[发明专利]油井杆管侧向力测试仪及测试方法

说明书

本发明提供一种可进行油井杆管侧向力测量的油井杆管侧向力测试仪，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。

技术领域

本发明涉及油杆机械采油领域，具体涉及一种油井杆管侧向力测试仪及测试方法。

背景技术

在石油行业中，油杆机械采油是当前世界采油行业中应用最广泛的技术。而在实际采油过程中，抽油杆进行上下往复的周期性运动时，抽油杆与油管内管壁之间产生挤压摩擦，经常导致抽油杆与油管之间发生偏磨。这种偏磨问题不仅降低了抽油杆的强度，甚至会导致油杆断裂、油管壁磨穿等故障。随着我国大部分油田进入开发中后期，油井受原油含水量高、腐蚀液增加、井斜等诸多因素的影响，井下管杆偏磨现象越来越严重，导致管漏杆断现象增加、修井率逐步上升、作业成本增加，从而使油田的生产经济效益受到严重影响。目前，国内外针对防偏磨措施的研究大致有杆管结构材质优化、杆管涂防磨层、各类旋转器或扶正器等，但由于对形成偏磨的具体力学参数不清晰，致使这些措施都未能从根本上解决偏磨问题。

发明内容

针对上述内容，本发明提供一种可进行油井杆管侧向力测量的油井杆管侧向力测试仪，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；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；

侧向力检测部件外壁中间区域内均匀分布有上下两周互相平行的多个长方体侧向力传递块，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

进一步的，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°。

优选的，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。

进一步的，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。

优选的，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。