油井管的螺纹接头的试验装置的制作方法

专利名称：油井管的螺纹接头的试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油井管(OCTG :oil country tubular goods)的螺纹接头的试验装置，具体而言，涉及ー种能够准确地对作为在两端具有螺纹部的长尺寸钢管的油井管的螺纹接头的接头性能、特别是抗热粘性(日文耐焼付き性)进行评价的油井管的螺纹接头的试验装置。
背景技术：
作为挖掘油井、天然气井所使用的钢管的油井管包括供石油或天然气在内部流动的管道和围绕管道的更大径的壳体，通常均具有超过IOm的全长。在施工现场，多根油井管由螺纹接头依次连接起来，被接至能够到达地下的油层的长度。进行上述连接直至通过连接而延长的油井管成为能够到达油层的长度。油层的深度一般会达到数千米到I万米，因此，要进行连接的油井管的根数成为巨大的数目。

用于将油井管彼此连接起来的螺纹接头由具有外螺纹的公扣和具有内螺纹的母扣构成。在油井管的螺纹接头上不仅作用有由油井管及螺纹接头各自的重量引起的轴向拉伸力、地下的内外表面压カ复合而成的压力，还作用有由地下的热量引起的热应力。即使在这种严酷的环境下，也要求油井管的螺纹接头不会发生破损而保持气密性(密封性)。在油井管的下管作业时，有时连接过一次的螺纹接头在被暂时松开而脱开后再次被重新紧固而连接起来。因此，在API (美国石油协会)标准中，要求油井管的螺纹接头具有即使对于管道的接头重复10次连接及脱开、对于壳体的接头重复3次连接及脱开也不会产生被称作粘结(galling)的无法修复的热粘而能够保持气密性这样的接头性能。为了顺应该要求，通过进行如下模拟实验对油井管的螺纹接头的抗热粘性进行了评价，即，按照ISO标准13679，例如将具有Im I. 5m左右的全长的短尺寸的钢管用作试验件，对该试验件重复连接(上扣)及脱开(卸扣)而进行模拟实验。但是，在长度超过10米的实际的油井管中，存在有如下情况在连接或脱开螺纹接头时，所连接的两根油井管中的上方的油井管的上部因不可避免地存在于油井管的弯曲而振动，因此，在螺纹接头上会作用有力矩(载荷)，而使螺纹部过早受到损伤。在上述的使用了短尺寸试验件钢管的模拟试验中，由于未能再现这种螺纹部的过早损伤，因此未必能够准确地对超过10米的油井管的螺纹接头的抗热粘性进行评价。以往，使用实际的油井管对螺纹接头的抗热粘性进行评价的试验是在施工现场进行的，或是使用与实际的石油钻台大致相同的试验装置来进行的。例如在专利文献I中，公开了ー种在海上平台上以能够移动的方式构成石油钻台而成的装置。公开了使用如下的试验装置来对油井管的螺纹接头的抗热粘性进行评价的技木，该试验装置通过以直接夹持位于上侧的一油井管的后端部(上端部)的状态进行对位，并使该油井管旋转，从而能够使其旋入到被固定且位于下侧的另一油井管中。专利文献I所公开的装置如其图I所示是极其大型的装置。若欲使用这种被实际应用的装置对实际的油井管的螺纹接头的抗热粘性进行评价，则试验准备所需的时间、试验人员以及成本等均显著增加，因此，无法简便且低成本地对实际的油井管的螺纹接头的抗热粘性进行评价。因而，油井管的施工者迫切需要能够准确、简便且低成本地对在施工现场所使用的油井管的螺纹接头的抗热粘性进行评价的试验装置。如上所述，在使用短尺寸的钢管的以往的模拟试验中，有时未必能够准确地对实际的油井管的螺纹接头的接头性能(特别是抗热粘性)进行评价。另ー方面，若欲使用实际的油井管直接进行评价，由于油井管因尺寸、目标性能不同而存在有非常多的规格，因此试验准备所需的时间、试验人员、成本等均会显著增加。近年来，在伴随着深井化而变得经常使用的海上石油钻台中，也根据其种类的不同，而在始终摆动的环境下利用螺纹接头将油井管连接起来。至今，还未存在有能够在摆动的状况下对油井管的螺纹接头的抗热粘性进行评价的试验装置。因而，油井管的施工者也迫切需要这种试验装置。在先技术文献
专利文献专利文献I :美国专利第5492436号说明书

发明内容
本发明的目的在于提供ー种能够准确、简便且低成本地对实际的油井管的螺纹接头的接头性能(例如抗热粘性)进行评价的油井管的螺纹接头的试验装置。本发明的另一目的在于提供一种还能够准确、简便且低成本地对尺寸、目标性能不同的多种油井管的螺纹接头的接头性能进行评价的油井管的螺纹接头的试验装置。本发明的再一目的在于提供一种能够准确地对例如海上石油钻台这样的摆动环境下的接头性能进行评价的油井管的螺纹接头的试验装置。本发明提供ー种用于通过使用用作油井管的、分别具有末端螺纹部的第I钢管及第2钢管对油井管的螺纹接头的性能进行评价的油井管的螺纹接头的试验装置。在第I技术方案中，该试验装置具有下述部件底座，其使上述第I钢管直立地保持该第I钢管，将该第I钢管保持为该第I钢管的上端部从该底座的上表面向上方突出，该第I钢管的剰余的部分贯通该底座而使该第I钢管的剰余的部分的一部分位于地下；支承构件，其从上述底座朝向上方延伸，与上述第I钢管分离开；悬吊机构，其用于向上述第I钢管的上方悬吊上述第2钢管；第I夹钳，其用于夹持上述第I钢管；第2夹钳，其用于夹持上述第2钢管，并且使该第2钢管绕该第2钢管的轴线旋转，从而进行由进行试验的螺纹接头实现的第I及第2钢管的连接或脱开；以及防振装置，其以使其高度升降自如的方式安装在上述支承构件上，将上述第2钢管的在该防振装置的高度位置处的能够达到的振幅限定为规定的值。优选的是，上述防振装置具有上述第I钢管及第2钢管能够穿过的贯通孔，该贯通孔成为限定上述第2钢管的振幅的机构。优选的是，上述防振装置配置在由上述悬吊机构悬吊的上述第2钢管的比该第2钢管的长度方向中心靠上方的位置。
优选的是，上述防振装置具有用于调整第2钢管的能够达到的振幅的机构。优选的是，调整上述第2钢管的能够达到的振幅的机构由多个从上述贯通孔的壁面向内部突出的、能够调整突出长度的突起构成。优选的是，上述支承构件由以隔着上述第I钢管的方式配置的多根支柱构成。优选的是，上述悬吊机构由具有用于悬吊上述第2钢管的钢丝及带钩滑轮的起重机构成。优选的是，上述底座具有使该底座向上下方向和/或水平方向摆动的机构。采用本发明，能够使用实际的油井管准确、简便且低成本地对油井管的螺纹接头的性能(例如抗热粘性)进行评价。本发明的试验装置能够对尺寸、目标性能不同的多种油井管的螺纹接头的性能进行试验，而且，能够应用于接箍方式与整体(integral)方式这两 种方式的油井管的螺纹接头的试验。此外，通过在底座上设置摆动机构，本发明的试验装置还能够准确地对例如海上石油钻台那样的摆动环境下的油井管的螺纹接头的性能进行评价。


图I是局部简化及省略地表示本发明的油井管的螺纹接头的试验装置的说明图。图2 (a)及(b)是本发明的油井管的螺纹接头的试验装置中的防振装置的俯视图。图3是表示使本发明的油井管的螺纹接头的试验装置中的底座向上下方向和/或水平方向摆动的机构的说明图。
具体实施例方式以下，參照

本发明的试验装置的实施方式。第I实施方式图I是局部简化地表示本发明的试验装置I的第I实施方式的说明图。该试验装置I用于对由第I钢管Pl及第2钢管P2构成的油井管的螺纹接头的性能进行评价。第2钢管P2配置在直立保持的第I钢管Pl的上方，使用螺纹接头将第I钢管Pl的上端连接在第2钢管P2的下端。进行试验的油井管的螺纹接头可以是接箍方式与整体方式中的任意ー种方式。在接箍方式的螺纹接头的情况下，通常具有外螺纹的公扣形成在第I钢管Pl及第2钢管P2的两端部的外表面上，具有内螺纹的母扣形成在作为另ー构件的接箍(作为与钢管不同的构件的较短的筒状构件)的两侧的内表面上。在出厂时，通常接箍预先安装在钢管的一端。在本发明中，在螺纹接头为接箍方式的情况下，钢管是指在其一端预先安装有接箍的钢管。在整体方式的螺纹接头的情况下，钢管Pl及P2均在一端部的外表面上形成有具有外螺纹的公扣，在另一端部的内表面上形成有具有内螺纹的母扣，两根钢管的端部彼此通过螺纹直接连接起来。在接箍方式的螺纹接头中，第I钢管Pl与第2钢管P2均将所安装的接箍朝上配置，这样的话，能够在接箍与钢管之间的边界部利用后述的升降机悬吊钢管，因此，优选的是，第I钢管Pl与第2钢管P2均将所安装的接箍朝上配置。在该情况下，第I及第2钢管的连接是通过利用安装在第I钢管Pl上的接箍将形成在第2钢管P2的下端部的公扣旋入到形成在该接箍上的母扣中来进行的。在整体方式的螺纹接头中，优选的是，第I钢管Pl与第2钢管P2均将形成有公扣的端部朝下配置。在该情况下，通过将存在于位于上方的第2钢管的下端部的公扣插入并旋入到存在于位于下方的第I钢管Pl的上端部的母扣中来进行螺纹接头的连接。另外，对于第I及第2钢管而言，其中一者可以是连接有两根钢管的双接头或两者均可以是连接有两根钢管的双接头。如图I所示，本发明的试验装置I具有底座2、支承构件3、悬吊机构4、第I夹钳(tong) 5、第2夹钳6及防振装置7。以下，依次说明这些部件。底座2底座2典型地配置在地面O上或配置在位于地面附近(例如距地面2米以内)的适当的支承面上。底座2具有底板2a。在底板2a的上表面中央，设置有通常在石油挖掘装置 (石油钻台)中用作以使第I钢管Pl直立地将其固定的状态支承该第I钢管Pl的部件的惯用的卡瓦(slip)和卡座(spider)(以下,仅称作卡座)2b。第I钢管Pl优选的是,其具有母扣(在接箍方式的螺纹接头中为接箍)的上端部从卡座2b的上表面向上方突出与形成第I夹钳5夹持第I钢管Pl的上端附近所需的空间相对应的充分的长度。优选的是，使钢管Pl的从该卡座2b的上表面突出的突出长度为700mm 1300mm、例如为IOOOmm上下。对于将第I钢管Pl固定而支承第I钢管Pl的部件而言，也能够使用其他部件来代替卡座。在底座2的下方，在地下设置有作为容纳被卡盘2b支承的第I钢管Pl的容纳部的孔8。在底座2上，在与该孔8相对应的位置设置有供第I钢管Pl贯通的贯通孔(未图示)。使该贯通孔与孔8的内径为比进行试验的最大径的钢管的外径大的大小。孔8的深度是当利用卡盘2b保持第I钢管Pl时第I钢管Pl的底面不会接触到孔8的底面那样的深度。优选的是，使孔8的深度比钢管Pl的长度长，能够使孔8的深度为钢管Pl的长度的2倍以上。在试验时，优选使第I钢管Pl的至少一半的长度，更优选使第I钢管Pl的至少3/4的长度在地面O之下位于孔8中。在其一例中，孔8是直径为20英寸、深度为30米的井。这样ー来，底座2以第I钢管Pl的一顶端部从底座2的上表面向上方突出，并且第I钢管Pi的除顶端部以外的部分中的至少一部分、优选大部分存在于地下的方式使第I钢管Pl直立地将其固定并保持。底座2的设置场所可以是任意的合适场所，既可以是屋内，也可以是屋外。支承构件3支承构件3从底座2的底板2a向上方延伸。该支承构件与由卡盘2b固定而支承在底板2a的上表面中央的第I钢管Pl隔开距离地固定在底板2a的上表面上。支承构件3只要是在吊起第I钢管Pl及第2钢管P2时形成支承的构件即可，并不限定于特定的形态。例如，可以是石油钻台所惯用的塔架或桅杆。在图I所示的形态中，支承构件3由两根牢固保持在底座2上的直立的支柱3a、3b和将这些支柱的顶部水平地连结起来的牢固的连结板3c构成。支柱的数量也可以是ー根(例如圆弧状壁面)或3根以上。为了抑制设备成本上升，期望支柱的数量为4根以下，进ー步期望为两根。支柱3a、3b均具有用于沿上下方向引导后述的防振装置7的导轨(未图示)。支柱3a、3b的高度是将第2钢管P2支承在局部位于地下的第I钢管Pl的上方所需的充分的长度。作为其一例，支柱3a、3b的适当的长度为在进行试验的钢管P2的长度上加上4米 8米左右的长度而得到的高度。支承构件3以第2钢管P2的管轴线与第I钢管Pl的管轴线相重合的方式支承该第2钢管P2。为此，在图示例中，使连结板3c后退至比支柱3a、3b靠后方的位置而进行配置。悬吊机构4悬吊机构(悬吊构件)4用于在试验中从支承构件3将第2钢管P2悬吊在第I钢管Pl的上方的位置。悬吊机构4并不限定于特定的构造。在图示例中，悬吊机构4具有配置在支承构件3附近的惯用的起重机9。起重机9具有钢丝12，该钢丝从置于起重机9底部的绞车9a通过安装在连结板3c上的惯用的滑轮3d的上方而到达惯用的带钩滑轮10。带钩滑轮10由起重机9支承，并且通过被支承构件3的支柱3a、3b的导轨(未图示)引导而以升降自如的方式配置在支柱3a、3b之间。
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利用钢丝Ila从带钩滑轮10悬吊石油钻台所惯用的种类的惯用的升降机11。升降机11以装卸自如的方式在第2钢管P2的上端13b附近的位置夹持该第2钢管P2，例如在接箍方式的螺纹接头的情况下，以装卸自如的方式在第2钢管P2的接箍与管主体的分界部夹持该第2钢管P2。由于接箍是比管主体大的大径，因此在该分界部上具有能够保持升降机的台阶。第2钢管P2通过操作起重机9的绞车9a而升降，从而能够被支承在所希望的高度。在整体方式的螺纹接头的情况下，例如使用在顶端具有外螺纹并且在后端侧具有供钢丝12通过的孔的吊栓来代替升降机11，将吊栓旋入第2钢管P2的上端的母扣内，由此，能够悬吊第2钢管P2。悬吊机构4也能够在使第I钢管Pl下降到底座2的下侧的孔8中而利用卡盘2b支承该第I钢管Pl时使用于从支承构件3吊起第I钢管。悬吊机构4的升降机11能够利用与图I中关于第2钢管P2所示的方法相同的方法夹持第I钢管P1。第I夹钳5、第2夹钳第I夹钳5及第2夹钳6均搭载在具有图I中用虚线所示的轮廓的夹钳搭载框体(未图示)上。夹钳搭载框体例如由起重机9通过未图示的部件(例如使用副钢丝(日文子ヮィャ)等)悬吊，第I夹钳5及第2夹钳6以能够从横向侧夹持第I钢管Pl及第2钢管P2的方式升降自如地配置。另外，夹钳搭载框体的形状也可以是例如用至少ー个框体以规定的间隔将第I夹钳5及第2夹钳6连接起来这样的形状，未必必须是框状的框体。配置在比第2夹钳6靠下侧的位置的第I夹钳5是具有能够以装卸自如的方式夹持第I钢管Pl的多个爪的夹持构件，以在上扣及卸扣时不会使第I钢管Pl旋转的方式支承该第I钢管Pl。第2夹钳6也是具有能够以装卸自如的方式夹持第2钢管P2的多个爪的夹持构件。第2夹钳6 —边在第2钢管P2的轴线与第I钢管Pl的轴线对准后的位置夹持该第2钢管P2，一边使第2钢管P2绕其轴线旋转。夹钳5与夹钳6可以是石油钻台所惯用的种类的普通的夹钳。第I夹钳5与第2夹钳6之间的垂直方向的分开距离可以是在利用石油钻台的以往的夹钳上扣及卸扣时通常采用的距离。
使由悬吊机构4吊起的第2钢管P2的公扣靠近存在于由第I夹钳固定的第I钢管Pl的最上部的母扣地进行配置，利用第2夹钳6使第2钢管P2绕其轴线旋转，从而能够一边对螺纹接头施加规定的转矩，一边进行由螺纹接头实现的第I钢管Pl及第2钢管P2的连接及脱开(上扣/卸扣)。在近年来出现的接近于将夹持第2钢管P2的上端部而使其旋转的机构配置在高处的实用装置的试验装置中，随之必然不得不使支承构件大型化，但在本发明的试验装置I中，由于能够在靠近底座2的上表面的位置配置第2夹钳6而使第2钢管P2旋转，因此能够以更简单的构造来进行试验。这样，通过利用第I夹钳5固定夹持第I钢管Pl，并且利用第2夹钳6以能够使第2钢管P2旋转的方式夹持该第2钢管P2，从而能够进行由螺纹接头实现的第I钢管Pl及第2钢管P2的连接或脱开。 防振装置7如上所述，在石油钻台上连接或脱开两根油井管的情况下，由于较长的油井管弯曲，因此有时所悬吊的上方的油井管的特别是上半部分会发生振动。该振动有可能会使接头性能的试验结果产生较大的偏差。因此，本发明的试验装置I具有将第2钢管P2的振幅限定在规定的值的范围内的防振装置(稳定器)7。防振装置7借助于支承构件3的导轨(未图示)在支柱3a、3b之间安装在支承构件3的高度方向的任意位置。例如能够使用在起重机9中独立于上述悬吊机构4设置的绞车、钢丝等悬吊机构来进行高度方向上的移动。由于在将第2钢管P2连接到第I钢管Pl时第2钢管P2的振幅在其上半部分増大，因此期望防振装置7位于第2钢管P2的比其长度方向中央13a靠上方的位置。图2 (a)及(b)是图示的形态的试验装置I中的防振装置7的俯视图，图2 (a)表示第2钢管P2的直径较小的情況，图2 (b)表示第2钢管P2的直径较大的情況。图示的形态中的防振装置7具有主体7b和设置在该主体7b两侧的两个引导部14，该主体7b具有第2钢管P2能够穿过的贯通孔7a。主体7b分别在两个位置14a、14b或14c、14d处与各引导部14相连接。引导部14以升降自如的方式被在支柱3a、3b之间引导。防振装置7构成为其主体7b能够分割开(未图示)，通过卸下与上述引导部14相连结的连结部14a 14d的一部分，主体7b能够以被分开而开放的状态保持在支柱3a、3b之间。在图I中简化地进行了表示，但防振装置7如图2所示、如上述那样构成。如图I中的放大图及图2 (a)、(b)所示，在防振装置7中，从贯通孔7a的内壁沿半径方向向内突出的、构成能够调节的突起的多个螺栓7c (在图示例中为6个)旋入到主体7b中。通过使螺栓7c旋转而朝向贯通孔7a的中心前进或向远离贯通孔7a的中心的方向后退，能够调整螺栓7c向贯通孔6a突出的长度。螺栓7c具有用于将这些螺栓7c固定在所希望的位置的紧固螺母。在各螺栓7c的顶端中央，以旋转自如的方式配置有形成为滚珠轴承的钢制的滚珠7d。各滚珠7d优选的是其直径的一半以上的部分嵌入到对应的螺栓7c中。即使配置在螺栓7c的顶端的滚珠7d与由第2夹钳6夹持并旋转的第2钢管P2的外表面相接触，旋转自如的滚珠7d也不会阻碍第2钢管P2旋转。如果是不阻碍第2钢管P2旋转就能够与第2钢管P2的外表面相接触的机构，则也能够使用其他机构来代替滚珠7d。
防振装置7的螺栓7c向贯通孔7a突出的长度通常被调节为螺栓7c的顶端的滚珠7d与如下的虚拟圆(在图2 (b)中用虚线表示的圆)相接，该虚拟圆与由第I夹钳5固定的第I钢管Pl的管轴线同心。使该虚拟圆的直径比穿过防振装置7的贯通孔7a的第2钢管P2的直径大。该虚拟圆会限定第2钢管P2的在防振装置7的高度处的能够达到的最大振幅。即，能够达到的最大振幅等于该虚拟圆的直径与第2钢管P2的外径之差的1/2。虚拟圆的直径、进而第2钢管P2的能够达到的最大振幅能够通过与第2钢管的尺寸相对应地调整防振装置7的螺栓7c的突出长度来进行调整。在对油井管的螺纹接头的性能进行评价的情况下，通过调整第2钢管P2的振幅，能够改变重复螺纹接头的拧紧及松开时的载荷，因此，通过根据螺纹接头的目标性能对该振幅进行调整，能够恰当地对是否产生由重复拧紧及松开造成的粘结进行评价。接着，说明使用本发明的图示的试验装置进行油井管的螺纹接头的接头性能的试验的状況。以下，以具有在一端安装有第I钢管Pl和第2钢管P2的接箍的、接箍方式的螺纹接头为例进行说明。
在试验装置I中安装有从悬吊机构4的起重机9用钢丝12悬吊的带钩滑轮10和从该带钩滑轮10悬吊的升降机11，搭载有第I夹钳5及第2夹钳6的夹钳搭载框体处于用副钢丝以能够使第I夹钳5及第2夹钳6从横向侧夹持第I及第2钢管的方式将第I夹钳5及第2夹钳6吊挂在规定的高度的状态。此外，防振装置7在其主体7b以在上述的被分开而开放的状态保持在支柱3a、3b上。以在第I钢管Pl的一端的接箍的下侧支承升降机11的方式将升降机11配置在第I钢管Pl上，操作起重机9吊起第I钢管Pl，接着使第I钢管Pl下降而使其局部地进入到底座2的下侧的孔8中。若在底座2上突出的第I钢管Pl的顶端部的长度达到了适当的长度，则使用卡座2b将第I钢管Pl固定在试验位置上。接着，与第I钢管Pl相同地将升降机11配置在第2钢管P2上，操作起重机9向上方吊起第2钢管P2，在竖立的状态下以靠近第I钢管Pl的方式保持第2钢管P2。接着，在第2钢管P2的外侧闭合呈开放状态的防振装置7的主体7b，使防振装置7沿上下方向移动至规定的高度。防振装置7的螺栓7c事先被调整为使第2钢管P2的能够达到的最大振幅成为规定的值。也可以在闭合防振装置7时对该振幅实施微调。接着，利用第I夹钳5夹持第I钢管Pl的上端以便使该钢管不会旋转，利用第2夹钳6夹持第2钢管P2的下端以便使该钢管能够绕其轴线旋转。ー边利用第I夹钳5固定第I钢管Pl —边使用第2夹钳6以规定的转矩使第2钢管P2绕其轴线旋转，将公扣与母扣的螺纹拧紧在一起，接着松开螺纹，由此，进行螺纹接头的连接及脱开(上扣及卸扣)。能够重复进行规定次数上述连接及脱开，在毎次松开后对公扣和/或母扣就螺纹接头的性能、例如热粘状况进行检查。采用本发明的试验装置1，利用位于距底座并不怎么高的位置的第I夹钳5及第2夹钳6进行第I钢管Pl及第2钢管P2的螺纹接头的连接及脱开，第2钢管P2的吊起部基本上由通常的起重机9和支柱3a、3b构成。因而，无需像以往那样使第2钢管在直立在地面上的第I钢管Pl的上端这样的高处旋转，因此，能够利用比较简单的设备准确地对油井管的螺纹接头的性能进行评价。另外，由于供试验者进行试验后的确认的底座2配置在地面上或其附近，因此，在试验结束后，操作者能够迅速且安全地进行试验后的确认。这样，采用本发明，能够准确、简便且低成本地对实际的油井管的螺纹接头的性能(例如抗热粘性)进行评价。此外，在图示的形态中，防振装置由于具有能够调整所悬吊的第2钢管P2的能够达到的最大振幅的机构，因此也能够准确、简便且低成本地对尺寸、目标性能不同的多种油井管的接头性能进行评价。在本发明的试验装置中，也能够通过在连接第I及第2钢管之前对第I及第2钢管进行加热、冷却，而与使用油井管的世界各地的各种现场温度相对应地进行试验。对于冷却，例如只要向环状的冷却槽填充干冰等冷却介质，并在冷却槽的内侧配置接头即可。对于加热，例如能够采用使用多个形成为圆弧状的电热器等从外侧对接头进行加热的方法。这样ー来，能够在从一 40°C以下的温度到超过100°C的温度的范围内进行试验。第2实施方式接着，參照图3说明本发明的试验装置的第2实施方式。另外，在以后的说明中，说明与上述第I实施方式不同的部分，通过对共同的部分标注相同的附图标记而省略重复说明。如图3所示,第2实施方式的试验装置I 一 I中，底座2具有使该底座的底板2a向上下方向和/或水平方向摆动的机构16。使底座2向上下方向和/或水平方向摆动的摆动机构16具有用于搭载底板2a的振动台17。在振动台17的底面中央设直有内部被弟I钢管Pl贯通的弹黃18。弹黃18被支承在内部被第I钢管Pl贯通的空心弹簧座19上。在振动台17的底面的4个位置配置有4个用于在振动台17上产生纵向摆动的纵向摆动用液压缸20a 20d。并且，在振动台17的侧面的4个位置配置有4个用于在振动台17上产生横向摆动的横向摆动用液压缸21a 21d。除了图3所示的构造以外，试验装置I 一 I与第I实施方式的试验装置I相同地构成。通过使纵向摆动用液压缸20a 20d及横向摆动用液压缸21a 2Id适当地动作，在振动台17上会与海上石油钻台的摆动相同地产生纵向摆动和/或横向摆动。由此，底座2的底板2a也会与海上石油钻台相同地承受纵向摆动和/或横向摆动。因此，能够在陆地上模拟在海上石油钻台上的接头性能试验。这样，采用该试验装置I 一 1，除了第I实施方式的试验装置I所具有的效果以外，还能够准确地对例如海上石油钻台那样的摆动环境下的油井管接头的性能进行评价。实施例I使用图I所示的本发明的试验装置I和使用具有Im I. 5m左右的全长的短尺寸的钢管进行试验的以往的试验装置，对油井管的螺纹接头进行了试验。构成在试验装置I中进行试验的螺纹接头的钢管是高合金钢制品，外径位244. 48mm，壁厚为13. 84mm，包含安装在一端的接箍在内的全长约为11m。该螺纹接头是具有未被API标准限定的螺纹形状和金属密封部的特殊螺纹接头。构成在以往的试验装置中进行试验的螺纹接头的钢管是除了安装有接箍的全长为I米这一点以外与上述相同的钢管。通过重复使用了相同的固体润滑剂的螺纹接头的连接及脱开，对这些螺纹接头的接头性能进行了评价。在使用了本发明的试验装置I的试验中，防振装置配置在自升降机所支承的第2钢管的接箍与钢管主体之间的分界部靠下侧约1500mm的高度。对在防振装置的贯通孔中突出的螺纹部进行了调整，而使第2钢管的振幅为2. 5英寸(50. 80mm)0利用以往的试验装置对短尺寸件进行了试验，其结果，虽然重复了 5次连接及脱开，但未发现热粘(粘结)。与此相对，在图I所示的本发明的试验装置中，在与以往的试验装置相同地条件下对具有与短尺寸件相同的螺纹形状的长尺寸件进行了试验，在第2次连接及脱开时油井管的螺纹部受到了损伤，产生了无法打开的粘结，无法继续进行试验。根据以上结果可知，在使用短尺寸钢管的以往的试验装置中，有时未必能够正确地预测油井管的螺纹接头的性能。与此相对，在本发明的试验装置中使用实际的油井管的螺纹接头，因此，能够更准确地预测在石油钻台上受到的动作条件下的螺纹接头的性能(例 如抗热粘性)。实施例2使用图I所示的本发明的试验装置I和从该试验装置I中去除了防振装置7而得到的比较例的试验装置，在表I所示的条件下对4个相同的螺纹接头的接头性能进行了试验。将试验结果汇总表示在表I中。构成在本实施例中试验的螺纹接头的钢管是在实施例I中使用的、外径为244. 48mm、壁厚为13. 84mm、全长约为11米的长尺寸件的油井管用的钢管，进而螺纹接头是高合金钢制接箍方式的特殊螺纹接头。在本发明的试验装置I中，防振装置7的能够达到的最大振幅设定为2. 5英寸(50. 80mm)ο因而，以防振装置7的螺栓7c的顶端(滚珠7)与直径346. 08mm的虚拟圆相接的方式对防振装置7的螺栓7c进行了调整。防振装置的保持位置与实施例I相同。如表I所示，各接头中的安装在第I钢管的上端的接箍的内表面、即母扣具有通过表面处理而形成的磷酸锰覆膜。另ー方面，未对第2钢管的下端部的外表面、即公扣实施表面处理。在试验前，将符合API标准的润滑剂(润滑脂状润滑剂)(在表I中表示为APIDope)涂敷在各接头的公扣及母扣上。与实施例I相同地对各个接头重复5次为止的连接及脱开，记录直至粘结产生为止的次数。表I
权利要求
1.一种试验装置，其使用用作油井管的第I钢管及第2钢管对油井管的螺纹接头进行试验，其中，该试验装置具有 底座，其使上述第I钢管直立地保持该第I钢管，将该第I钢管保持为该第I钢管的上端部从该底座的上表面向上方突出，该第I钢管的剩余的部分贯通该底座而使该第I钢管的剩余的部分的一部分位于地下； 支承构件，其从上述底座朝向上方延伸，与上述第I钢管分离开； 悬吊机构，其用于向上述第I钢管的上方悬吊上述第2钢管； 第I夹钳，其用于夹持上述第I钢管； 第2夹钳，其用于夹持上述第2钢管，并且使该第2钢管绕该第2钢管的轴线旋转，从而进行由进行试验的螺纹接头实现的第I钢管与第2钢管之间的连接或脱开；以及 防振装置，其以使其高度升降自如的方式安装在上述支承构件上，将上述第2钢管的在该防振装置的高度位置处的振幅限定在规定的值的范围内。
2.根据权利要求I所述的试验装置，其中，上述防振装置具有上述第2钢管能够穿过的贯通孔，该贯通孔成为限定上述第2钢管的振幅的部件。
3.根据权利要求I或2所述的试验装置，其中，上述防振装置配置在由上述悬吊机构悬吊的上述第2钢管的比该第2钢管的长度方向中心靠上方的位置。
4.根据权利要求I或2所述的试验装置，其中，上述防振装置具有用于调整第2钢管的能够达到的振幅的机构。
5.根据权利要求4所述的试验装置，其中，调整上述第2钢管的能够达到的振幅的机构由多个从上述贯通孔的壁面向内部突出的、能够调整突出长度的突起构成。
6.根据权利要求I或2所述的试验装置，其中，上述支承构件由隔着上述第I钢管配置的多根支柱构成。
7.根据权利要求I或2所述的试验装置，其中，上述悬吊机构由具有用于悬吊上述第2钢管的钢丝及带钩滑轮的起重机构成。
8.根据权利要求I或2所述的试验装置，其中，上述底座具有使该底座向上下方向和/或水平方向摆动的机构。
全文摘要
本发明提供一种油井管的螺纹接头的试验装置。用于通过使用第1钢管(P1)及第2钢管(P2)对油井管的螺纹接头的性能进行评价的试验装置(1)具有以使第1钢管(P1)的顶端部从上表面突出、剩余部分的一部分位于地下的方式使该钢管直立地将其固定的底座(2)。安装在底座(2)上的支承构件(3)配置在第1钢管附近。第2钢管(P2)由悬吊机构(4)向第1钢管(P1)的上方悬吊。螺纹接头的连接及脱开是通过利用第1夹钳(5)及第2夹钳(6)使第2钢管(P2)相对于第1钢管(P1)旋转来进行的。保持在支承构件(3)之间的防振装置(7)将第2钢管(P2)的振幅限定为规定的值。
文档编号E21B19/16GK102822441SQ20118001752
公开日2012年12月12日 申请日期2011年4月28日 优先权日2010年5月6日
发明者赤松千松, 山本泰弘, 永作重夫 申请人:住友金属工业株式会社