СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЯСОВ Российский патент 2013 года по МПК G01M99/00 E21B31/113 

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения, а именно к оборудованию для испытаний гидравлических ясов: определения времени гидравлической задержки гидравлических бурильных ясов двухстороннего действия при установленных усилиях растяжения и сжатия, а также усилия разблокирования защелки гидравлических бурильных ясов.

Известен стенд для испытаний гидравлических ясов, состоящий из станины, установленных на ней с возможностью осевого перемещения двух кареток, жестко закрепленного к станине гидроцилиндра двухстороннего действия и маслостанции, совмещенной с пультом управления, при этом станина содержит две скрепленные между собой направляющие траверсы с рядом вертикальных отверстий, одна каретка жестко соединена со штоком гидроцилиндра, а вторая фиксируется на различных участках станины с помощью цилиндрических фиксаторов, при этом тестируемый гидравлический яс крепится к кареткам при помощи переводников, пульт управления стендом оснащен регулятором давления жидкости, подаваемой в гидроцилиндр, переключателем направления движения штока с нейтральным положением и таблицей перевода показаний давления манометра (МПа) в нагрузку (тонны) (www.sts-samara.ru).

Известный стенд рассчитан на испытания гидравлических ясов длиной до 6 метров с наружным диаметром до 240 мм, длина станины 7,5 метра, максимальное давление гидроцилиндра 21 МПа, максимальное усилие при растяжении 80 тонн, максимальное усилие при сжатии 95 тонн, индикатор для считывания показывает динамическое давление манометра (МПа).

Недостатком известной конструкции является перевод показаний давления масла в гидроцилиндре на манометре (МПа) в осевую нагрузку (в тоннах), который производится при помощи таблицы, что не обеспечивает достоверности испытаний гидравлических ясов вследствие низкой точности определения давления масла в гидроцилиндре на манометре и быстрого отклонения стрелки на манометре давления.

Недостатком известного стенда является также неполная возможность снижения стоимости, повышения надежности и безопасности испытаний гидравлических ясов, отсутствие возможности быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, неполная возможность повышения максимального усилия при растяжении гидравлического яса вследствие того, что одна из кареток жестко соединена со штоком гидроцилиндра, при этом штоковая площадь поршня в гидроцилиндре имеет меньшую площадь и создаваемое усилие при растяжении по сравнению с площадью поршня и создаваемого усилия при сжатии.

Известен стенд для испытаний гидравлических ясов, состоящий из станины, установленных на ней с возможностью осевого перемещения двух кареток, жестко закрепленного к станине гидроцилиндра двухстороннего действия и гидростанции, совмещенной с пультом управления, при этом станина представляет собой две скрепленные между собой направляющие траверсы с рядом вертикальных отверстий, одна из кареток жестко соединена со штоком гидроцилиндра, а вторая фиксируется на различных участках станины в зависимости от длины тестируемого яса с помощью цилиндрических фиксаторов, при этом испытуемые ясы крепятся к кареткам при помощи переводников, пульт управления стендом оснащен регулятором давления жидкости, подаваемой в гидроцилиндр, переключателем направления движения штока с нейтральным положением и таблицей перевода показаний манометра в нагрузку (www. Griffith • Vector Mini-Torque II Breakout Machine and Jar Testers) или (www. NATIONAL OIL WELL DOWNHOLE TOOLS CATALOG, US, 1998-99, стр.77).

Известный стенд (серии 1786) рассчитан на испытания гидравлических ясов длиной до 10 метров с наружным диаметром до 240 мм, максимальное усилие при растяжении или сжатии составляет 150 тонн, длина хода штока гидроцилиндра 810 мм, длина станины стенда без гидростанции 14 метров, индикатор для считывания показывает прилагаемую динамическую нагрузку в тоннах.

Недостатком известной конструкции является вывод показаний давления и осевой нагрузки на манометр, что не обеспечивает достоверности испытаний гидравлических ясов вследствие низкой точности определения давления масла в гидроцилиндре и осевой нагрузки на манометре и быстрого отклонения стрелки на манометре давления, а также не обеспечивает экономического преимущества при эксплуатации стенда.

Недостатком известного стенда является также неполная возможность снижения стоимости, повышения надежности и безопасности испытаний гидравлических ясов, отсутствие возможности быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, неполная возможность повышения максимального усилия при растяжении гидравлического яса вследствие того, что одна из кареток жестко соединена со штоком гидроцилиндра, при этом штоковая площадь поршня в гидроцилиндре имеет меньшую площадь и создаваемое усилие при растяжении по сравнению с площадью поршня и создаваемого усилия при сжатии.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является ясовый гидравлический тестер типа "Д" фирмы BOWEN (US), содержащий силовую раму, образованную тремя продольными силовыми элементами, имеющими поперечные пазы, и соответствующими поперечными траверсами, гидроцилиндр с поршнем, штоком и уплотнениями, подвижный ползун, взаимодействующий со штоком гидроцилиндра, первое захватывающее устройство, закрепленное на подвижном ползуне, переставной упор со вторым захватывающим устройством, закрепленным в поперечных пазах продольных силовых элементов, первый и второй резьбовые переводники, предназначенные для соединения с тестируемым ясом, а также гидронасос с электроприводом, распределительный клапан, регулятор величины нагрузки, манометр давления и пульт управления (www. Bowen Type D Jar Tester) или (www. NATIONAL OIL WELL DOWNHOLE TOOLS CATALOG, 1998-99, стр.80).

Известный ясовый гидравлический тестер типа Д рассчитан на испытания ясов длиной до 6 метров с наружным диаметром до 240 мм, максимальное усилие при растяжении и сжатии составляет 100 тонн, длина хода штока гидроцилиндра 500 мм, рама может быть снабжена дополнительной вставкой, удлиняющей ее на 1500 мм, индикатор для считывания показывает прилагаемую нагрузку в тоннах.

Недостатком известной конструкции является вывод показаний давления и осевой нагрузки на манометр, что не обеспечивает достоверности испытаний гидравлических ясов вследствие низкой точности определения давления масла в гидроцилиндре и осевой нагрузки на манометре и быстрого отклонения стрелки на манометре давления, а также не обеспечивает экономического преимущества при эксплуатации стенда.

Другим недостатком известного стенда является неполная возможность снижения стоимости, повышения точности, надежности и безопасности испытаний гидравлических ясов, недостаточная жесткость рамы стенда, отсутствие возможности быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, неполная возможность повышения максимального усилия при растяжении гидравлического яса вследствие того, что первое захватывающее устройство закреплено на подвижном ползуне, прикрепленном к штоку гидравлического цилиндра, при этом штоковая площадь поршня в гидроцилиндре имеет меньшую площадь и создаваемое усилие при растяжении по сравнению с площадью поршня и создаваемого усилия при сжатии, а также имеет меньший ресурс уплотнений штока вследствие работы при повышенном давлении по сравнению с давлением рабочей жидкости в поршневой полости.

Другим недостатком известного стенда для испытаний ясов является отсутствие системы измерения усилий растяжения и сжатия, автоматически переводящей значения давления в гидроцилиндре в значения усилия растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса, а также отсутствие встроенного секундомера, отображающего время гидравлической задержки тестируемого гидравлического бурильного яса в заданном диапазоне усилий растяжения и сжатия.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение - снижение стоимости, повышение точности, надежности и безопасности испытаний гидравлических ясов, возможность быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, повышение точности определения времени гидравлической задержки гидравлического бурильного яса двухстороннего действия в заданном диапазоне усилий растяжения и сжатия, а также повышение точности усилия разблокирования защелки гидравлического бурильного яса с механической защелкой.

Сущность технического решения заключается в том, что стенд для испытаний гидравлических ясов, содержащий силовую раму, образованную тремя продольными силовыми элементами, имеющими поперечные пазы, и поперечными траверсами, гидроцилиндр с поршнем, штоком и уплотнениями, подвижный ползун, взаимодействующий со штоком гидроцилиндра, первое захватывающее устройство, закрепленное на подвижном ползуне, переставной упор со вторым захватывающим устройством, закрепленным в поперечных пазах продольных силовых элементов, первый и второй резьбовые переводники, предназначенные для соединения с тестируемым ясом, а также гидронасос с электроприводом, распределительный клапан, регулятор величины нагрузки, манометр давления и пульт управления, согласно изобретению снабжен вторым гидроцилиндром, расположенным параллельно первому, штоки гидроцилиндров направлены в сторону противоположную первому захватывающему устройству, закрепленному на подвижном ползуне, а также снабжен рычажным модулем, шарнирно соединенным со штоками гидроцилиндров, причем рычажный модуль жестко скреплен с подвижным ползуном и расположен за пределами силовой рамы, при этом на поперечной стенке, расположенной со стороны рычажного модуля, установлен направляющий модуль с соосно расположенными втулками, а подвижный ползун телескопически соединен с втулками направляющего модуля, каждый из трех рядов продольных силовых элементов выполнен в виде ряда ступенчатых штанг с рядами кольцевых канавок, каждая из кольцевых канавок расположена в одной поперечной плоскости с соответствующими кольцевыми канавками двух других ступенчатых штанг, причем в каждом ряду продольных силовых элементов число поперечных траверс на единицу больше числа ступенчатых штанг.

Ступенчатые штанги выполнены, каждая с центрирующими поясами на краях, в поперечных траверсах выполнены центрирующие отверстия, направленные к ступенчатым штангам, при этом центрирующие пояса каждой ступенчатой штанги телескопически соединены с центрирующими отверстиями поперечных траверс, а также скреплены с силовой рамой резьбовыми шпильками, установленными внутри ступенчатых штанг и поперечных траверс, и резьбовыми элементами.

Три ряда продольных силовых элементов, выполненных в виде ряда ступенчатых штанг с рядами кольцевых канавок, равномерно распределены в окружном направлении относительно внутренних диаметров соосно расположенных втулок направляющего модуля для подвижного ползуна.

Стенд для испытаний гидравлических ясов содержит систему измерения усилий растяжения и сжатия, автоматически переводящую значения давления в гидроцилиндрах в значения усилия растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса, а также встроенный секундомер, отображающий время гидравлической задержки тестируемого гидравлического яса, при этом система измерения усилий растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса выполнена в виде панельного компьютера, включающего сенсорный экран, процессор, оперативную память и часы реального времени.

Первое захватывающее устройство, закрепленное на подвижном ползуне, снабжено регулируемой роликовой опорой, перемещаемой по силовой раме вдоль продольной оси втулок направляющего модуля.

Стенд для испытаний гидравлических ясов содержит рамное ограждение зоны перемещения рычажного модуля, шарнирно соединенного со штоками параллельно расположенных гидроцилиндров, а также содержит бронированное ограждение зоны перемещения подвижного ползуна и закрепленного на нем первого захватывающего устройства.

Выполнение стенда для испытаний гидравлических ясов таким образом, что он снабжен вторым гидроцилиндром, расположенным параллельно первому, штоки гидроцилиндров направлены в сторону противоположную первому захватывающему устройству, закрепленному на подвижном ползуне, а также снабжен рычажным модулем, шарнирно соединенным со штоками гидроцилиндров, причем рычажный модуль жестко скреплен с подвижным ползуном и расположен за пределами силовой рамы, при этом на поперечной стенке, расположенной со стороны рычажного модуля, установлен направляющий модуль с соосно расположенными втулками, а подвижный ползун телескопически соединен с втулками направляющего модуля, каждый из трех рядов продольных силовых элементов выполнен в виде ряда ступенчатых штанг с рядами кольцевых канавок, каждая из кольцевых канавок расположена в одной поперечной плоскости с соответствующими кольцевыми канавками двух других ступенчатых штанг, причем в каждом ряду продольных силовых элементов число поперечных траверс на единицу больше числа ступенчатых штанг, снижает стоимость, повышает точность, надежность и безопасность испытаний гидравлических ясов, обеспечивает возможность быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, повышает точность определения времени гидравлической задержки гидравлического бурильного яса двухстороннего действия в заданном диапазоне усилий растяжения и сжатия, а также повышает точность усилия разблокирования защелки гидравлического бурильного яса с механической защелкой.

Выполнение стенда для испытаний гидравлических ясов таким образом, что ступенчатые штанги выполнены, каждая с центрирующими поясами на краях, в поперечных траверсах выполнены центрирующие отверстия, направленные к ступенчатым штангам, при этом центрирующие пояса каждой ступенчатой штанги телескопически соединены с центрирующими отверстиями поперечных траверс, а также скреплены с силовой рамой резьбовыми шпильками, установленными внутри ступенчатых штанг и поперечных траверс, и резьбовыми элементами, при этом три ряда продольных силовых элементов, выполненных в виде ряда ступенчатых штанг с рядами кольцевых канавок, равномерно распределены в окружном направлении относительно внутренних диаметров соосно расположенных втулок направляющего модуля для подвижного ползуна, повышает точность расположения трех рядов продольных силовых элементов, снижает изгибные напряжения в силовой раме при максимальных усилиях растяжения и сжатия тестируемых ясов, повышает надежность и безопасность испытаний гидравлических ясов.

Выполнение стенда для испытаний гидравлических ясов таким образом, что он содержит систему измерения усилий растяжения и сжатия, автоматически переводящую значения давления в гидроцилиндрах в значения усилия растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса, а также встроенный секундомер, отображающий время гидравлической задержки тестируемого гидравлического яса, при этом система измерения усилий растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса выполнена в виде панельного компьютера, включающего сенсорный экран, процессор, оперативную память и часы реального времени, обеспечивает возможность быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, а также повышает точность определения времени гидравлической задержки гидравлического бурильного яса двухстороннего действия при установленных усилиях растяжения и сжатия.

Кроме того, выполнение стенда для испытаний гидравлических ясов таким образом обеспечивает повышение безопасности испытаний вследствие того, что предотвращает неожиданную активизацию и самопроизвольное нанесение ударов гидравлического яса двухстороннего действия (при быстром сжатии или растяжении) за счет повышения точности времени гидравлической задержки гидравлического бурильного яса.

Выполнение стенда для испытаний гидравлических ясов таким образом, что первое захватывающее устройство, закрепленное на подвижном ползуне, снабжено регулируемой роликовой опорой, перемещаемой по силовой раме вдоль продольной оси втулок направляющего модуля, обеспечивает повышение ресурса и надежности подвижного ползуна, рычажного модуля и параллельно расположенных гидроцилиндров, а также обеспечивает возможность быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, вследствие того, что регулируемая роликовая опора воспринимает изгибающие нагрузки от веса подвижного ползуна с закрепленным на нем первым захватывающим устройством, веса резьбового переводника, соединенного с тестируемым ясом, а также от части веса тестируемого яса.

Кроме того, такое выполнение стенда для испытаний гидравлических ясов повышает ресурс и надежность подвижного ползуна, рычажного модуля и параллельно расположенных гидроцилиндров, а также обеспечивает возможность быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, также вследствие того, что при подаче давления в поршневые полости гидравлических цилиндров штоки гидравлических цилиндров через рычажный модуль, подвижный ползун, первое захватывающее устройство, первый резьбовой переводник передают усилие растяжения гидравлическому ясу, а при подаче давления в штоковую полость каждого из гидравлических цилиндров штоки гидравлических цилиндров через рычажный модуль, подвижный ползун, первое захватывающее устройство, первый резьбовой переводник передают усилие сжатия гидравлическому ясу, что обеспечивает возможность быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, повышает точность определения времени гидравлической задержки гидравлического бурильного яса двухстороннего действия при установленных усилиях растяжения и сжатия, а также повышает точность усилия разблокирования защелки гидромеханического яса.

Выполнение стенда для испытаний гидравлических ясов таким образом, что содержит рамное ограждение зоны перемещения рычажного модуля, шарнирно соединенного со штоками параллельно расположенных гидроцилиндров, а также содержит бронированное ограждение зоны перемещения подвижного ползуна и закрепленного на нем первого захватывающего устройства, повышает безопасность динамических испытаний гидравлических ясов, например, в случае неожиданной активизации и самопроизвольного нанесения ударов гидравлическим ясом двухстороннего действия.

Ниже представлен лучший вариант стенда СГИ-75РС для испытаний гидравлических ясов.

На фиг.1 показан общий вид стенда для испытаний гидравлических ясов.

На фиг.2 показан вид сверху на стенд для испытаний гидравлических ясов.

На фиг.3 показана нагрузочная часть стенда (гидроцилиндр и рычажный модуль).

На фиг.4 показан вид сверху на нагрузочную часть стенда (два гидроцилиндра, подвижный ползун, рычажный модуль, первое захватывающее устройство, первый резьбовой переводник, соединенный с ясом).

На фиг.5 показан разрез А-А на фиг.4 вдоль подвижного ползуна, установленного во втулках направляющего модуля, рычажного модуля, скрепленного с подвижным ползуном, первого захватывающего устройства, скрепленного с подвижным ползуном и первого резьбового переводника, соединенного с ясом.

На фиг.6 показан разрез Б-Б на фиг.4 вдоль гидроцилиндра, элементов его крепления на поперечной траверсе и элементов его крепления с рычажным модулем.

На фиг.7 показан разрез В-В на фиг.1 вдоль ряда ступенчатых штанг, скрепленных с поперечными траверсами, а также второе захватывающее устройство, второй резьбовой переводник, соединенный с ясом.

На фиг.8 показан разрез Г-Г на фиг.1 поперек продольных силовых элементов стенда, первое захватывающее устройство для первого резьбового переводника.

На фиг.9 показан разрез Д-Д на фиг.1 поперек продольных силовых элементов стенда, переставной упор со вторым захватывающим устройством для второго резьбового переводника, закрепленный в поперечных пазах продольных силовых элементов.

Стенд для испытаний гидравлических ясов содержит силовую раму 1, образованную тремя продольными силовыми элементами 2, 3, 4, имеющими поперечные пазы 5, и соответствующими поперечными траверсами 6, 7, гидроцилиндр 8 с поршнем 9, штоком 10 и уплотнениями 11, 12, подвижный ползун 13, взаимодействующий со штоком 10 гидроцилиндра 8, первое захватывающее устройство 14, закрепленное на подвижном ползуне 13, переставной упор 15 со вторым захватывающим устройством 16, закрепленным в поперечных пазах 5 продольных силовых элементов 2, 3, 4, первый и второй резьбовые переводники, соответственно 17, 18, предназначенные для соединения с тестируемым ясом 19, а также гидронасос 20 с электроприводом 21, распределительный клапан 22, регулятор величины нагрузки 23, манометр 24 давления и пульт 25 управления, показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Стенд для испытаний гидравлических ясов снабжен вторым гидроцилиндром 26, расположенным параллельно первому гидроцилиндру 8, а штоки 10, 27 гидроцилиндров, соответственно 8, 26 направлены в сторону края 28 силовой рамы 1, противоположного первому захватывающему устройству 14, закрепленному на подвижном ползуне 13, показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6.

Стенд для испытаний гидравлических ясов снабжен рычажным модулем 29, шарнирно соединенным осями 30 со штоками 10, 27 гидроцилиндров, соответственно 8, 26, причем рычажный модуль 29 жестко скреплен болтом 31 с подвижным ползуном 13 и расположен за пределами края 28 силовой рамы 1, при этом на поперечной стенке 32, расположенной со стороны рычажного модуля 29, установлен направляющий модуль 33 с соосно расположенными втулками 34, 35, а подвижный ползун 13 телескопически соединен с втулками 34, 35 направляющего модуля 33, показано на фиг.2, 3, 4, 5, 6, 7.

Кроме того, на фиг.6 показано: поз.36 - резьбовая серьга для скрепления с одной стороны болтом 37 с поперечной стенкой 38, а также для скрепления с другой стороны корпуса гидроцилиндра 8 при помощи оси 30, подобным образом скреплена вторая серьга 36 с поперечной стенкой 38, а также скреплена с корпусом гидроцилиндра 26 при помощи второй оси 30; поз.39 - резьбовая серьга для скрепления рычажного модуля 29 с осью 30 штока 10 гидроцилиндра 8, подобным образом скреплен шток 27 гидроцилиндра 26 со второй резьбовой серьгой 39 при помощи оси 30, показано на фиг.3, 4, 6.

Каждый из трех рядов продольных силовых элементов 2, 3, 4 выполнен в виде ряда идентичных ступенчатых штанг 40 длиной L, 41 с рядами кольцевых канавок 42, каждая из кольцевых канавок 42, например, в ряду продольных силовых элементов 2, расположена в одной поперечной плоскости П, 43 с соответствующими кольцевыми канавками 44 двух других ступенчатых штанг 40 двух других рядов продольных силовых элементов 3 и 4, причем в каждом ряду продольных силовых элементов 2, 3, и 4, по существу на длине Н, 45 силовой рамы 1, число (9) поперечных траверс 6 и 7 на единицу больше числа (8) ступенчатых штанг 40, показано на фиг.1, 2, 3, 4.

Ступенчатые штанги 40 (идентичные) выполнены, каждая с центрирующими поясами 46 на краях 47, 48, в поперечных траверсах 6, 7 выполнены центрирующие отверстия 49, направленные к ступенчатым штангам 40, при этом центрирующие пояса 47, 48 каждой ступенчатой штанги 40 телескопически соединены с центрирующими отверстиями 49 поперечных траверс 6, 7, а также скреплены с силовой рамой 1 резьбовыми шпильками 50, установленными внутри ступенчатых штанг 40 и поперечных траверс 6, 7, и резьбовыми элементами 51, показано на фиг.2, 4, 7.

Три ряда продольных силовых элементов 2, 3, 4, выполненных в виде ряда идентичных ступенчатых штанг 40 с рядами кольцевых канавок 42, равномерно распределены в окружном направлении относительно внутренних диаметров Д, 52 соосно расположенных втулок 34, 35 направляющего модуля 33 для подвижного ползуна 13, показано на фиг.1, 2, 5, 8.

Стенд для испытаний гидравлических ясов содержит систему 53 измерения усилий растяжения и сжатия, автоматически переводящую значения давления в гидроцилиндрах 8, 26 в значения усилия растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса 19, а также встроенный секундомер 54, отображающий время гидравлической задержки тестируемого гидравлического яса 19, при этом система 53 измерения усилий растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса 19 выполнена в виде панельного компьютера 55, включающего сенсорный экран 56, процессор 57, оперативную память 58 и часы 59 реального времени, показано на фиг.1, 2.

Первое захватывающее устройство 14, закрепленное на подвижном ползуне 13, снабжено регулируемой роликовой опорой 60, перемещаемой по силовой раме 1, по поверхности 61 вдоль продольной 62 оси втулок 34, 35 направляющего модуля 33, показано на фиг.5, 6.

Стенд для испытаний гидравлических ясов содержит рамное ограждение 63 зоны перемещения рычажного модуля 29, шарнирно соединенного осями 30 со штоками 10, 27 параллельно расположенных гидроцилиндров 8, 26, а также содержит бронированное ограждение 64 зоны перемещения подвижного ползуна 13 и закрепленного на нем первого захватывающего устройства 14, показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 8.

Кроме того, на фиг.6 показано: поз.65 - поршневая полость гидроцилиндров 8, 26; поз.66 - штоковая полость гидроцилиндров 8, 26.

Стенд содержит автоматизированную систему управления (АСУ), предназначенную для управления системами стенда, защиты технологического оборудования и его агрегатов при угрозе аварии, обеспечения персонала достаточной, достоверной и своевременной информацией о ходе процесса испытания, включая аварийную и предупредительную сигнализацию, вывод и хранение результатов испытаний. Технические характеристики стенда указаны в таблице 1.

Таблица 1 1.1 Максимальный диаметр испытываемых изделий, мм 240 1.2 Максимальное усилие при растяжении, кгс 95000 1.3 Максимальное усилие при сжатии, кгс 78500 1.4 Максимальное расстояние между захватами, мм 9990 1.5 Минимальное расстояние между захватами, мм 2200 1.6 Шаг фиксации неподвижного захвата, мм 140 1.7 Ход подвижного захвата, мм 650 1.8 Максимальное рабочее давление в гидросистеме, кгс/см² 250 1.9 Габаритные размеры (L×B×H), мм 12750×730×740 1.10 Масса стенда без насоса, кг 4235 1.11 Электродвигатель 380В 50 Гц мощность, кВт, 11   частота вращения, об/мин 960 1.12 Насос аксиально-поршневой регулируемый рабочий объем насоса, см³/об; 32   диапазон регулирования давления, кгс/см² 10…250 1.13 Вместимость гидробака, л 112 1.14 Рабочая жидкость Mobil DTE 25 1.15 Габаритные размеры (L×B×H), мм 1016×914×1074 1.16 Масса насоса без рабочей жидкости, кг 400

Гидравлический бурильный яс двухстороннего действия, например, RDT-2H диаметром 203 мм (8") и длиной 7 метров (в сжатом состоянии) свинчивают с первым и вторым резьбовыми переводниками, соответственно 17, 18 и устанавливают в первое захватывающее устройство 14, закрепленное на подвижном ползуне 13, и в переставной упор 15 со вторым захватывающим устройством 16, закрепленным в трех рядах продольных силовых элементах 2, 3, 4, выполненных в виде ряда идентичных ступенчатых штанг 40 с рядами кольцевых канавок 42.

После введения в автоматизированную систему управления команды начала испытаний выполняют запуск аксиально-поршневого регулируемого насоса и выводят его на минимальный режим работы. Рабочая жидкость (Mobil DTE 25) подается сначала в поршневые полости 65 гидроцилиндров 8, 26.

При подаче заданного давления рабочей жидкости в поршневые полости 65 гидравлических цилиндров 8, 26 штоки 10, 27 гидравлических цилиндров, соответственно, 8, 26 через оси 30, рычажный модуль 29, болт 31, подвижный ползун 13, первое захватывающее устройство 14, первый резьбовой переводник 17 передают усилие растяжения гидравлическому ясу 19.

При подаче заданного давления рабочей жидкости в штоковые полости 66 гидравлических цилиндров 8, 26 штоки 10, 27 гидравлических цилиндров, соответственно, 8, 26 через оси 30, рычажный модуль 29, болт 31, подвижный ползун 13, первое захватывающее устройство 14, первый резьбовой переводник 17 передают усилие сжатия гидравлическому ясу 19.

Система 53 измерения усилий растяжения и сжатия автоматически переводит значения давления в гидроцилиндрах 8, 26 в значения усилия растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса 19, а встроенный секундомер 54 отображает время гидравлической задержки тестируемого гидравлического яса 19 ("запаздывания" или дросселирования собственной рабочей жидкости гидравлического яса через жиклеры), при этом система 53 измерения усилий растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса 19 отображает выполнение испытаний на панельном компьютере 55, включающем сенсорный экран 56, процессор 57, оперативную память 58 и часы 59 реального времени, а также записывает ход испытаний и обрабатывается компьютером 55.

Повышение точности времени задержки, создаваемого гидравликой для нанесения ударов, при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, позволяет оператору на буровой изменять допустимое силовое усилие натяжения бурильной колонны, после чего применять тормоз буровой лебедки. Вследствие этого усилие при освобождении прихвата легко контролируется, предотвращается повреждение подъемного оборудования.

При испытаниях гидравлических бурильных ясов с механической защелкой система 53 измерения усилий растяжения и сжатия автоматически переводит значения давления в гидроцилиндрах 8, 26 в значения усилия разблокирования механической защелки при растяжении и сжатии.

Гидравлический бурильный яс работает от движения бурильной колонны в направлении вверх или вниз. Величина ударной силы, направленной вверх, прямо пропорциональна прилагаемому усилию натяжения. В режиме растяжения, по мере того, как прилагаемое усилие растяжения начинает превышать параметр установки защелки (при ударе в составе бурильной колонны вверх), механическая защелка резко освобождается от блокировки и наступает гидравлическая задержка. Спустя небольшой период времени оправка яса 19 резко освобождается и ускоряется до положения полного растяжения.

В режиме сжатия гидравлического яса 19 (направленного в составе бурильной колонны вниз), по мере того, как сила сжатия, действующая на яс, начинает превышать параметр установки защелки при ударе вниз, механическая защелка яса 19 резко освобождается от блокировки, позволяя оправке яса 19 вернуться в полностью закрытое положение.

Система 53 измерения усилий растяжения и сжатия автоматически переводит значения давления в гидроцилиндрах 8, 26 в значения параметра (усилия) установки защелки при растяжении и сжатии тестируемого гидравлического яса 19, а встроенный секундомер 54 отображает время гидравлической задержки тестируемого гидравлического яса 19 ("запаздывания" или дросселирования собственной рабочей жидкости гидравлического яса через жиклеры), при этом система 53 измерения усилий растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса 19 отображает выполнение испытаний на панельном компьютере 55, включающем сенсорный экран 56, процессор 57, оперативную память 58 и часы 59 реального времени, а также записывает ход испытаний и обрабатывается компьютером 55.

Стенд для испытаний гидравлических ясов повышает точность, надежность и безопасность испытаний гидравлических ясов, обеспечивает возможность быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, повышает точность определения времени гидравлической задержки гидравлического бурильного яса двухстороннего действия в заданном диапазоне усилий растяжения и сжатия, а также повышает точность усилия разблокирования защелки гидравлического бурильного яса с механической защелкой.

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения, а именно к оборудованию для испытаний гидравлических ясов. Устройство содержит силовую раму, образованную тремя рядами продольных силовых элементов, имеющих поперечные пазы, и поперечными траверсами, гидроцилиндр с поршнем, штоком и уплотнениями, подвижный ползун, первое захватывающее устройство, закрепленное на подвижном ползуне, переставной упор со вторым захватывающим устройством, закрепленным в поперечных пазах продольных силовых элементов, первый и второй резьбовые переводники, предназначенные для соединения с тестируемым ясом, гидронасос с электроприводом, распределительный клапан, регулятор величины нагрузки, манометр давления и пульт управления. Стенд снабжен вторым гидроцилиндром, расположенным параллельно первому, рычажным модулем, шарнирно соединенным со штоками гидроцилиндров. Модуль жестко скреплен с подвижным ползуном. На поперечной стенке установлен направляющий модуль с соосно расположенными втулками. Подвижный ползун телескопически соединен с втулками. Каждый из трех рядов продольных силовых элементов выполнен в виде ряда ступенчатых штанг. В каждом ряду продольных силовых элементов число поперечных траверс на единицу больше числа ступенчатых штанг. Повышается точность, надежность и безопасность испытаний. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Стенд для испытаний гидравлических ясов, содержащий силовую раму, образованную тремя рядами продольных силовых элементов, имеющих поперечные пазы, и поперечными траверсами, расположенными между указанными продольными силовыми элементами, гидроцилиндр с поршнем, штоком и уплотнениями, подвижный ползун, взаимодействующий со штоком гидроцилиндра, первое захватывающее устройство, закрепленное на подвижном ползуне, переставной упор со вторым захватывающим устройством, закрепленным в поперечных пазах продольных силовых элементов, первый и второй резьбовые переводники, предназначенные для соединения с тестируемым ясом, а также гидронасос с электроприводом, распределительный клапан, регулятор величины нагрузки, манометр давления и пульт управления, отличающийся тем, что снабжен вторым гидроцилиндром, расположенным параллельно первому, штоки гидроцилиндров направлены в сторону, противоположную первому захватывающему устройству, закрепленному на подвижном ползуне, а также снабжен рычажным модулем, шарнирно соединенным со штоками гидроцилиндров, причем рычажный модуль жестко скреплен с подвижным ползуном и расположен за пределами силовой рамы, при этом на поперечной стенке, расположенной со стороны рычажного модуля, установлен направляющий модуль с соосно расположенными втулками, а подвижный ползун телескопически соединен с втулками направляющего модуля, каждый из трех рядов продольных силовых элементов выполнен в виде ряда ступенчатых штанг с рядами кольцевых канавок, каждая из кольцевых канавок расположена в одной поперечной плоскости с соответствующими кольцевыми канавками двух других ступенчатых штанг, причем в каждом ряду продольных силовых элементов число поперечных траверс на единицу больше числа ступенчатых штанг.

2. Стенд для испытаний гидравлических ясов по п.1, отличающийся тем, что ступенчатые штанги выполнены каждая с центрирующими поясами на краях, в поперечных траверсах выполнены центрирующие отверстия, направленные к ступенчатым штангам, при этом центрирующие пояса каждой ступенчатой штанги телескопически соединены с центрирующими отверстиями поперечных траверс, а также скреплены с силовой рамой резьбовыми шпильками, установленными внутри ступенчатых штанг и поперечных траверс, и резьбовыми элементами.

3. Стенд для испытаний гидравлических ясов по п.1, отличающийся тем, что три ряда продольных силовых элементов, выполненных в виде ряда ступенчатых штанг с рядами кольцевых канавок, равномерно распределены в окружном направлении относительно внутренних диаметров соосно расположенных втулок направляющего модуля для подвижного ползуна.

4. Стенд для испытаний гидравлических ясов по п.1, отличающийся тем, что содержит систему измерения усилий растяжения и сжатия, автоматически переводящую значения давления в гидроцилиндрах в значения усилия растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса, а также встроенный секундомер, отображающий время гидравлической задержки тестируемого гидравлического яса.

5. Стенд для испытаний гидравлических ясов по п.4, отличающийся тем, что система измерения усилий растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса выполнена в виде панельного компьютера, включающего сенсорный экран, процессор, оперативную память и часы реального времени.

6. Стенд для испытаний гидравлических ясов по п.1, отличающийся тем, что первое захватывающее устройство, закрепленное на подвижном ползуне, снабжено регулируемой роликовой опорой, перемещаемой по силовой раме вдоль продольной оси втулок направляющего модуля.

7. Стенд для испытаний гидравлических ясов по п.1, отличающийся тем, что содержит рамное ограждение зоны перемещения рычажного модуля, шарнирно соединенного со штоками параллельно расположенных гидроцилиндров.

8. Стенд для испытаний гидравлических ясов по п.1, отличающийся тем, что содержит бронированное ограждение зоны перемещения подвижного ползуна и закрепленного на нем первого захватывающего устройства.