一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法技术

本发明专利技术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。

A roughneck button punching clamp and drill rod clamping contact stress measurement method

A measuring method of the invention discloses a roughneck button punching clamp and drill rod clamping contact stress, which comprises the following steps: open the hydraulic control system is connected with the iron roughneck, pressure regulating system to the specified value, the button punching pliers tooth plate clamp on the alignment film on the simulation of pipe pressure position, then the iron roughneck washed simulation of drill pipe clamp clamp buckle under the regulation of the hydraulic control system, and then adjust the hydraulic control system of the iron roughneck button punching pliers clamping on Simulation of drill pipe, continuous 20s; adjusting hydraulic control system, release the iron roughneck button punching pliers clamp with button punching clamp pliers, out on the simulation of drill pipe pressure film, read button punching pliers pliers tooth plate and pipe contact stress value simulation. The method can test the contact stress in the pressure range of the pressure film test, and at the same time, fitting the relationship curve through the test data, obtaining the contact stress value under the large clamping pressure, which is convenient to install and simple to test.

【技术实现步骤摘要】
一种铁钻工冲扣钳与钻杆夹紧接触应力的测量方法
本专利技术涉及石油钻采装备技术的
，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。
技术介绍
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。。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术的有益效果是，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)该专利技术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是本专利技术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是本专利技术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，对本专利技术进行进一步详细的说明。参照图1、图2，本专利技术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。本专利技术的测试方法，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。本专利技术装置兼容性好，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。以上表述仅为本专利技术的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志刚，宋传智，裴峻峰，宋于鹏，时专泰，
申请(专利权)人：江苏如石机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32