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专利名称：井下工具受力的嵌入式模拟测试装置与过程的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种井下工具受力的嵌入式模拟测试装置与过程，属于拉压载荷测试技术。
背景技术：
油田的并下工具包括不同规格、型号的钻头、钻杆、封隔器、卡瓦、套管等，它们受力性能的好坏关系着油井的生产安全和生产效率。在受力性能的测试中，拉压力的测试是最重要的两个参数。因此在地面上模拟测试井下工具的拉压力具有十分重要的意义。
现有的拉压力测试装置，包括导向柱、游动横梁、液压缸、工具连接组件及电测系统组成。其中电测系统包括一个拉压力传感器和放大器组成。所采用的传感器裸露在外面，与被测工具直接相连。在测试过程中，需要模拟井下的工况，如水压等工作条件，因此传感器处于恶劣的环境中工作，测试误差大，易于损坏，测试工作效率低下。

发明内容
本发明的目的在于提供一种井下工具受力的嵌入式模拟测试装置与过程。该装置中的电测系统避开了恶劣环境，测试精度高，使用寿命长，测试过程简单。
本发明是通过下述技术方案加以实现的包括导向柱、配合于导向柱的游动横梁、游动横梁两端的液压缸和游动横梁中心连接工具的连接组件及电测系统构成井下工具受力的嵌入式模拟测试装置。其特征在于游动横梁采用中空结构，内设一个受力圆盘，该圆盘按120°圆角分布三个拉压力传感器和导向器。所述的传感器的上端与受力圆盘连接，下端与游动横梁连接；所述的导向器是由固定连接在游动横梁上的导向杆和开设在受力圆盘上的导向孔并以滑动配合组成；每个传感器后接一个放大器及一个共用的加法器，加法器的输出连接一个数字显示器。
采用上述的装置，实现测试井下工具受拉压力的过程，其特征在于1、当游动横梁沿导向柱向上运行，测试工具受拉力，在游动横梁和受力圆盘之间的传感器受到一个压力，它输出的微弱电压信号经放大器、加法器的放大和相加后，输出一个0～-5V的电压信号，该电压信号对应被测工具的一个拉力测试值，测试值显示在数字显示器上。2、当游动横梁沿导向柱向下运行，测试工具受压力，在游动横梁和受力圆盘之间的传感器受到一个拉力，它输出的微弱电压信号经放大器、加法器的放大和相加后，输出一个0～5V的电压信号，该电压信号对应被测工具的一个压力测试值，测试值显示在数字显示器上。
本发明的优点在于，由于传感器嵌入游动横梁内，不受外界诸如水等实验介质的影响，不但提高了测试精度，而且提高了使用寿命和工作效率。同时由于采用多个均布传感器进行同时检测，有效地克服了单一传感器测试因受力的非均匀性而带来的测试误差，其测试数据真实可信。


图1是本发明测试装置结构示意图。
图2是电测系统中的放大器电路结构图。
图3是电测系统中的加法器电路结构图。
图中1为游动横梁，2为拉压传感器，3为固定螺栓，4为工具连接组件，5为受力圆盘，6为导向杆，7为导向杆轴套，8为导向柱。
具体实施例方式
适用于井下工具拉压力的测试装置及过程，其利用三个嵌入式的拉压力传感器及特定的结构，实现井下工具拉压力的在线检测，其过程是由图1所示，在游动横梁1内部，中空结构的外侧均匀地安装3个轴向拉压传感器2，每个传感器的一端用固定螺栓3安装在游动横梁上，另一端安装在一块受力圆盘5上，受力圆盘上除安装3个传感器外，均匀地分布3个导向孔，3根导向杆6分别从3个导向孔穿过，导向杆与导向孔之间安装导向杆轴套7，导向杆与轴套之间为滑动配合，导向杆的一端与游动横梁固定，在游动横梁沿导向柱8向上运动时，由横梁与受力圆盘向传感器施加压力，相应的游动横梁中心连接的工具连接组件4使被测工具受到拉力；在游动横梁向下运动时，由横梁与受力圆盘向传感器施加拉力，相应的游动横梁中心连接的工具连接组件4使被测工具受到压力；拉力或压力值被三个传感器转换为与受力值对应的三个微小变化的电压值；由图2所示(图中给出一个放大器，其它两个相同)，这三个电压分别经过三个特性相同的电压放大器放大成三个0～±1.67V的电压，正、负电压信号分别经过R2、R1进入uA725的3和2脚，放大后的信号由6脚输出，输出的信号经过C7、R5、C8的滤波，向外输出一个与拉压力值对应的电压信号；由图3所示，三个特性相同的放大器的输出信号分别经过R1、R2、R3进入U1的2脚，相加的信号经过加法器的1脚输出0～±5V的电压信号。该信号直接提供给数字显示器显示出工具受拉压力的数值。
权利要求
1.一种井下工具受力的嵌入式模拟测试装置，该装置包括导向柱、配合于导向柱的游动横梁、游动横梁两端的液压缸和游动横梁中心连接工具的连接组件及电测系统构成，其特征在于游动横梁采用中空结构，内设一个受力圆盘，该圆盘按120°圆角分布三个拉压力传感器和导向器，所述的传感器的上端与受力圆盘连接，下端与游动横梁连接；所述的导向器是由固定连接在游动横梁上的导向杆和开设在受力圆盘上的导向孔并以滑动配合组成；每个传感器后接一个放大器及一个共用的加法器，加法器的输出连接一个数字显示器。
2.采用按权利要求1所述的嵌入式模拟测试装置，实现测试井下工具受拉压力的过程，其特征在于1)当游动横梁沿导向柱向上运行，测试工具受拉力，在游动横梁和受力圆盘之间的传感器受到一个压力，它输出的微弱电压信号经放大器、加法器的放大和相加后，输出一个0～-5V的电压信号，该电压信号对应被测工具的一个拉力测试值，测试值显示在数字显示器上；2)当游动横梁沿导向柱向下运行，测试工具受压力，在游动横梁和受力圆盘之间的传感器受到一个拉力，它输出的微弱电压信号经放大器、加法器的放大和相加后，输出一个0～5V的电压信号，该电压信号对应被测工具的一个压力测试值，测试值显示在数字显示器上。
全文摘要
本发明公开了一种井下工具受力的嵌入式模拟测试装置与过程，属于拉压载荷测试技术。所述装置特征在于，游动横梁采用中空结构，内设一个受力圆盘，该圆盘均布三个拉压力传感器和导向器，每个传感器后接一个放大器及一个共用的加法器，加法器后接数字显示器。其测试过程游动横梁向上运行，传感器受到压力，它输出的电压信号经放大器、加法器输出一个0～－5V的电压信号，该电压信号对应被测工具的拉力测试值。游动横梁向下运行，传感器受到拉力，它输出的电压信号经放大器、加法器输出一个0～5V的电压信号，该电压信号对应被测工具的压力测试值。本发明的优点在于，传感器不受外界实验介质的影响，测试精度高，使用寿命长，工作效率高。
文档编号G01L1/00GK1492219SQ0314426
公开日2004年4月28日 申请日期2003年9月11日 优先权日2003年9月11日
发明者傅星, 胡小唐, 陈 峰, 胡晓东, 郭彤, 李梦超, 傅 星 申请人:天津大学