一種鉆井張力計的制作方法
【專利摘要】本實用新型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(nèi)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(nèi)螺紋通孔中且底端轉(zhuǎn)動安裝在壓塊頂部，應變梁側(cè)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]本實用新型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(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換成大鉤負荷。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型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，本實用新型所采用的技術方案為:
[0006]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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)動安裝在壓塊頂部；
[0007]所述應變梁兩側(cè)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(cè)，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?nèi)珮?，及溫度補償電路；
[0008]應變梁另一側(cè)面有一只傳感器引出線端口，端口沿應變梁內(nèi)側(cè)設計有一內(nèi)腔E安裝變送器電路，應變?nèi)珮蚝妥兯推麟娐废嗦?lián)，變送器為應變?nèi)珮蚬╇?，同時將應變?nèi)珮蜉敵鲂盘柦?jīng)放大變成4-20ma，從應變梁端部引出線端口引出。
[0009]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?qū)ё鶅?nèi)分別設置有中心線與應變梁長邊平行的弧形槽。
[0010]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。[0011]所述的一種鉆井張力計，其特征在于:所述壓塊兩側(cè)分別設置有弧形槽狀的滑槽，且壓塊兩側(cè)滑槽分別套在對應側(cè)立柱螺栓上與對應側(cè)立柱螺栓滑動配合。
[0012]本實用新型的優(yōu)點為:
[0013]1.本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，不需另外附加配件。體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，加工成本低。
[0014]2.本實用新型安裝方便，單人I?2個動作即可完成捆定工作，維修拆卸方便。
[0015]3.本實用新型捆在鉆機死繩上，直接測量死繩張力，測量精度高。
[0016]4.本實用新型溫度補償，傳感器信號采集電路都埋在應變區(qū)盲孔內(nèi)，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】
[0017]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0018]圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0019]圖3為本實用新型結(jié)構(gòu)正視圖。
[0020]圖4鋼絲繩拉力與鉆柱重力間關系示意圖，其中:
[0021]圖4 Ca)為結(jié)構(gòu)示意圖，圖4 (b)為關系框圖。
[0022]圖5為本實用新型受力分析原理示意圖，其中:
[0023]圖5 (a)為結(jié)構(gòu)示意圖，圖5 (b)為力示意圖。
[0024]圖6應變梁界面示意圖，其中:
[0025]圖6 Ca)為側(cè)視圖，圖6 (b)為俯剖視圖。
[0026]圖7電器元理圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1-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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)動安裝在壓塊5頂部；
[0028]如圖6所示，所述應變梁兩側(cè)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(cè)，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?nèi)珮?，及溫度補償電路。
[0029]見圖7應變梁另一側(cè)面有一只傳感器引出線端口，端口沿應變梁內(nèi)側(cè)設計有一內(nèi)腔E安裝變送器電路。應變?nèi)珮蚝妥兯推麟娐废嗦?lián)，變送器為應變?nèi)珮蚬╇姡瑫r將應變?nèi)珮蜉敵鲂盘柦?jīng)放大變成4-20ma，從應變梁端部引出線端口引出。
[0030]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?qū)ё?內(nèi)分別設置有中心線與應變梁I長邊平行的弧形槽71。
[0031]鎖緊把手4上部設置為彎曲的光桿42。
[0032]壓塊5兩側(cè)分別設置有弧形槽狀的滑槽，且壓塊5兩側(cè)滑槽分別套在對應側(cè)立柱螺栓2上與對應側(cè)立柱螺栓2滑動配合。
[0033]本實用新型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(gòu)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(cè)設計有封閉的盲孔作為應變區(qū)，應變區(qū)內(nèi)貼有應變片。
[0034]鉆井作業(yè)時，鋼絲繩張力T，將產(chǎn)生對應變梁的壓力P，在壓力P作用下，應變梁產(chǎn)生拉伸與壓縮形變，此形變對應變梁產(chǎn)生相應切應力。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]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(quán)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)動安裝在壓塊頂部； 所述應變梁兩側(cè)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(cè)，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?nèi)珮?，及溫度補償電路； 應變梁另一側(cè)面有一只傳感器引出線端口，端口沿應變梁內(nèi)側(cè)設計有一內(nèi)腔E安裝變送器電路，應變?nèi)珮蚝妥兯推麟娐废嗦?lián)，變送器為應變?nèi)珮蚬╇?，同時將應變?nèi)珮蜉敵鲂盘柦?jīng)放大變成4-20ma，從應變梁端部引出線端口引出。
2.根據(jù)權(quán)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?qū)ё鶅?nèi)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(quán)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(quán)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(cè)分別設置有弧形槽狀的滑槽，且壓塊兩側(cè)滑槽分別套在對應側(cè)立柱螺栓上與對應側(cè)立柱螺栓滑動配合。
【文檔編號】E21B47/06GK203614097SQ201320419943
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)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