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测卡仪在处理井下作业事故中的应用 常青忠刘 刚张晓郎应虎王丕政 (大港油田集团有限责任公司) 摘要随着石油工业的快速发展，深井、超深井、大位移井、水平井的钻探以及老井的重新 利用等施工作业项目也越来越多，随之出现的各种卡钻事故也越来越复杂，这就要求处理井下卡 钻事故的技术和装备越来越先进；测卡仪在处理井下卡钻等各种复杂事故中，提供了卡钻点的准 确位置，为处理井下卡钻等后续施工作业提供了可靠的数据依据。 关键词测卡仪卡点应用弹簧矛表盘指针 测卡仪作为20世纪90年代初从美国引进我国至今，在石油工业的快速发展中，已经发挥 了越来越重要的作用，它的应用为石油钻探在施工作业处理井下卡钻事故等疑难问题中，大大 HOMc0826测卡仪，现将该测卡仪的结构、原理、实际应用介绍如下。 1测卡仪的组成 HOMc0826测卡仪是由地面设备和井下仪器组成。 地面设备包括：单芯电缆绞车(直径8mm)、地面仪器接收器、井口工具(钻杆旋转工具、防 喷盒、天地滑轮)等组成。 井下仪器包括：电缆头、磁性定位器、加重杆、伸缩杆、震荡器、上弹簧矛、传感器、下弹簧矛 等组成(图1)。 d 甓寰菇绸 I l一 I 2 3 4 5 图1 HOMc0826测卡仪井下仪器部分组成结构图 1一电缆头；2一磁性定位器；3一加重杆；4—伸缩杆； 5一震荡器；6一上弹簧矛；7—传感器；8一下弹簧矛 一727— 2 测卡原理及HoMC0826测卡仪的应用 测卡的原理是通过测卡仪中的传感器和震荡器测量管柱分子结构变化，也就是说给管柱 在施加的外力(拉伸、压缩、扭转)不超过弹性极限时，其材料的变形也是弹性的，一旦外力消 除，材料的变形也消除，管柱也就将恢复到原来状况，因此测卡仪测卡点的原理也就是建立在 此基础上的。 入被测管柱内，当管柱在没有外力的作用下处于静止状态时，上下弹簧矛之间也没有相对位 移，此时地面仪器就接受不到来自井下的信号，表盘指针静止不动，指针指向刻度盘为由传感 器和震荡器传递的30千周信号的位置上。当给管柱施加外力(拉压力、扭转力)时，管柱的自 身就会抵抗施加的外力，这样管柱在抵抗外力的同时自身就会产生相应的弹性变形，管柱的变 形也同时传递到测卡仪井下仪器上下两个弹簧矛上，由于上下两个弹簧矛之间有传感器和震 荡器而且存在一段距离，所以上下两弹簧矛所接受到的管柱变形的信号就存在微小差异，通过 传感器和震荡器传递到地面仪器，地面仪器将接受到的信号经过处理后反映在表盘上，此时表 盘指针就会转动一个角度，这就反映出该弹簧处以上管柱没有被卡。释放外力让管柱恢复原 状，再继续往深下放仪器对管柱测卡，当给管柱施加外力后，地面表盘指针没有反应时，则说明 管柱卡点在测卡仪器上部；上提仪器继续重复上述操作对管柱测卡。 如何知道卡点的准确位置呢?我们知道管柱在不超过材料屈服强度的外力作用下会产生 弹性变形，外力解除后，弹性变形也就随之消除。在管柱的弹性变形中，离卡点越远的点，弹性 变形越大，这就给我们提供了通过测卡点得到的表盘读数，确定卡点的准确位置。首先了解被 卡钻具的结构组合，下仪器到被测管柱内确定一个深度位置，对管柱上提施加上提力和扭矩， 然后测第一点测得一个读数。由于管柱变形是在弹性范围内，所以该变形遵循虎克定律，管柱 的弹性伸长量遵循： 口=(F×厶)／(E×A) (1) 式中口——测卡点的变形量； 卜管柱的上提力； L一管柱上提力点到测卡点的距离； 卜管柱材料的弹性模量； A——管柱横截面面积。 由于F和E是已知的，在认定被测卡点的管柱段内外经相同时，A也就是已知的，这样被 测卡点的￡就与口是一种线性关系，即