油套管特殊扣過扭大應變的測試方法技術

本發明專利技術提供一種油套管特殊扣過扭大應變的測試方法，該方法包括有以下步驟：1）選擇測試儀器及器件；2）在油套管特殊扣密封面內壁劃粘貼參考線；3）粘貼應變片；粘貼完成后，將應變片的引線與排線焊連在一起，排線的插口接到應變箱上，應變箱與電腦通訊線連接好，即可進行試驗。本發明專利技術的效果是采用該粘貼方法來反應密封面附近三個方向的應力狀態，當應變值在API標準規定的屈服應變值時，對應當時的扭矩，即可獲得特殊扣可承受的最高扭矩能力。能夠反應實際應變情況，明顯看到屈服現象，最終精確確定應變與扭矩之間的對應關系。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提供一種，該方法包括有以下步驟：1）選擇測試儀器及器件；2）在油套管特殊扣密封面內壁劃粘貼參考線；3）粘貼應變片；粘貼完成后，將應變片的引線與排線焊連在一起，排線的插口接到應變箱上，應變箱與電腦通訊線連接好，即可進行試驗。本專利技術的效果是采用該粘貼方法來反應密封面附近三個方向的應力狀態，當應變值在API標準規定的屈服應變值時，對應當時的扭矩，即可獲得特殊扣可承受的最高扭矩能力。能夠反應實際應變情況，明顯看到屈服現象，最終精確確定應變與扭矩之間的對應關系。【專利說明】
本專利技術涉及一種，為評價石油天然氣用管特殊扣在進行過扭試驗評價時，密封部分的變形與扭矩之間的關系。
技術介紹
近年來石油天然氣行業環境井況越來越復雜，對所用油套管提出了更苛刻的要求，其中用于連接用的油套管特殊扣為高強度高密封性能的重要環節。由于井身越來越深，油套管在下井時，連接用的特殊扣在上緊時，扭矩要求高，有時還會發生特殊扣在擰接時過扭情況，過扭時特殊扣公端密封面與母端密封面對頂，直到密封面處應變達到或超過屈服應變，導致特殊扣密封面材料屈服甚至發生永久性塑性變形，使特殊扣密封面失去金屬對金屬的彈性密封能力。因此在油套管下井前和設計完成后需對特殊扣進行過扭試驗，來確定該特殊扣的最高承受扭矩能力大于下井扭矩力，不會發生過扭情況而損壞金屬對金屬密封能力。為了精確確定該扭矩值，需要精確的測試手段，預通過查找目前國內外的文獻，得到解決辦法。經過各種論文、專利等文獻的搜索，尚未發現類似方法來解決該問題，只看到一項用應變方法測試API扣接箍外彈性應力狀態的文獻，即“管螺紋接頭內外螺紋表面接觸狀態分布的測試方法”，該方法為彈性范圍，不能測量屈服以上大應變，且應變片的粘貼不受區域限制。而特殊扣密封面具有區域小、塑性大應變等特點，經有限元分析，在密封面內壁僅在距密封面端部5mm范圍內變化大，因此需用塑性大應變儀器、小尺寸大量程應變片和特殊粘貼方法才能真正反映特殊扣密封面小區域內的應變情況。本專利技術就是特殊扣密封面過扭應變測量的專用方法。
技術實現思路
針對現有技術中結構上的不足，本專利技術的目的是提供一種，以達到能夠測試特殊扣在上/卸扣過程中密封面附近應力的功能和能力。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是提供一種，該方法包括有以下步驟:I)選擇測試儀器及器件選用20萬微應變測試能力的應變箱，20萬微應變3mm小尺寸單向應變片；2)在油套管特殊扣密封面內壁劃粘貼參考線在油套管特殊扣密封面對應的內壁圓周等分為4個區域，以特殊扣密封面端部為基準，在每個區域內畫0° >45 ° >90 °粘貼參考線，每0° >45 ° >90 °粘貼參考線為一組，并使三個角度的粘貼參考線在每個區域內沿周向均勻分布；以特殊扣密封面端部為基準畫5_平行線；3)粘貼應變片在畫好的線附近，打磨密封面內壁，直到出現光亮基體表面，用酒精將表面擦拭干凈，應變片粘上專用膠水，以5mm線和0°、45°、90°粘貼參考線為基準在密封面內壁粘貼應變片；粘貼完成后，將應變片的引線與排線焊連在一起，排線的插口接到應變箱上，應變箱與電腦通訊線連接好，即可進行試驗。本專利技術的效果是采用該大應變測試和粘貼方法來反應密封面附近三個方向的應力狀態，當應變值在API標準規定的屈服應變值時，對應當時的扭矩，即可獲得特殊扣可承受的最高扭矩能力。使用此方法，當應變超過屈服(如6000微應變)快速向塑性大應變轉變，此時應變片被破壞，能夠反應能力也無法反應實際應變情況，使得應變數據完整，在應變圖上明顯看到屈服現象，能夠得到相應的扭矩值，最終可以精確確定應變與扭矩之間的對應關系。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本專利技術油套管公端應變片粘貼位置示意圖圖2是本專利技術油套管上扣后公母端應變片粘貼和試驗系統示意圖；圖3、圖4是本專利技術測試的扭矩-時間曲線和微應變-時間曲線。圖中:1、特殊扣連接螺紋 2、特殊扣密封面 3、應變片4、距端部5mm的平行線5、45°粘貼參考線6、90°粘貼參考線7、0°粘貼參考線 8、公端管體 9、接箍 10、應變片引線11、應變箱子通訊接口 12、應變箱 13、排線 14、采集電腦15、通訊線【具體實施方式】結合附圖對本專利技術的加以說明。本專利技術的依據現狀，構思了可在5mm間距小區域內測量塑性大應變，能夠更加真實反應密封面應力狀態，得出應變與扭矩之間的動態關系，解決了精確測定過扭試驗時如何確定特殊扣可承受:的最聞扭矩能力的問題。本專利技術的包括有以下步驟:I)選擇測試儀器及器件選用20萬微應變測試能力的應變箱，20萬微應變3mm小尺寸單向應變片；2)在油套管特殊扣密封面內壁劃粘貼參考線在油套管特殊扣密封面對應的內壁圓周等分為4個區域，以特殊扣密封面端部為基準，在每個區域內畫0° >45 ° >90 °粘貼參考線，每0° >45 ° >90 °粘貼參考線為一組，并使三個角度的粘貼參考線在每個區域內沿周向均勻分布；以特殊扣密封面端部為基準畫5_平行線；3)粘貼應變片在畫好的線附近，打磨密封面內壁，直到出現光亮基體表面，用酒精將表面擦拭干凈，應變片粘上專用膠水，以5mm線和0°、45°、90°粘貼參考線為基準在密封面內壁粘貼應變片；粘貼完成后，將應變片的弓I線與排線焊連在一起，排線的插口接到應變箱上，應變箱與電腦通訊線連接好，即可進行試驗。本專利技術的是這樣實現的:該方法測試對象為油套管特殊扣，特殊扣由特殊扣連接螺紋I和特殊扣密封面2組成，有限元分析表明特殊扣密封面2在上扣過程中密封面處接觸應變最大的區域在距密封面端部5_區域內，4為距端部5_的平行線，由于區域的限制，也為了真實反應密封面的接觸應力，采用單向3mm的應變片3來測量接觸應變。特殊扣為精密數控車床加工，因此特殊扣的精度較高，為使應變片反應密封面上各方向的應力，以密封面端部為基準粘貼應變片，以密封面端部為基礎分別畫45°粘貼參考線5、90°粘貼參考線6、0°粘貼參考線7，分別在這二條線為參考粘貼應變片3。應變片3為專制20萬微應變小尺寸應變片，可測量特殊扣密封面從彈性到屈服甚至完全塑性大變形過程的應變狀態，并配備20萬微應變能力的應變箱12，使在超過彈性范圍時，不發生應變片損壞無法測量全部應變狀態的情況。API標準中規定材料的屈服總延伸率為6%，則確定當應變值為6000微應變時對應的扭矩值為特殊扣能承受的最高扭矩能力。但是在上扣過程中按照設備最大能力上扣，為了得到屈服時的扭矩值，需將特殊扣上到扭矩-圈數曲線上可看到明顯屈服現象時再停止，此時的密封面處已經發生了很大的塑性變形，彈性范圍內使用的應變片在超過屈服之后已經被破壞，無法在實時顯示應變狀態，必須采用塑性大應變片和應變系統。該專利技術選用20萬微應變能力的應變系統和應變片，測試應變值。試驗完成后，按照曲線分別用時間去對應6000μ ε與扭矩值，即可得出特殊扣能承受的最高扭矩能力。如圖3、4所示，從對應點即可快速獲得特殊扣的最高扭矩能力值。從得到的扭矩-時間曲線，和微應變-時間曲線，分別對應6000微應變時時間為125S，可很快在扭矩-時間曲線上得到125S時對應的扭矩值，即我們所要獲得的最高扭矩能力值。首先清洗管子內壁，然后進行畫線，對圖1中特殊本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種油套管特殊扣過扭大應變的測試方法，該方法包括有以下步驟：1）選擇測試儀器及器件選用20萬微應變測試能力的應變箱，20萬微應變3mm小尺寸單向應變片；2）在油套管特殊扣密封面內壁劃粘貼參考線在油套管特殊扣密封面對應的內壁圓周等分為4個區域，以特殊扣密封面端部為基準，在每個區域內畫0°、45°、90°粘貼參考線，每0°、45°、90°粘貼參考線為一組，并使三個角度的粘貼參考線在每個區域內沿周向均勻分布；以特殊扣密封面端部為基準畫5mm平行線；3）粘貼應變片在畫好的線附近，打磨密封面內壁，直到出現光亮基體表面，用酒精將表面擦拭干凈，應變片粘上專用膠水，以5mm線和0°、45°、90°粘貼參考線為基準在密封面內壁粘貼應變片；粘貼完成后，將應變片的引線與排線焊連在一起，排線的插口接到應變箱上，應變箱與電腦通訊線連接好，即可進行試驗。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫宇，張麗敏，楊永昌，戈曉，劉家泳，周偉，汪堯，張冬梅，
申請(專利權)人：天津鋼管集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：