电缆测井牵引器爬行机构耐久性试验装置及耐久性实验方法

技术领域

本发明涉及一种石油工程设备制造领域，具体涉及一种电缆测井牵引器爬行机构耐久性试验装置及耐久性实验方法。

背景技术

随着电缆测井牵引器应用规模的扩大，牵引器制造企业间的竞争也越来越激烈，企业的竞争力归根结底体现在产品质量及技术水平上。电缆测井牵引器是机电一体化的石油工程测井设备，其机械结构、零部件的使用寿命是评价产品质量及技术水平的重要指标。目前，国内厂商是通过客户使用后反馈回来的情况，来评估牵引器机械结构、零部件的使用寿命，这种反馈信息并不可靠，且周期长，影响新产品研发进度。由于电缆测井牵引器爬行机构(简称牵引器)在实际套管中是直线往复运动，若做成模拟加负载的直线往复运动并记录距离，会使得装置体积庞大，制造成本和实验难度也相应加大。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、体积小、易于安装和维护、便于操作、能够更加真实模拟实际工况、客观、科学地评价牵引器机械结构、零部件的使用寿命的电缆测井牵引器爬行机构耐久性试验装置。

本发明还提供一种使用上述试验装置的电缆测井牵引器爬行机构耐久性试验方法。

技术方案包括主体测试装置和辅助支撑装置，所述主体测试装置包括工字型负载转盘、与所述工字型负载转盘的中轴连接的支架、以及所述工字型负载转盘的上、下内表面对应设有的套管壁模拟盘。

所述辅助支撑装置由固定管和连接固定管的支撑架组成。

所述套管壁模拟盘的工作面与电缆测井牵引器的驱动轮贴合处为弧面。

所述工字型负载转盘外接有制动器。

所述套管壁模拟盘通过卡接或栓接于工字型负载转盘的内表面。

所述套管壁模拟盘的工作面设有凸型、通孔或缺口中的至少一种。

本发明电缆测井牵引器爬行机构耐久性试验方法，包括以下步骤：

一、将电缆测井牵引器的两端分别连接扶正器；

二、然后将电缆测井牵引器放置在权利要求1-6任一项所述试验装置中，两端的扶正器分别置于两侧的辅助支撑装置的固定管中；

三、旋转电缆测井牵引器，使驱动轮对应处于工字型负载转盘的上、下内表面的套管模拟盘的工作面之间，将两端的扶正器固定在对应的固定管中；

四、给所述电缆测井牵引器打压，使所述电缆测井牵引器的驱动轮在支撑臂的作用下、上下张开撑在上、下的套管壁模拟盘的弧面上；

五、启动电缆测井牵引器使驱动轮转动，所述驱动轮经套管壁模拟盘带动工字型负载转盘转动，以模拟电缆测井牵引器在套管中爬行的状态；记录工字型负载转盘的转动圈数，将其换算成电缆测井牵引器爬行距离，同时记录电缆测井牵引器的连续工作时间。

所述步骤五)中，将光码盘安装在工字型负载转盘上，通过采集检测光码盘信号，将工字型负载转盘的转动圈数转换算成电缆测井牵引器爬行距离。

还包括步骤六):开展下述A-D中至少一项耐久性试验结果的判断：

A.驱动轮的使用寿命：出现以下两种情况之一时记录的连续工作时间或驱动器爬行距离即为驱动轮的使用寿命，

(1)驱动轮与套管壁模拟盘间出现打滑现象；

(2)检测驱动轮外径磨损超过1.5mm；

B.传动机构的使用寿命：当电缆测井牵引器的传动机构出现故障使牵引器无法继续工作时，记录的连续工作时间或牵引器爬行距离即为传动机构的使用寿命；

C.电子线路的最长连续工作时间：当电子线路出现故障，导致牵引器无法正常工作时，记录的连续工作时间即为电子线路最长连续工作时间；

D.整机无故障工作时间：电缆测井牵引器任一器件出现故障致使牵引器无法正常工作时，记录的连续工作时间为整机无故障工作时间。

有益效果：

1.工字型负载转盘可在驱动轮的驱动下转动，设置的套管壁模拟盘模拟套管壁的状态，从而实现模似驱动轮在套管壁中连续爬行的状态，由于工字型负载转盘可连续正向或反向转动，因此不需要实际的直套管壁，也可模拟电缆测井牵引器爬行机构(简称牵引器)在套管中的直线往复运动；工字型负载转盘转动一周时牵引器驱动轮的爬行距离可直接测得，因此通过计算工字型负载转盘的转动周数，就能有效的记录驱动轮的使用寿命，从而满足耐久性试验的需求。

2.本发明的主要部件为主体测试装置和辅助支撑装置，设备极为简单、占地面积小、制造成本低，易于维护和检修。

3.测试状态时，驱动臂不在真正的套管内，基于工字型负载转盘的结构特点，可以使驱动轮的一侧暴露出来了，从而可直接观察驱动轮越障过程以及对驱动轮的影响等状况；

4.所述套管壁模拟盘工作面与牵引器的驱动轮贴合处为弧面，以充分模拟套管的局部形状；所述套管壁模拟盘的工作面还可设置凸型、通孔或缺口中的至少一种，以模拟套管内爬行过程中遇到的复杂工况，如用凸型模拟两套管连接处凸起的变径；用通孔模拟射孔后的套管；用缺口模似套管脱扣后缺口等工况。通过更换不同的套管模拟盘，可模拟不同的工况。

5.本发明结构简单、体积小、易于安装和维护、便于操作、可靠性好、能够更加真实模拟实际工况、客观、科学地评价牵引器机械结构、零部件的使用寿命，满足耐久性实验的要求。

6.本发明耐久性试验方法简单、操作极为简便，对实验环境要求低、可灵活开展驱动轮的使用寿命、传动机构(如电机、减速器、联轴套、传动轴或齿轮)的使用寿命、电子线路的最长连续工作时间、整机无故障工作时间的耐久性实验。

附图说明

图1为本发明使用状态的主视图。

图2为本发明使用状态的俯视图。

图3为示例一的套管壁模拟盘主视图。

图4为示例二的套管壁模拟盘主视图。

图5为示例三的套管壁模拟盘主视图。

其中，1-主体测试装置、2-辅助支撑装置、3-电缆测井牵引器、4-扶正器、5-工字型负载转盘、6-套管壁模拟盘、7-中轴、8-支架、9-驱动段、10-推靠段、11-电子线路段、12-驱动轮、13-固定管、14-支撑架、15-凸型、16-通孔、17-弧面、18-缺口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1和图2，本实施例中，包括主体测试装置1和两侧的辅助支撑装置2，所述主体测试装置1包括工字型负载转盘5、与所述工字型负载转盘5的中轴7连接的支架8、以及所述工字型负载转盘5的上、下内表面对应设有套管壁模拟盘6。所述套管壁模拟盘6的工作面与牵引器的驱动轮12贴合处为弧面17，以充分模拟套管的局部形状，提高实验的真实性。所述套管壁模拟盘6的工作面设有凸型15、通孔16或缺口18中的至少一种，三种可单独使用，或自由组合，图3作为示例一的套管壁模拟盘6上设有凸型15以模拟两套管连接处凸起的变径，图4作为示例二的套管壁模拟盘6上设有通孔16用于模拟射孔后的套管，图5作为示例三的套管壁模拟盘6上同时设有凸型15和缺口18用于两套管连接处凸起的变径以及缺口模似套管脱扣后缺口的工况。本领域技术人员可根据试验需要，通过更换不同的套管模拟盘6，模拟不同的工况，满足不同耐久实验的需求，非常灵活方便。所述套管壁模拟盘6通过卡接或栓接于工字型负载转盘5的内表面，易于安装和拆卸。所述辅助支撑装置2由固定管13和连接固定管的支撑架14组成。

本发明电缆测井牵引器爬行机构耐久性试验方法，包括以下步骤：

一、将电缆测井牵引器3的两端分别连接扶正器4(又称居中器)；

二、然后将电缆测井牵引器3放置在所述试验装置中，两端的扶正器4分别置于两侧的辅助支撑装置2的固定管13中；

三、旋转电缆测井牵引器3，使驱动段9的驱动轮12对应处于工字型负载转盘5的上、下内表面的套管模拟盘6的工作面之间(驱动轮12与弧面17对应)，将两端的扶正器4固定在对应的固定管13中，从而实现对电缆测井牵引器3两端的固定；

四、给所述电缆测井牵引器3打压，使所述电缆测井牵引器3的驱动轮12在支撑臂的作用下、上下张开撑在上、下的套管壁模拟盘6的弧面17上；

五、启动电缆测井牵引器3使驱动轮12转动，所述驱动轮12通过带动套管壁模拟盘6最终带动工字型负载转盘5转动，以模拟电缆测井牵引器3在套管中爬行的状态；记录工字型负载转盘5的转动圈数，将其换算成电缆测井牵引器3爬行距离(即驱动轮12的爬行距离)，同时记录电缆测井牵引器3的连续工作时间。

所述步骤五)中，将光码盘安装在工字型负载转盘5上，通过采集检测光码盘信号，将工字型负载转盘5的转动圈数转换算成电缆测井牵引器爬行距离。

还包括步骤六):开展下述A-D中至少一项耐久性试验结果的判断：

A.驱动轮的使用寿命：出现以下两种情况之一时记录的连续工作时间或驱动器爬行距离即为驱动轮12的使用寿命，

(1)驱动轮12与套管壁模拟盘6间出现打滑现象；

(2)检测驱动轮外径磨损超过1.5mm；

B.传动机构的使用寿命：当电缆测井牵引器3的传动机构(如电机、减速器、联轴套、传动轴或齿轮)出现故障使牵引器无法继续工作时，记录的连续工作时间或电缆测井牵引器爬行距离即为传动机构的使用寿命；

C.电子线路的最长连续工作时间：当电子线路出现故障，导致电缆测井牵引器3无法正常工作时，记录的连续工作时间即为电子线路最长连续工作时间；

D.整机无故障工作时间：电缆测井牵引器3任一器件出现故障致使牵引器无法正常工作时，记录的连续工作时间即为整机无故障工作时间。

根据需要，所述工字型负载转盘5还可外接制动器添加负载，以模拟井下负载试验，同时操作者还可以由工字型负载转盘5暴露出的一侧直接观察驱动段9的工作状态。

本发明不仅适用于单驱的牵引器，还适用于具有有多个驱动段9的两驱、三驱、甚至四驱的牵引器，例如对于三驱的牵引器来说，可根据需要设置三个工字型负载转盘5，每个工字型负载转盘5调整好方向对应安装一个驱动段9中的驱动轮12，就可开展三驱牵引器同步耐久性实验，其方法参照上述过程；或者还可以使用单个工字型负载转盘5分别对各个驱动段9进行测试。本发明灵活性好、操作简便、适就性好。