应变测试技术在石油机械中的应用
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【摘要】应变测试技术在石油机械有着广泛的应用，这种技术对石油机械作业与操作中设备的检修与预警都起到了至关重要的作用。通过应变测试技术的应用，石油机械领域生产风险大大降低，生产效率得到了质的提升。本文通过对应变测试技术的原理的认识，对应变测试技术的发展有了大致的了解，对应变测试技术在石油机械的应用进行了具体的分析。
【关键词】应变测试技术；石油机械；石油开采
在当今科技水平不断提高的时代背景下，石油机械的科技含量也在不断提升。而应变测试技术在这一领域的使用为石油机械的发展和石油开采过程带来了重大影响。这种技术的应用使得机械设备的预警与安全检查得到提升，在一定程度上避免了事故的发生。
1 应变测试技术的原理
1.1 应变测试系统的理论
应变测试技术对金属材料在受到外力时会出现弹性形变的特点加以利用，而传感元件一般为电阻应变计，这样一来电阻的相对变化就可以表示结构或弹性体表面的变化情况，继而使用电阻应变仪将电阻经过放大、检波使其变为电流或电压的变化，这种变化由数据采集器进行测量并最终记录下来，再从力学原理的角度出发换算成直观的应力。
1.2 应变测试系统的分类
应变测试系统一般由三部分组成：
（1）直观反应部分：电阻应式变仪
（2）数据记录部分：数据采集器
（3）换算转化部分：计算机
1.3 应变测试系统的流程
一般来说，应变测试系统会按照一下流程进行：
第一，把检测元件的电阻应变片附着在需要被测试的物体原件的表面，电阻应变片即本次检测的核心元件，根据实际情况选择粘贴或安装的方式。
第二，在接入测量线路以后，电阻应变片的敏感栅将会随着构件的受力变形也发生相应的形态变化，而这种形态上的变化也会导致电阻发生相对应的改变。
第三，原件表面的弹性形变幅度和电阻应变片的改变数值成一定比例，测量线路传输出的信号经过大幅度放大以后由由仪表进行数据的记录，再将相关力学参数换算为电学参数。
第四，电阻值的改变数值将由惠斯顿电桥完成测量计算，再换算出对应的应变量。当在测试的时候使用的刻度计量装置为一般物理量便可以直接得到非电量数值，这样一来被测试的物体原件的应变测试就算完成了。
2 应变测试技术的发展
在科学技术不断发展的今天，技术与应用原件都发生了翻天覆地的变化，应变测试技术原件也在不断改变不断提高，出现了质的飞跃与进步。
在1935年，最早的粘贴式电阻应变计诞生于德国，受到业界广泛的关注；在1953年，箔式应变计出现了，应变计出现了一个质的飞跃，箔式应变计的应用领域飞速扩展，从大型工程结构的测量到个中精度传感的测验，箔式应变计一如既往的发挥着巨大的作用；在1966年，薄膜应变计出现，这种采用溅射技术制造的应变计具有成本较低、可批量性生产、使用领域广泛等特点，一出现便受到了业界的追捧。而在近些年来，电测式应变计仍然在不断的革新之中，其主要方向为对应用领域的扩展，科技含量的提高和使用环境的适应能力。
3.1 井架承载能力评估
在石油机械的诸多领域中，石油钻机井架是陆地钻机及海洋钻机的重要组成部分。当石油钻机井架正在作业的时候，井架的安全系数可能会因为井架结构停留时间过长又得不到良好的保养而产生腐蚀、变形、开裂等问题而大大降低。各种钻井作业过程当中，井架往往会同时承受各种各样的负荷，井架升沉情况的出现大大增加了生产中的危险因素。而由于石油钻井作业场所相对偏远，尤其是海洋性作业，更需要对其安全性进行全方位的评估与保障，否则一旦出现事故，海洋相对陆地来说救援更为困难，救援设施的运输更为缓慢，因此在平时的一检查与我合理的评估预测中加大投入，可能出现问题的部分部件进行定期的养护与维修，尽最大的努力保证海上作业的安全，变事后处理为事前预警。
所以在定期的检测中应对井架进行安全测试，由这种方式了解井架在实际工作中井架的最大静应力与最大动应力,从而对动载系数进行预估。钻机井架作为超静定空间桁架结构，受力复杂，而一般危险发生地方为受力最强节点部分。这就要求一方面对整个框架进行多点测试保证整体安全性，另一方面对受力相对较多的关键部位进行更为细致的检测。
3.2 抽油机结构强度测试
抽油机结构强度测试对象为双驴头抽油机。过程为将后驴头加装在常规游梁式抽油机的游梁后臂部位，连杆的硬连接部分以驱动绳来起相同功能，这种方式的优点是可以达到变力臂一般使用需求，而其冲程长、动载小、能较耗低的特点也很受低粘度原油和高含水原油开采过程的青睐，属于长冲程节能型抽油机。在一般作业过程中，双驴头抽油机经过长期使用便会出现游梁体尾部连接孔处出现了裂纹、断裂等失效形式,如果不能进行及时的处理就会导致整个油梁体的全部报废。这就需要在日常工作中定期在连接孔等容易老化容易引发事故的部位布片进行电测应力分析，通过这种方式可以清楚而即使对抽油机的应力进行监控，将事故消弭在萌芽。
3.3 套管失效实验分析
油田的开发是一个长时间的过程，而在开发时间不断增加的过程中，不断出现的套损井数目也在增加。套损井的出现与增多往往会使正常生产工作速率降低效率下降，不仅如此，油井开发作业的经济效益逐步降低，对套损井的修复作业往往费时费力，相应而来的成本也在不断攀升。面对这种问题，必须从套管的使用以及保养入手，只有这样才能从根本上,控制和减缓套损井数量。在实际情况中，由于套管所处的复杂工况条件，偏磨、错断、腐蚀甚至于挤毁状况都会出现，这种修复难度较大，耗时较长，而且风险性较高，当修复进入僵局时很可能造成关闭油井代价。在这种情况下便需要通过应变测试技术对产层套管损坏的情况进行分析和了解，及时进行维护和修理，如不能简单修复也可以暂时停止生产，防止套损井的出现。
4 总结与展望
随着科学技术的不断发展，石油机械领域的科技含量也在不断提高。应变测试技术就是众多技术之一。我们通过对应变测试技术原理和发展情况的认识已经可以清楚地认识到应变测试技术在石油机械领域的具体应用和这种应用的重要性。通过以上文章内容的分析我们可以看到应变测试技术在石油机械中的应用范围已经非常广阔，而前景也极其明朗。随着科学技术的发展，应变测试技术也会不断更新，科技含量更加提高，对特殊环境的适应能力、环境对其作业的影响也会不断减小，更加适应石油机械领域复杂多变的环境。
参考文献：
[1]刘金梅,周国强,郭金玉.基于模型修正的井架评定方法[J].大庆石油学院学报,2004(2).
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[3]冷建成.应变电测技术及其在石油机械中应用[J].石油矿场机械,2006(5).