專利名稱：井下工具受力的嵌入式模擬測試裝置與過程的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種井下工具受力的嵌入式模擬測試裝置與過程，屬于拉壓載荷測試技術。
背景技術：
油田的并下工具包括不同規格、型號的鉆頭、鉆桿、封隔器、卡瓦、套管等，它們受力性能的好壞關系著油井的生產安全和生產效率。在受力性能的測試中，拉壓力的測試是最重要的兩個參數。因此在地面上模擬測試井下工具的拉壓力具有十分重要的意義。
現有的拉壓力測試裝置，包括導向柱、游動橫梁、液壓缸、工具連接組件及電測系統組成。其中電測系統包括一個拉壓力傳感器和放大器組成。所采用的傳感器裸露在外面，與被測工具直接相連。在測試過程中，需要模擬井下的工況，如水壓等工作條件，因此傳感器處于惡劣的環境中工作，測試誤差大，易于損壞，測試工作效率低下。

發明內容
本發明的目的在于提供一種井下工具受力的嵌入式模擬測試裝置與過程。該裝置中的電測系統避開了惡劣環境，測試精度高，使用壽命長，測試過程簡單。
本發明是通過下述技術方案加以實現的包括導向柱、配合于導向柱的游動橫梁、游動橫梁兩端的液壓缸和游動橫梁中心連接工具的連接組件及電測系統構成井下工具受力的嵌入式模擬測試裝置。其特征在于游動橫梁采用中空結構，內設一個受力圓盤，該圓盤按120°圓角分布三個拉壓力傳感器和導向器。所述的傳感器的上端與受力圓盤連接，下端與游動橫梁連接；所述的導向器是由固定連接在游動橫梁上的導向桿和開設在受力圓盤上的導向孔并以滑動配合組成；每個傳感器后接一個放大器及一個共用的加法器，加法器的輸出連接一個數字顯示器。
采用上述的裝置，實現測試井下工具受拉壓力的過程，其特征在于1、當游動橫梁沿導向柱向上運行，測試工具受拉力，在游動橫梁和受力圓盤之間的傳感器受到一個壓力，它輸出的微弱電壓信號經放大器、加法器的放大和相加后，輸出一個0～-5V的電壓信號，該電壓信號對應被測工具的一個拉力測試值，測試值顯示在數字顯示器上。2、當游動橫梁沿導向柱向下運行，測試工具受壓力，在游動橫梁和受力圓盤之間的傳感器受到一個拉力，它輸出的微弱電壓信號經放大器、加法器的放大和相加后，輸出一個0～5V的電壓信號，該電壓信號對應被測工具的一個壓力測試值，測試值顯示在數字顯示器上。
本發明的優點在于，由于傳感器嵌入游動橫梁內，不受外界諸如水等實驗介質的影響，不但提高了測試精度，而且提高了使用壽命和工作效率。同時由于采用多個均布傳感器進行同時檢測，有效地克服了單一傳感器測試因受力的非均勻性而帶來的測試誤差，其測試數據真實可信。


圖1是本發明測試裝置結構示意圖。
圖2是電測系統中的放大器電路結構圖。
圖3是電測系統中的加法器電路結構圖。
圖中1為游動橫梁，2為拉壓傳感器，3為固定螺栓，4為工具連接組件，5為受力圓盤，6為導向桿，7為導向桿軸套，8為導向柱。
具體實施例方式
適用于井下工具拉壓力的測試裝置及過程，其利用三個嵌入式的拉壓力傳感器及特定的結構，實現井下工具拉壓力的在線檢測，其過程是由圖1所示，在游動橫梁1內部，中空結構的外側均勻地安裝3個軸向拉壓傳感器2，每個傳感器的一端用固定螺栓3安裝在游動橫梁上，另一端安裝在一塊受力圓盤5上，受力圓盤上除安裝3個傳感器外，均勻地分布3個導向孔，3根導向桿6分別從3個導向孔穿過，導向桿與導向孔之間安裝導向桿軸套7，導向桿與軸套之間為滑動配合，導向桿的一端與游動橫梁固定，在游動橫梁沿導向柱8向上運動時，由橫梁與受力圓盤向傳感器施加壓力，相應的游動橫梁中心連接的工具連接組件4使被測工具受到拉力；在游動橫梁向下運動時，由橫梁與受力圓盤向傳感器施加拉力，相應的游動橫梁中心連接的工具連接組件4使被測工具受到壓力；拉力或壓力值被三個傳感器轉換為與受力值對應的三個微小變化的電壓值；由圖2所示(圖中給出一個放大器，其它兩個相同)，這三個電壓分別經過三個特性相同的電壓放大器放大成三個0～±1.67V的電壓，正、負電壓信號分別經過R2、R1進入uA725的3和2腳，放大后的信號由6腳輸出，輸出的信號經過C7、R5、C8的濾波，向外輸出一個與拉壓力值對應的電壓信號；由圖3所示，三個特性相同的放大器的輸出信號分別經過R1、R2、R3進入U1的2腳，相加的信號經過加法器的1腳輸出0～±5V的電壓信號。該信號直接提供給數字顯示器顯示出工具受拉壓力的數值。
權利要求
1.一種井下工具受力的嵌入式模擬測試裝置，該裝置包括導向柱、配合于導向柱的游動橫梁、游動橫梁兩端的液壓缸和游動橫梁中心連接工具的連接組件及電測系統構成，其特征在于游動橫梁采用中空結構，內設一個受力圓盤，該圓盤按120°圓角分布三個拉壓力傳感器和導向器，所述的傳感器的上端與受力圓盤連接，下端與游動橫梁連接；所述的導向器是由固定連接在游動橫梁上的導向桿和開設在受力圓盤上的導向孔并以滑動配合組成；每個傳感器后接一個放大器及一個共用的加法器，加法器的輸出連接一個數字顯示器。
2.采用按權利要求1所述的嵌入式模擬測試裝置，實現測試井下工具受拉壓力的過程，其特征在于1)當游動橫梁沿導向柱向上運行，測試工具受拉力，在游動橫梁和受力圓盤之間的傳感器受到一個壓力，它輸出的微弱電壓信號經放大器、加法器的放大和相加后，輸出一個0～-5V的電壓信號，該電壓信號對應被測工具的一個拉力測試值，測試值顯示在數字顯示器上；2)當游動橫梁沿導向柱向下運行，測試工具受壓力，在游動橫梁和受力圓盤之間的傳感器受到一個拉力，它輸出的微弱電壓信號經放大器、加法器的放大和相加后，輸出一個0～5V的電壓信號，該電壓信號對應被測工具的一個壓力測試值，測試值顯示在數字顯示器上。
全文摘要
本發明公開了一種井下工具受力的嵌入式模擬測試裝置與過程，屬于拉壓載荷測試技術。所述裝置特征在于，游動橫梁采用中空結構，內設一個受力圓盤，該圓盤均布三個拉壓力傳感器和導向器，每個傳感器后接一個放大器及一個共用的加法器，加法器后接數字顯示器。其測試過程游動橫梁向上運行，傳感器受到壓力，它輸出的電壓信號經放大器、加法器輸出一個0～－5V的電壓信號，該電壓信號對應被測工具的拉力測試值。游動橫梁向下運行，傳感器受到拉力，它輸出的電壓信號經放大器、加法器輸出一個0～5V的電壓信號，該電壓信號對應被測工具的壓力測試值。本發明的優點在于，傳感器不受外界實驗介質的影響，測試精度高，使用壽命長，工作效率高。
文檔編號G01L1/00GK1492219SQ0314426
公開日2004年4月28日 申請日期2003年9月11日 優先權日2003年9月11日
發明者傅星, 胡小唐, 陳 峰, 胡曉東, 郭彤, 李夢超, 傅 星 申請人:天津大學