆腔的第一压力继电器向主控单元发出信号,主控单元控制第一电磁换向阀断电,第一电磁换向阀停止动作。在油井管3管体内压力上升的过程中,接箍17将其端面所受的水压传递给接箍挡头8,接箍挡头将该轴向水压通过承载梁4、推拉油缸9及基梁2最终传递给机架I来承载,且可知接箍挡头8同时向接箍17施加大小相同的反作用力,从而减小了管体两端所受轴向力,使其小于管体的临界力,保证了管体的稳定。同时,由于卸掉或者说是平衡了高压水作用在接箍17端面上的水压力,管体两端面所受压力趋于平衡,油井管3在试压过程中不会发生轴向串动,消除了接箍17与高压密封圈之间的磨擦,因而提高了高压密封圈的使用寿命O在上述动作同时主控单元为第二电磁换向阀供电,第二电磁换向阀动作并向夹紧油缸11的有杆腔供油,夹紧液缸11拉动活动夹头14向固定夹头13靠拢进而将油井管3管体夹紧,且当夹紧液缸11有杆腔内的压力达到设定的压力值C时第三压力继电器向主控单元发出信号,主控单元控制第二电磁换向阀断电,第二电磁换向阀停止动作。此时即可通过夹紧装置对油井管3起到良好的夹紧稳固作用。此外,由于限位装置7的设置,行走小车6不会在竖向发生跳动,进而保证了油井管3在竖向不会发生偏移。水压试验机卸压后,水压试验机的其它夹紧总成松开,待移动密封装置退回原位后,主控单元为第一电磁换向阀反向供电,电磁换向阀动作并向推拉油缸9的有杆腔供油,推拉油缸9拉动承载梁4离开固定密封装置18,承载梁4带动接箍挡头8、行走小车6以及夹紧装置一起离开固定密封装置18。当推拉油缸9的有杆腔达到设定的压力值B时,第二压力继电器发出信号,主控单兀控制第一电磁换向阀断电,第一电磁换向阀停止动作。之后主控单元向第二电磁换向阀反向供电,第二电磁换向阀动作并向夹紧油缸11的无杆腔供油,夹紧液缸11推动活动夹头14离开油井管3管体,当夹紧油缸11无杆腔内的油压达到设定的压力值D时第四压力继电器向主控单元发出信号,主控单元控制第二电磁换向阀断电,第二电磁换向阀停止动作。上述压力值A、B、C、D可根据相应工作环境具体设定,此处不作限定。在本发明稳固装置退回过程中,由于夹紧装置一直未松开,油井管3被夹紧装置带出了固定密封装置18,夹紧装置此时起到了退管的作用,因而可以省去水压试验机主机的退管装置。至此,移动式水压试验机油井管稳固装置的整个稳固工作完成。
权利要求
1.一种移动式水压试验机油井管稳固装置,其特征在于,包括基梁(2)、承载梁(4)、行走小车(6)及控制系统,所述基梁(2)上设有推拉油缸(9),所述承载梁(4)上设有耳座(10),所述推拉油缸(9)的活塞杆与耳座(10)相连接;所述承载梁(4)的一侧设有接箍挡头(8),接箍挡头(8)上设有与油井管(3)相适配的半圆柱形槽(19),承载梁(4)底部与行走小车(6)固定连接;所述基梁(2)与承载梁(4)的中部分别开设有基梁凹槽(15)及承载梁凹槽(16)。
2.根据权利要求1所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置,其特征在于,还包括夹紧装置,所述夹紧装置包括支架(12),所述支架(12)上设有夹紧油缸(11)及固定夹头(13),所述夹紧油缸(11)的活塞杆连接有活动夹头(14),支架(12)与行走小车(6)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置,其特征在于,所述支架(12)上还设有导向杆(20),所述活动夹头(14)与导向杆(20)活动连接。
4.根据权利要求3所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置,其特征在于,所述推拉油缸(9)为两个并对称地设置在基梁凹槽(15)的两侧。
5.根据权利要求4所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置,其特征在于,所述行走小车(6)下方设有与行走小车(6)的车轮相配合的导轨(5)。
6.根据权利要求5所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置,其特征在于,所述行走小车(6)的车轮上方设有限 位装置(7)。
7.根据权利要求6所述的一种移动式水压试验机油井管稳固装置,其特征在于,所述限位装置(7)与导轨(5)固定连接。
8.根据权利要求2 7所述的任意一种移动式水压试验机油井管稳固装置,其特征在于,所述控制系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器及主控单元;所述第一电磁换向阀、第一压力继电器及第二压力继电器连接在推拉油缸的油路上,所述第二电磁换向阀、第三压力继电器、第四压力继电器连接在夹紧油缸的油路上;第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、第三压力继电器、第四压力继电器均与主控单元相连接。
全文摘要
本发明提供了一种移动式水压试验机油井管稳固装置,包括基梁、承载梁、行走小车及控制系统,所述基梁与水压试验机的机架固定连接,基梁上设有推拉油缸,所述承载梁上设有耳座,所述推拉油缸的活塞杆与耳座相连接;所述承载梁的一侧设有接箍挡头,接箍挡头上设有与油井管相适配的半圆柱形槽,承载梁底部与行走小车固定连接;所述基梁与承载梁的中部分别开设有基梁凹槽及承载梁凹槽。本发明不但解决了油井管因轴向受力过大而失稳的问题,还解决了油井管轴向串动的问题,其结构简单,布局合理;能够简单快速地实现接箍挡头的更换;设备安全可靠,适用于各种管径油井管的水压试验。
文档编号G01N3/12GK103076231SQ201210079450
公开日2013年5月1日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者牛文录, 张永红, 张利国, 胡三恩, 栾玉伟 申请人:甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司, 上海蓝滨石化设备有限责任公司, 兰州蓝亚石油化工装备工程有限公司, 机械工业兰州石油钻采炼油化工设备质量检测所有限公司