本發(fā)明專利技術(shù)提供一種液壓蓄能修井機(jī)承載能力的測試方法,本發(fā)明專利技術(shù)利用金屬磁記憶技術(shù)檢測出井架的應(yīng)力集中區(qū)，然后在此區(qū)域粘貼應(yīng)變片進(jìn)行應(yīng)力檢測，這樣就能計(jì)算出更加準(zhǔn)確的井架的實(shí)際承載能力，用來指導(dǎo)石油鉆井生產(chǎn)的安全監(jiān)督。本發(fā)明專利技術(shù)解決了現(xiàn)有檢測方法和檢測標(biāo)準(zhǔn)無法對液壓蓄能修井機(jī)進(jìn)行承載能力測試的問題，能準(zhǔn)確的測試其承載能力。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于石油化工設(shè)備安全檢測
，涉及一種用于液壓蓄能修井機(jī)承載 能力的測試方法，具體涉及一種針對存在不同損傷或變形的在役液壓蓄能修井機(jī)液壓油缸 伸縮式異型井架承載能力的在線安全檢測，即。
技術(shù)介紹
在石油天然氣工業(yè)中，井架是石油鉆井過程中的關(guān)鍵設(shè)備，石油井架的安全直接 關(guān)系到職工人身和國家財(cái)產(chǎn)的安全。井架檢測技術(shù)作為保障石油鉆井安全的一項(xiàng)重要舉 措，在各油田得到了充分的實(shí)施。 液壓蓄能修井機(jī)作為一種新型的修井作業(yè)設(shè)備，主要由底盤、動力系統(tǒng)（電機(jī)和 栗）、提升系統(tǒng)（主油缸和輪系）、蓄能系統(tǒng)（氮?dú)獍托钅芨祝?、智能控制系統(tǒng)（PLC、液壓 閥及管路）、電氣系統(tǒng)等六部分組成。液壓蓄能修井機(jī)通過在操作室內(nèi)對閥組的控制操作， 使機(jī)栗組栗出的高壓油進(jìn)入主油缸，主油缸的活塞桿伸出，同時(shí)帶動大鉤上升；在大鉤下放 過程中，機(jī)栗組栗出的高壓油進(jìn)入蓄能缸，通過高壓油壓縮蓄能缸和氮?dú)獍鼉?nèi)的氮?dú)猓瑢⒆?業(yè)過程中非提升時(shí)間的動能和管柱下放時(shí)的勢能儲存起來；當(dāng)再次需要起升大鉤時(shí)，蓄能 缸儲存的高壓油和機(jī)栗組栗出的高壓油同時(shí)作用使得主油缸活塞桿伸出，帶動大鉤上升。 隨著液壓蓄能修井機(jī)在油田修井作業(yè)中的逐步推廣應(yīng)用，由于現(xiàn)場工作環(huán)境惡 劣，修井機(jī)受到不同程度的損傷和變形，其提升系統(tǒng)在使用過程中的安全問題越來越受到 關(guān)注，由于該設(shè)備是依靠主油缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)井下管柱提升和下放，且沒有繃?yán)K固定，使用 單位對設(shè)備的穩(wěn)定性和承載能力沒有把握，導(dǎo)致設(shè)備無法發(fā)揮其最大的承載能力，造成了 資源浪費(fèi)，且存在極大的安全隱患。因此，有必要針對液壓蓄能修井機(jī)進(jìn)行承載能力測試。 液壓蓄能修井機(jī)的提升系統(tǒng)與傳統(tǒng)修井機(jī)提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，傳統(tǒng)的修井機(jī)用桁 架結(jié)構(gòu)來提升管柱，而液壓蓄能修井機(jī)則通過主油缸的伸縮來提升管柱，傳統(tǒng)修井機(jī)承載 能力測試是依據(jù)SY 6326-2012《石油鉆機(jī)和修井機(jī)井架底座承載能力檢測評定方法及分級 規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)中承載能力測試方法只是針對桁架結(jié)構(gòu)井架，沒有涉及液壓蓄能修井機(jī)提升 系統(tǒng)承載能力的測試方法?，F(xiàn)公開發(fā)表的期刊文獻(xiàn)中，關(guān)于井架測試的方法均為針對桁架 結(jié)構(gòu)井架，未發(fā)現(xiàn)關(guān)于液壓蓄能修井機(jī)提升系統(tǒng)承載能力測試的方法。 傳統(tǒng)的基于應(yīng)變測量的石油井架檢測技術(shù)在實(shí)際的操作過程中，由于粘貼應(yīng)變片 的位置不一定是井架應(yīng)力最大、最危險(xiǎn)的位置，這樣直接導(dǎo)致了井架檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度下 降。申請?zhí)枮?01110182046. 6的專利技術(shù)專利《一種石油井架承載能力的測試方法》，利用有 限元軟件建立井架主體結(jié)構(gòu)模型，然后對需測試的石油井架先后進(jìn)行宏觀檢驗(yàn)和精確測 量，根據(jù)測試結(jié)果對建立3D模型進(jìn)行修正，基于修正后的石油井架模型，采用有限元軟件 ANSYS對石油井架的承載能力進(jìn)行評定。該測試方法通過軟件建立簡化模型，并不能完全模 擬現(xiàn)場井架的實(shí)際狀況，測試結(jié)果與真實(shí)情況有一定的誤差。該測試方法最適用于設(shè)計(jì)井 架時(shí)的安全校核。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供，以解決現(xiàn)有的井 架承載能力測試方法不適用于液壓蓄能修井機(jī)，從而保證液壓蓄能修井機(jī)的作業(yè)安全。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案，具體按以下步驟進(jìn)行： 步驟1 :使用金屬磁記憶技術(shù)儀器檢測出液壓蓄能修井機(jī)的應(yīng)力集中部位； 步驟2 :對步驟1檢測出的應(yīng)力集中部位和根據(jù)井架受力特點(diǎn)決定的應(yīng)力集中部 位，進(jìn)行應(yīng)力測試； 步驟3 :采集應(yīng)力測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行承載能力的評定。 步驟1檢測應(yīng)力集中部位是通過對井架構(gòu)件表面法向磁場Hp(Y)的檢測來確定桿 件中的應(yīng)力集中點(diǎn)和區(qū)域，通過分析H p(Y)梯度或?qū)p(X)的檢測漏磁場的法向有過零值 點(diǎn)，且存在較大的漏磁場梯度時(shí)）方式來確定。 步驟2中的應(yīng)力測試，是在應(yīng)力集中部位粘貼應(yīng)變花，測試儀器采用無線應(yīng)變數(shù) 據(jù)采集儀； 應(yīng)變片布點(diǎn)方案為工字鋼、圓管、矩形鋼沿應(yīng)力方向貼片，布點(diǎn)位置為主油缸立 柱、支撐拉桿、平臺支架立柱等，貼片形式為單軸應(yīng)變片；其他形式的型材在應(yīng)力集中區(qū)貼 片，貼片形式為直角應(yīng)變片； 步驟3中的承載能力的評定可以根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算后評定，對于型材形式為工字 鋼、圓管、矩形鋼的，其強(qiáng)度應(yīng)滿足下列要求： 式中與下角標(biāo)b，m和e結(jié)合在一起的下角標(biāo)X和y表示某一應(yīng)力或設(shè)計(jì)參數(shù)所對應(yīng)的彎曲軸。 (1) (2) (3) ⑷ (5) 式中： fa--井架承受設(shè)計(jì)最大鉤載時(shí)，測試桿件的軸心拉壓應(yīng)力，MPa ; Fa--只有軸心拉壓應(yīng)力存在時(shí)容許采用的軸心拉壓應(yīng)力，MPa ; fb一一井架承受設(shè)計(jì)最大鉤載時(shí)，測試桿件的壓縮彎曲應(yīng)力，MPa ; Fb一一只有彎矩存在時(shí)容許采用的彎曲應(yīng)力，MPa ; Fre--除以安全系數(shù)后的歐拉應(yīng)力，MPa ; Cn--系數(shù)，對于端部受約束的構(gòu)件，Cni= 0. 85 ; E--彈性模量，MPa ； 1--彎曲平面內(nèi)的實(shí)際無支撐長度，mm; r--回轉(zhuǎn)半徑，mm ; k一一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的有效長度系數(shù)； Fy--桿件材料的最小屈服應(yīng)力，MPa ; Cc--區(qū)分彈性和非彈性屈曲的桿件的長細(xì)比。 對于其他形式的型材，其應(yīng)力數(shù)據(jù)由直角應(yīng)變花測得，可以測取該點(diǎn)在0°、45° 和90°三個方向的應(yīng)力值，其最大應(yīng)力則為Ci) 式中： ε_--構(gòu)件的最大主應(yīng)力，MPa ; ε。。--直角應(yīng)變化0°方向的應(yīng)力，MPa ; ε 45。--直角應(yīng)變化45°方向的應(yīng)力，MPa ; ε 9r--直角應(yīng)變化90°方向的應(yīng)力，MPa; 其最低屈服強(qiáng)度與井架承受最大設(shè)計(jì)載荷時(shí)構(gòu)件的最大應(yīng)力之比應(yīng)不小于1. 67， 即強(qiáng)度應(yīng)滿足下列要求：(7) 令公式（1)或公式（2)的值為a，公式（7)的值為b，則液壓蓄能修井機(jī)的承載能 力計(jì)算如下： 1)若a彡L 0,且b彡L 67,則井架的承載能力為設(shè)計(jì)載荷； 2)若a>l. 0,且b彡L 67,則井架的承載能力為設(shè)計(jì)載荷除以a ; δ. 3)若a彡I. 0,且b〈l. 67,則井架的承載能力為設(shè)計(jì)載荷乘以^- · 1.67， 1.67 4)若a>1.0,且b〈1.67,則井架的承載能力為設(shè)計(jì)載荷除以a和-中的較大 b 者D 專利技術(shù)的效果：本專利技術(shù)利用金屬磁記憶技術(shù)檢測出井架的應(yīng)力集中區(qū)，然后在此區(qū) 域粘貼應(yīng)變片進(jìn)行應(yīng)力檢測，這樣就能計(jì)算出更加準(zhǔn)確的井架的實(shí)際承載能力，用來指導(dǎo) 石油鉆井生產(chǎn)的安全監(jiān)督。本專利技術(shù)解決了現(xiàn)有檢測方法和檢測標(biāo)準(zhǔn)無法對液壓蓄能修井機(jī) 進(jìn)行承載能力測試的問題，能準(zhǔn)確的測試其承載能力?！靖綀D說明】 圖1為液壓蓄能修井機(jī)承載能力測試布點(diǎn)方案； 圖2為1#、2#模塊貼片位置圖； 圖3為3#、4#、5#模塊貼片位置圖； 圖4為6#模塊貼片位置圖； 圖5為7#模塊貼片位置圖； 圖6為8#模塊貼片位置圖； 其中，圖2--圖6中，A1-A32為各測點(diǎn)編號。 圖7為采集的數(shù)據(jù)曲線示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】 1、打開金屬磁記憶檢測儀并校準(zhǔn)，根據(jù)液壓蓄能修井機(jī)各檢測部位的形狀特點(diǎn)選 擇合適的探頭，開始掃查，當(dāng)檢測到漏磁場的法向有過零值點(diǎn)，且存在較大的漏磁場梯度 時(shí)，用記號筆在該處作好標(biāo)記。 2、通過對該液壓蓄能修井機(jī)井架及底座的主要受力構(gòu)件、有損傷或銹蝕的構(gòu)件、 井架截面突變處、關(guān)鍵構(gòu)件連接處、關(guān)鍵焊縫等部位，進(jìn)行全面掃查，共發(fā)現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)域3 處，均位于主油缸下端的3個固定耳板上。根據(jù)金屬磁記憶檢測結(jié)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種液壓蓄能修井機(jī)承載能力的測試方法，其特征在于，該測試方法具體按以下步驟進(jìn)行：步驟1：使用金屬磁記憶技術(shù)儀器檢測出液壓蓄能修井機(jī)的應(yīng)力集中部位；步驟2：對步驟1檢測出的應(yīng)力集中部位和根據(jù)井架受力特點(diǎn)決定的應(yīng)力集中部位，進(jìn)行應(yīng)力測試；步驟3：采集應(yīng)力測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行承載能力的評定。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：官振樂，孫偉，張浩，盛擁軍，李向東，劉甲方，曾蕾蕾，柳登瀚，趙寧，張冉，邵長彬，李建鵬，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測中心，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37
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