[发明专利]油井杆管侧向力测试仪及测试方法

权利要求书

1.油井杆管侧向力测试仪,其特征在于:包括密封护套、基体护套、用于测量抽油杆和油管之间侧向力的侧向力检测部件、紧固部件，还包括与侧向力检测部件电连接的硬件电路系统，硬件电路系统接收处理侧向力检测部件发出的检测信号并与上位机通讯；基体护套为圆筒结构，包括分别与油管连接的细端和粗端，所述基体护套的细端内径尺寸大于油管尺寸，以保证侧向力检测部件与抽油杆之间的正常摩擦接触；基体护套可连接于两个油管之间，抽油杆可从基体护套中间穿过；密封护套套在基体护套的细端外，密封护套与基体护套的细端之间设有二级O型圈密封，形成一放置硬件电路系统的环形密封空间；侧向力检测部件设于基体护套的粗端内侧，紧固部件安装于基体护套的粗端上并对侧向力检测部件进行固定密封；侧向力检测部件内部中间位置设有9~10mm宽的环形区域,且侧向力检测部件的内环半径小于两端半径，以保证侧向力检测部件与抽油杆的正常摩擦接触，侧向力检测部件外壁中间区域内均匀分布有上下两周互相平行的4个长方体侧向力传递块，相邻两个侧向力传递块的夹角为90°,侧向力传递块的侧面粘贴电阻应变片，构成应力检测点；当侧向力传递块受到抽油杆传递来的力发生形变时，其上的电阻应变片也随之发生形变，引起电阻应变片阻值的变化；硬件电路系统与电阻应变片电连接，接收电阻应变片的阻值变化并计算出侧向力。

2.依据权利要求1所述油井杆管侧向力测试仪，其特征在于：基体护套的细端设有UPTBG外管螺纹与油管的内管螺纹连接；基体护套的粗端设有UPTBG内管螺纹与油管的外管螺纹连接。

3.依据权利要求1或2所述油井杆管侧向力测试仪，其特征在于：硬件电路系统包括信号检测桥路、信号调理电路、主控制电路、数据存储电路、串行通信电路以及电源电路；所述信号检测桥路通过信号调理电路与主控电路连接，所述数据存储电路与串行通信电路分别与主控制电路连接，所述电源电路与信号检测桥路、信号调理电路、主控制电路、数据存储电路、串行通信电路连接供电。

4.依据权利要求3所述油井杆管侧向力测试仪，其特征在于：所述信号检测桥路采用半桥式连接，每个侧向力传递块的2个侧面各贴1片电阻应变片，同一侧向力传递块上的2片应变片串联连接，侧向力检测部件同方向上下2个侧向力传递块的应变片也串联连接，共计4片电阻应变片串联连接构成半桥式电路的一个桥臂，与相对方向上由另外4个串联连接的电阻应变片组成的另一桥壁实现半桥式连接。

5.依据权利要求4所述油井杆管侧向力测试仪，其特征在于：所述信号调理电路包括仪表放大器及设置于仪表放大器前端的差分RC滤波电路。

6.一种利用权利要求1所述油井杆管侧向力测试仪的油井杆管侧向力测试方法，包括：通过侧向力检测部件采集各侧向力传递块承受的压力并传输至硬件电路系统，硬件电路系统根据检测到有受力的相邻两个侧向力传递块的位置角度判断侧向力方向，并根据受力的相邻两个侧向力传递块承受的压力Fa和Fh，以及两个相邻侧向力传递块间夹角的补角α计算其合力，即为油井杆管侧向力F=。

7.依据权利要求6所述油井杆管侧向力测试方法，其特征在于：当相邻两个侧向力传递块的夹角为90°时，油井杆管侧向力F=。