一種鉆井張力計的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井張力計，在應變梁頂部中間設置有一對立柱螺栓，施力螺母座固定安裝在兩立柱螺栓上部，施力螺母座中心開有內螺紋通孔，壓塊豎向滑動安裝在兩立柱螺栓之間，鎖緊把手下部設置為螺紋桿，鎖緊把手下部螺紋桿螺入施力螺母座內螺紋通孔中且底端轉動安裝在壓塊頂部，應變梁側部向應變梁中設置有一對應變梁盲孔作為應變區(qū)，每個應變梁盲孔中分別埋入有應變片傳感器、傳感器信號采集電路。
【專利說明】一種鉆井張力計
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及油田鉆壓測量裝置領域，具體為一種鉆井張力計。
【背景技術】
[0002]在油田鉆井作業(yè)中，鉆壓的測量可幫助司鉆保持符合要求的均勻鉆壓，有利于獲取較好的井身質量和較高的鉆速，同時還可防止超過井架或提升系統(tǒng)能力的操作，因此有司鉆的“眼睛”之稱。鉆壓通常采用測量大鉤負荷的方法間接進行測量。
[0003]目前大鉤負荷一般采用膜片式力一液壓傳感器測量，這種傳感器的結構復雜，它由承壓室、壓盤、滾動薄片等組成。在死繩固定器上，有一通過軸承固定在基座上的帶有臂梁的滾筒，配套附件太多，體積龐大，成本太高。作業(yè)中當鋼絲繩受到向上張力時，通過滾筒將其變?yōu)樽饔迷趥鞲衅魃系睦?，使傳感器承壓室壓力增加，即把拉力變成液壓信號，改變臂梁和滾筒尺寸，或傳感器承壓室截面積，則用同樣的液壓信號表示不同的大鉤負荷。這種裝置并不能直接測量，而是通過測液壓轉換成大鉤負荷。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鉆井張力計，以解決現(xiàn)有技術鉆壓無法直接測量的問題。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為:
一種鉆井張力計，包括有矩形座狀的應變梁，其特征在于:所述應變梁頂部中間設置有一對立柱螺栓，兩立柱螺栓沿與應變梁長邊垂直的方向排列，還包括施力螺母座、鎖緊把手、壓塊，所述施力螺母座固定安裝在兩立柱螺栓上部，施力螺母座中心開有內螺紋通孔，所述壓塊豎向滑動安裝在兩立柱螺栓之間，壓塊底部向壓塊內設置有中心線與應變梁長邊平行的弧形壓槽，所述鎖緊把手下部設置為外壁成型有外螺紋的螺紋桿，鎖緊把手下部螺紋桿螺入施力螺母座內螺紋通孔中并伸入施力螺母座下方、兩立柱螺栓之間，且鎖緊把手下部螺紋桿底端轉動安裝在壓塊頂部；
所述應變梁兩側面各設置有一對，共4只封閉的應變梁盲孔A、B、C、D作為應變區(qū)。A、B及C、D兩對盲孔中心軸線分別垂直于應變梁長邊方向，且A、C及B、D兩對盲孔中心軸線于應變梁長邊方向平行，A、B與C、D兩個應變區(qū)各在應變梁中心線一側，且與中心線距離相等。在A、B、C、D四個盲孔底部平面上按特定角度貼有一片金屬應變片，組成應變全橋，及溫度補償電路；
應變梁另一側面有一只傳感器引出線端口，端口沿應變梁內側設計有一內腔E安裝變送器電路，應變全橋和變送器電路相聯(lián)，變送器為應變全橋供電，同時將應變全橋輸出信號經放大變成4-20ma，從應變梁端部引出線端口引出。
[0006]所述的一種鉆井張力計，其特征在于:所述應變梁頂部長邊方向兩端分別設置有導座，每個導座頂部向導座內分別設置有中心線與應變梁長邊平行的弧形槽。
[0007]所述的一種鉆井張力計，其特征在于:所述鎖緊把手上部設置為彎曲的光桿。[0008]所述的一種鉆井張力計，其特征在于:所述壓塊兩側分別設置有弧形槽狀的滑槽，且壓塊兩側滑槽分別套在對應側立柱螺栓上與對應側立柱螺栓滑動配合。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點為:
1.本發(fā)明結構簡單，不需另外附加配件。體積小，結構緊湊，重量輕，加工成本低。
[0010]2.本發(fā)明安裝方便，單人1-2個動作即可完成捆定工作，維修拆卸方便。
[0011]3.本發(fā)明捆在鉆機死繩上，直接測量死繩張力，測量精度高。
[0012]4.本發(fā)明溫度補償，傳感器信號采集電路都埋在應變區(qū)盲孔內，與應變梁融為一體。防潮、防震，還可根據(jù)用戶要求輸出0-5VDC，4-20mA及數(shù)字信號。
【專利附圖】
【附圖說明】[0013]圖1為本發(fā)明結構立體示意圖。[0014]圖2為本發(fā)明結構側視圖。[0015]圖3為本發(fā)明結構正視圖。
[0016]圖4鋼絲繩拉力與鉆柱重力間關系示意圖。[0017]圖5為本發(fā)明受力分析原理示意圖。[0018]圖6應變梁界面示意圖。[0019]圖7電器元理圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1一圖3所示。一種鉆井張力計，包括有矩形座狀的應變梁1，應變梁I頂部中間設置有一對立柱螺栓2，兩立柱螺栓2沿與應變梁I長邊垂直的方向排列，還包括施力螺母座3、鎖緊把手4、壓塊5，施力螺母座3固定安裝在兩立柱螺栓2上部，施力螺母座3中心開有內螺紋通孔，壓塊5豎向滑動安裝在兩立柱螺栓2之間，壓塊5底部向壓塊5內設置有中心線與應變梁I長邊平行的弧形壓槽6，鎖緊把手4下部設置為外壁成型有外螺紋的螺紋桿41，鎖緊把手4下部螺紋桿41螺入施力螺母座3內螺紋通孔中并伸入施力螺母座3下方、兩立柱螺栓2之間，且鎖緊把手4下部螺紋桿41底端轉動安裝在壓塊5頂部；
如圖6所示，所述應變梁兩側面各設置有一對，共4只封閉的應變梁盲孔A、B、C、D作為應變區(qū)。A、B及C、D兩對盲孔中心軸線分別垂直于應變梁長邊方向，且A、C及B、D兩對盲孔中心軸線于應變梁長邊方向平行。A、B與C、D兩個應變區(qū)各在應變梁中心線一側，且與中心線距離相等。在A、B、C、D四個盲孔底部平面上按特定角度貼有一片金屬應變片，組成應變全橋，及溫度補償電路。
[0021]見圖7應變梁另一側面有一只傳感器引出線端口，端口沿應變梁內側設計有一內腔E安裝變送器電路。應變全橋和變送器電路相聯(lián)，變送器為應變全橋供電，同時將應變全橋輸出信號經放大變成4-20ma，從應變梁端部引出線端口引出。
[0022]應變梁I頂部長邊方向兩端分別設置有導座7，每個導座7頂部向導座7內分別設置有中心線與應變梁I長邊平行的弧形槽71。
[0023]鎖緊把手4上部設置為彎曲的光桿42。
[0024]壓塊5兩側分別設置有弧形槽狀的滑槽，且壓塊5兩側滑槽分別套在對應側立柱螺栓2上與對應側立柱螺栓2滑動配合。[0025]本發(fā)明的應變梁兩端各設計一只導座，導座中間有弧形槽，應變梁中部兩立柱螺栓、施力螺母座、鎖緊把手、壓塊構成固定鋼絲繩裝置，當鋼絲繩從應變梁兩端導座弧形槽中穿過時，其中間部位穿過固定鋼絲繩裝置的兩立柱螺栓之間，并被固定鋼絲繩裝置中壓塊壓緊。在應變梁中心兩側設計有封閉的盲孔作為應變區(qū)，應變區(qū)內貼有應變片。
[0026]鉆井作業(yè)時，鋼絲繩張力T，將產生對應變梁的壓力P，在壓力P作用下，應變梁產生拉伸與壓縮形變，此形變對應變梁產生相應切應力。
[0027]根據(jù)材料力學中茹拉夫斯公式，通過計算在適當選取應變梁寬，應變梁高及盲孔直徑，應變片傳感器厚度后，當應變梁受到鋼絲繩張力時，應變片傳感器即輸出相應電壓信號，此電壓信號是和應變片傳感器能受壓力成正比的，換言之，通過應變片傳感器輸出信號即直接測量出鋼絲繩所受張力，進而得知鉆壓值。
[0028]由圖4可見，大鉤負荷由游動車的鋼絲繩分擔，只要測量出鋼絲繩張力即可算出大鉤負荷，從而得到鉆壓。由于鉆井過程中，死繩即承受了與大鉤負荷成正比的張力T，又不發(fā)生運動，因而可通過測量死繩張力間接測量大鉤負荷。
[0029]從圖5分析可知:整個張力計所受壓力P=2TcosQ/2當測量得到應變片傳感器所受壓力P，即可得知鋼絲繩張力T。
【權利要求】
1.一種鉆井張力計，包括有矩形座狀的應變梁，其特征在于:所述應變梁頂部中間設置有一對立柱螺栓，兩立柱螺栓沿與應變梁長邊垂直的方向排列，還包括施力螺母座、鎖緊把手、壓塊，所述施力螺母座固定安裝在兩立柱螺栓上部，施力螺母座中心開有內螺紋通孔，所述壓塊豎向滑動安裝在兩立柱螺栓之間，壓塊底部向壓塊內設置有中心線與應變梁長邊平行的弧形壓槽，所述鎖緊把手下部設置為外壁成型有外螺紋的螺紋桿，鎖緊把手下部螺紋桿螺入施力螺母座內螺紋通孔中并伸入施力螺母座下方、兩立柱螺栓之間，且鎖緊把手下部螺紋桿底端轉動安裝在壓塊頂部；所述應變梁兩側面各設置有一對，共4只封閉的應變梁盲孔A、B、C、D作為應變區(qū)，A、B及C、D兩對盲孔中心軸線分別垂直于應變梁長邊方向，且A、C及B、D兩對盲孔中心軸線于應變梁長邊方向平行，A、B與C、D兩個應變區(qū)各在應變梁中心線一側，且與中心線距離相等，在A、B、C、D四個盲孔底部平面上按特定角度貼有一片金屬應變片，組成應變全橋，及溫度補償電路；應變梁另一側面有一只傳感器引出線端口，端口沿應變梁內側設計有一內腔E安裝變送器電路，應變全橋和變送器電路相聯(lián)，變送器為應變全橋供電，同時將應變全橋輸出信號經放大變成4-20ma，從應變梁端部引出線端口引出。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鉆井張力計，其特征在于:所述應變梁頂部長邊方向兩端分別設置有導座，每個導座頂部向導座內分別設置有中心線與應變梁長邊平行的弧形槽。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鉆井張力計，其特征在于:所述鎖緊把手上部設置為彎曲的光桿。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鉆井張力計，其特征在于:所述壓塊兩側分別設置有弧形槽狀的滑槽，且壓塊兩側滑槽分別套在對應側立柱螺栓上與對應側立柱螺栓滑動配合。
【文檔編號】E21B47/06GK103437757SQ201310295866
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權日:2013年7月15日
【發(fā)明者】胡建強, 胡巍, 李麗 申請人:蚌埠賽英電子科技發(fā)展有限公司