一种连续油管工具高温复合加载试验系统的制作方法

1.本发明涉及石油管道检测试验设备技术领域，更具体的说是涉及一种连续油管工具高温复合加载试验系统。


背景技术：

2.由于连续油管磨铣、打捞等一类工具作业时工况复杂，可能会同时承受内压、外压、扭矩、拉力、高温等多种载荷，所以出厂前要进行系统的载荷试验。
3.现阶段由于试验技术条件有限，制造厂家只能进行单一试验，无法充分模拟实际工况进行复合加载试验，造成新研制开发的工具性能无法有效得到验证，故经常出现在井下作业时连续油管工具失效断裂，密封损坏等事故，给用户造成严重损失。
4.因此，研究出一种可以满足连续油管工具在井下的全工况模拟验证要求，降低事故发生的连续油管工具高温复合加载试验系统是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种可以满足连续油管工具在井下的全工况模拟验证要求，降低事故发生的连续油管工具高温复合加载试验系统。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种连续油管工具高温复合加载试验系统，包括：
8.机体，所述机体的内部贯通有空腔，工件置于所述空腔内；
9.固定件，所述固定件固定于所述机体的两端；
10.加载装置，所述加载装置包括：壳体、连接头、扭矩加载组件以及拉力加载组件；所述工件的一端与固定件连接，另一端与贯穿壳体和固定件的连接头连接；所述连接头与壳体连接，所述连接头的端部设有内压加载口，所述内压加载口与连接头的内腔、工件内腔相连通；所述扭矩加载组件和拉力加载组件均设置于所述壳体的内部；
11.外压加载组件，所述机体的外壁开设有外压加载口，所述外压加载口与机体的空腔相连通，所述外压加载组件设置于外压加载口处。
12.采用上述技术方案的有益效果是，本发明中的加载装置和外压加载组件可以对工件进行内压、拉力、扭矩以及外压等复合加载，也可选择性实施加载条件，一次试验就可以完成多项工件的能力测试；满足常规连续油管工具的使用要求，充分验证工具的性能。
13.优选的，所述固定件包括：第一端部法兰和第二端部法兰；所述第一端部法兰和第二端部法兰分别固定于所述机体的两端；所述第一端部法兰与壳体连接；所述工件靠近第二端部法兰的一端连接有转换头，所述转换头与第二端部法兰连接。转换头的设置方便将工件端部固定。
14.优选的，所述扭矩加载组件包括：螺母、液压驱动头以及扭矩液压加载口；所述壳体的内部设有扭矩加载腔，所述螺母和液压驱动头均设置于所述扭矩加载腔内；所述螺母与连接头螺纹连接；所述液压驱动头固定于所述螺母的外部；所述壳体的外部开设有扭矩
液压加载口，且扭矩液压加载口与扭矩加载腔相连通；所述扭矩液压加载口内液体推动液压驱动头旋转。液压驱动头在压力作用下旋转，进而带动螺母旋转对工件施加扭矩。
15.优选的，所述拉力加载组件包括：拉力活塞、推力轴承以及拉力液压加载口；所述壳体的内部设有拉力加载腔；所述拉力活塞和推力轴承均置于拉力加载腔内，且套设于连接头的外部；所述推力轴承与螺母抵接，且置于螺母与拉力活塞之间；所述壳体的外部开设有拉力液压加载口，所述拉力液压加载口与拉力加载腔相连通；所述拉力液压加载口内的液体依次推动拉力活塞、推力轴承顶紧螺母。螺母与连接头连接，拉力活塞在压力作用下移动进而推动推力轴承和螺母，进而对工件施加拉力。
16.优选的，所述外压加载组件包括：加压活塞、指示杆以及中间法兰；所述中间法兰与外压加载口的端口固定连接；所述加压活塞置于外压加载口的内部；所述指示杆贯穿中间法兰与加压活塞连接；所述中间法兰的表面设有打压接头，所述打压接头与外压加载口相连通。在机体的空腔内注满导热油，在压力作用下，加压活塞下移压缩导热油，进而对工件的外部施加压力。
17.优选的，所述机体的空腔内注满导热油，外部螺旋绕设有电磁加热管。电磁加热管对导热油加热，进而对工件施加相应温度。
18.优选的，所述机体的外部设有温度传感器和扭矩拉力变送器；所述温度传感器的感应端与机体的空腔相连通；所述转换头与第二端部法兰连接的一端设有扭矩拉力传感器，所述扭矩拉力传感器的一端与转换头螺纹连接，另一端与第二端部法兰固定连接；所述扭矩拉力传感器与扭矩拉力变送器连接。温度传感器可以采集导热油的温度，扭矩拉力传感器检测对工件施加的拉力和扭矩。
19.优选的，所述温度传感器和扭矩拉力变送器均连接有信号采集器。
20.优选的，加载试验系统还包括加载控制器，所述扭矩液压加载口和拉力液压加载口均与液压控制器连接；所述液压控制器、信号采集器以及电磁加热管均与加载控制器相连接。加载控制器可以对相应的温度、拉力、扭矩进行相应的控制。
21.优选的，所述第一端部法兰、第二端部法兰与机体的连接处均设有密封件；所述第一端部法兰与连接头之间、壳体与连接头之间、拉力活塞与壳体之间、拉力活塞与连接头之间、加压活塞与外压加载口之间均设有密封圈；所述中间法兰与外压加载口的连接处设有垫环。
22.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其有益效果为：
23.（1）本发明的连续油管工具高温复合加载试验系统，通过加载控制器能够完成连续油管工具拉力、内压、外压、扭矩、温度中一项或者多项条件的加载，能够完全模拟连续油管工具在井下工作的多种复合工况，一次试验就可以完成多项工件的能力测试，相比于传统的单项试验，检测项目更加完备，效率更高；
24.（2）采用活塞平衡原理，能够完成超过140℃的高温外压试验，采用活塞平衡原理实现了在高温环境中能够加载压力，油水分离，避免污染。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1为本发明提供的复合加载试验系统的结构示意图；
27.图2为本发明提供的复合加载试验系统中加载装置的结构放大图；
28.图3为本发明提供的图1中a处的结构放大图；
29.图4为本发明提供的图1中b处的结构放大图。
30.其中，图中，
31.1-机体；
32.11-外压加载口；12-导热油；
33.2-固定件；
34.21-第一端部法兰；22-第二端部法兰；
35.3-加载装置；
36.31-壳体；32-连接头；
37.33-扭矩加载组件；
38.331-螺母；332-液压驱动头；333-扭矩液压加载口；
39.34-拉力加载组件
40.341-拉力活塞；342-推力轴承；343-拉力液压加载口；
41.35-内压加载口；
42.4-外压加载组件；
43.41-加压活塞；42-指示杆；43-中间法兰；44-打压接头；45-限位螺母；
44.5-转换头；6-电磁加热管；7-温度传感器；8-扭矩拉力变送器；9-扭矩拉力传感器；10-信号采集器；011-加载控制器；012-液压控制器；013-密封件；014-密封圈；015-垫环；016-工件；017-螺栓。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.本发明实施例公开了一种连续油管工具高温复合加载试验系统，包括：
47.机体1，机体1的内部贯通有空腔，工件016置于空腔内；
48.固定件2，固定件2固定于机体1的两端；
49.加载装置3，加载装置3包括：壳体31、连接头32、扭矩加载组件33以及拉力加载组件34；工件016的一端与固定件2连接，另一端与贯穿壳体31和固定件2的连接头32连接；连接头32与壳体31连接，连接头32的端部设有内压加载口35，内压加载口35与连接头32的内腔、工件016内腔相连通；扭矩加载组件33和拉力加载组件34均设置于壳体31的内部；
50.外压加载组件4，机体1的外壁开设有外压加载口11，外压加载口11与机体1的空腔相连通，外压加载组件4设置于外压加载口11处。
51.为了进一步地优化上述技术方案，如图1所示，固定件2包括：第一端部法兰21和第二端部法兰22；第一端部法兰21和第二端部法兰22分别固定于机体1的两端；第一端部法兰21与壳体31连接；工件016靠近第二端部法兰22的一端连接有转换头5，转换头5与第二端部法兰22连接。第一端部法兰21和第二端部法兰22分别通过螺栓017与机体1固定连接。
52.为了进一步地优化上述技术方案，如图2所示，扭矩加载组件33包括：螺母331、液压驱动头332以及扭矩液压加载口333；壳体31的内部设有扭矩加载腔，螺母331和液压驱动头332均设置于扭矩加载腔内；螺母331与连接头32螺纹连接；液压驱动头332固定于螺母331的外部；壳体31的外部开设有扭矩液压加载口333，且扭矩液压加载口333与扭矩加载腔相连通；扭矩液压加载口333内液体推动液压驱动头332旋转。壳体31与第一端部法兰21通过螺栓固定连接。液压驱动头332现有的结构，只要打油就可以产生转动，提供扭矩。
53.为了进一步地优化上述技术方案，拉力加载组件34包括：拉力活塞341、推力轴承342以及拉力液压加载口343；壳体31的内部设有拉力加载腔；拉力活塞341和推力轴承342均置于拉力加载腔内，且套设于连接头32的外部；推力轴承342与螺母331抵接，且置于螺母331与拉力活塞341之间；壳体31的外部开设有拉力液压加载口343，拉力液压加载口343与拉力加载腔相连通；拉力液压加载口343内的液体依次推动拉力活塞341、推力轴承342顶紧螺母331。扭矩液压加载口333和拉力液压加载口343通过液压管线与液压控制器012相连接。
54.为了进一步地优化上述技术方案，如图3所示，外压加载组件4包括：加压活塞41、指示杆42以及中间法兰43；中间法兰43与外压加载口11的端口固定连接；加压活塞41置于外压加载口11的内部；指示杆42贯穿中间法兰43与加压活塞41连接；中间法兰43的表面设有打压接头44，打压接头44与外压加载口11相连通。打压接头44处注入水对加压活塞41施压，加压活塞41实现了对水油的分离；加压活塞41在与导热油12接触的表面涂有隔热涂层，避免热量过多传递造成的打压系统受热损坏。指示杆42的顶端置于中间法兰43的外部，指示杆42的顶部螺纹安装有限位螺母45，加压活塞41在移动过程中限位螺母45可以起到指示和限制位置的作用。
55.为了进一步地优化上述技术方案，机体1的空腔内注满导热油12，外部螺旋绕设有电磁加热管6。电磁加热管6设有两组，分别位于外压加载组件4的两侧。导热油12为工件提供150℃-200℃的高温环境。
56.为了进一步地优化上述技术方案，如图4所示，机体1的外部设有温度传感器7和扭矩拉力变送器8；温度传感器7的感应端与机体1的空腔相连通；转换头5与第二端部法兰22连接的一端设有扭矩拉力传感器9，扭矩拉力传感器9的一端与转换头5螺纹连接，另一端与第二端部法兰22固定连接；扭矩拉力传感器9与扭矩拉力变送器8连接。
57.为了进一步地优化上述技术方案，温度传感器7和扭矩拉力变送器8均连接有信号采集器10。
58.为了进一步地优化上述技术方案，加载试验系统还包括加载控制器011，扭矩液压加载口333和拉力液压加载口343均与液压控制器012连接；液压控制器012、信号采集器10以及电磁加热管6均与加载控制器011相连接。
59.为了进一步地优化上述技术方案，加载控制器011内部有打压泵，内压加载口35、打压接头44均与加载控制器011中的打压泵连接。
60.为了进一步地优化上述技术方案，第一端部法兰21、第二端部法兰22与机体1的连接处均设有密封件013；第一端部法兰21与连接头32之间、壳体31与连接头32之间、拉力活塞341与壳体31之间、拉力活塞341与连接头32之间、加压活塞41与外压加载口11之间均设有密封圈014；中间法兰43与外压加载口11的连接处设有垫环015。
61.试验过程：
62.施加内压，向内压加载口35内注水，对工件016的内腔中施加压力；施加扭矩时，向扭矩液压加载口333内注入液压油，带动液压驱动头332旋转，进而带动螺母331旋转，对连接头32和工件016施加扭矩；施加拉力时，向拉力液压加载口343内注入液压油，带动拉力活塞341移动，并推动推力轴承342和螺母331对连接头32和工件016施加拉力；施加外压，向打压接头44内注入水，带动加压活塞41下移，挤压导热油12，对工件016施加外压；通过加载控制器011对电磁加热管6进行控制，对工件016施加温度载荷。
63.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
64.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，包括：机体（1），所述机体（1）的内部贯通有空腔，工件（016）置于所述空腔内；固定件（2），所述固定件（2）固定于所述机体（1）的两端；加载装置（3），所述加载装置（3）包括：壳体（31）、连接头（32）、扭矩加载组件（33）以及拉力加载组件（34）；所述工件（016）的一端与固定件（2）连接，另一端与贯穿壳体（31）和固定件（2）的连接头（32）连接；所述连接头（32）与壳体（31）连接，所述连接头（32）的端部设有内压加载口（35），所述内压加载口（35）与连接头（32）的内腔、工件（016）内腔相连通；所述扭矩加载组件（33）和拉力加载组件（34）均设置于所述壳体（31）的内部；外压加载组件（4），所述机体（1）的外壁开设有外压加载口（11），所述外压加载口（11）与机体（1）的空腔相连通，所述外压加载组件（4）设置于外压加载口（11）处。2.根据权利要求1所述的一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，所述固定件（2）包括：第一端部法兰（21）和第二端部法兰（22）；所述第一端部法兰（21）和第二端部法兰（22）分别固定于所述机体（1）的两端；所述第一端部法兰（21）与壳体（31）连接；所述工件（016）靠近第二端部法兰（22）的一端连接有转换头（5），所述转换头（5）与第二端部法兰（22）连接。3.根据权利要求2所述的一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，所述扭矩加载组件（33）包括：螺母（331）、液压驱动头（332）以及扭矩液压加载口（333）；所述壳体（31）的内部设有扭矩加载腔，所述螺母（331）和液压驱动头（332）均设置于所述扭矩加载腔内；所述螺母（331）与连接头（32）螺纹连接；所述液压驱动头（332）固定于所述螺母（331）的外部；所述壳体（31）的外部开设有扭矩液压加载口（333），且扭矩液压加载口（333）与扭矩加载腔相连通；所述扭矩液压加载口（333）内液体推动液压驱动头（332）旋转。4.根据权利要求3所述的一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，所述拉力加载组件（34）包括：拉力活塞（341）、推力轴承（342）以及拉力液压加载口（343）；所述壳体（31）的内部设有拉力加载腔；所述拉力活塞（341）和推力轴承（342）均置于拉力加载腔内，且套设于连接头（32）的外部；所述推力轴承（342）与螺母（331）抵接，且置于螺母（331）与拉力活塞（341）之间；所述壳体（31）的外部开设有拉力液压加载口（343），所述拉力液压加载口（343）与拉力加载腔相连通；所述拉力液压加载口（343）内的液体依次推动拉力活塞（341）、推力轴承（342）顶紧螺母（331）。5.根据权利要求4所述的一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，所述外压加载组件（4）包括：加压活塞（41）、指示杆（42）以及中间法兰（43）；所述中间法兰（43）与外压加载口（11）的端口固定连接；所述加压活塞（41）置于外压加载口（11）的内部；所述指示杆（42）贯穿中间法兰（43）与加压活塞（41）连接；所述中间法兰（43）的表面设有打压接头（44），所述打压接头（44）与外压加载口（11）相连通。6.根据权利要求2所述的一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，所述机体（1）的空腔内注满导热油（12），外部螺旋绕设有电磁加热管（6）。7.根据权利要求6所述的一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，所述机体（1）的外部设有温度传感器（7）和扭矩拉力变送器（8）；所述温度传感器（7）的感应端与机体（1）的空腔相连通；所述转换头（5）与第二端部法兰（22）连接的一端设有扭矩拉力传感器（9），所述扭矩拉力传感器（9）的一端与转换头（5）螺纹连接，另一端与第二端部法兰（22）
固定连接；所述扭矩拉力传感器（9）与扭矩拉力变送器（8）连接。8.根据权利要求7所述的一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，所述温度传感器（7）和扭矩拉力变送器（8）均连接有信号采集器（10）。9.根据权利要求8所述的一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，加载试验系统还包括加载控制器（011），所述扭矩液压加载口（333）和拉力液压加载口（343）均与液压控制器（012）连接；所述液压控制器（012）、信号采集器（10）以及电磁加热管（6）均与加载控制器（011）相连接。10.根据权利要求5所述的一种连续油管工具高温复合加载试验系统，其特征在于，所述第一端部法兰（21）、第二端部法兰（22）与机体（1）的连接处均设有密封件（013）；所述第一端部法兰（21）与连接头（32）之间、壳体（31）与连接头（32）之间、拉力活塞（341）与壳体（31）之间、拉力活塞（341）与连接头（32）之间、加压活塞（41）与外压加载口（11）之间均设有密封圈（014）；所述中间法兰（43）与外压加载口（11）的连接处设有垫环（015）。

技术总结
本发明公开了一种连续油管工具高温复合加载试验系统，包括：机体、固定件、加载装置以及外压加载组件；机体的内部贯通有空腔，工件置于空腔内；固定件固定于机体的两端；加载装置包括：壳体、连接头、扭矩加载组件以及拉力加载组件；工件的一端与固定件连接，另一端与贯穿壳体和固定件的连接头连接；连接头与壳体连接，连接头的端部设有内压加载口，内压加载口与连接头的内腔、工件内腔相连通；扭矩加载组件和拉力加载组件均设置于壳体的内部；机体的外壁开设有外压加载口，外压加载口与机体的空腔相连通，外压加载组件设置于外压加载口处。本发明中的复合加载试验系统可以满足连续油管工具在井下的全工况模拟验证要求，降低事故发生。发生。发生。


技术研发人员：石擎天 刘德举 彭文玥 孙洪振 严佳琳 石域亨 马御琛 彭玉婷
受保护的技术使用者：成都阿斯贝瑞科技有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/8/28