解析卡点位置计算误差分析及解决方法.pdf

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1、解析卡点位置计算误差分析及解决方法刘宏伟袁得芳何正林(士林农业大学中石油青海油田井下作业公司研发中心816400)AnalyticaIcarderroranaIySispoint10CationandSOIutionLiuho唧商yuandefanghezhengⅡn(ofjilinagri砌．tural删versity，petrochina咖ghaioⅢielddownholeoperationcompanyresearchanddevelopmentcenter，816400)摘要：本文介绍了垂直井中油管

2、柱遇卡。使用胡克定律计算卡点位置的结果存在较大的误差．通过分析原因总结出胡克定律使用范围和边界条件．使得现场作业时能有效的避免较大误差的出现。关键词：胡克定律：卡点位置Inthispaper：T11ispaperiIl臼oducesnlemedi啪oilstriI唱访verticalwen．hooke7s1awisllSedtocalclllatetlleresmtoft11e丘eepomtlocadondlereisab唔error’hooke’s1awbyan由zillgt11ere勰omsm姗撕zedl

3、lsingraIlgeaIldboun出rycondidom，maketllehomeworkcaIle蠡c西alyavoiddleoccu玎enceofb培enor．KeywOrdS：hooke’sl哪cardpoilltlocadon引言：目前现场对垂直井求卡点深度的方法采用胡克定律公式计算，通过两次提拉力差值和两次管柱伸长量，套用公式求得卡点的深度。由于胡克定律使用范围和边界条件不熟悉，再加上公式中的提拉力和伸长量含义定义不清，导致计算时忽略了很多导致误差的因素，使得最终计算结构差异很大，所以必须提出胡

4、克定律的使用范围和边界条件，弥补卡点深度计算过程中的较大误差的缺陷。一、传统卡点深度计算图l传统提拉力作业传统卡点深度计算的原理材料力学中的胡克定律表明，钻柱的伸长量，与钻柱的轴向力及卡点以上钻柱的长度成正比。卡点深度计算方法就是据此原理设计的。文献中关于卡点深度的计算，其原理也都相同，但计算方法大同小异。如图1所示，在现场通过提拉作业，将钻柱从轴向力T1(要求Tl应稍大于卡钻前的悬重)缓慢连续地上提到T2(要求T：小于钻柱的抗拉强度)，并记录从T。到T：的钻柱伸长量△L，然后计算轴向力差值△T=T2-T。。

5、如果是单一管柱，将△L和△T代入公式中即可计算出卡点以上钻柱的长度，即卡点所在的深度：．越剧L，2■了(1)9△丁LlJ式中，Lq为卡点深度，m；△T为上提拉力增量，kN；△L为在上提拉力增量下的伸长量，m；E为钻柱钢材弹性模量E=2．1x108kPa，A为管柱截面积，m2。根据上述公式中的△L伸长量和△T轴向力差，两个变量从表面意义上理解是简单的提拉力变化和管柱伸长量两个变量，要满足胡克定律定义范围，则这两个变量是多方面因素组成的。二、材料服从胡克定律的条件油井中常用的是N80油管，属于低碳钢，根据低碳钢的

6、力学性能，应力一应变图中在材料在拉伸的初始阶段，应力口于应变￡的关系为直线即Oa，表示在这一段直线内，应力。于应变￡成正比，可表示为：o“￡或是o=E￡(E为弹性模量)(2)这就是表示在这段直线内就是拉伸或压缩的胡克定律。因为应变6没有衡量的量纲，故E的量纲与应力盯相同，转化公式E=o／￡，正是直线Oa的斜率。直线最高点a所对应的应力ap则为比例极限，显然，只有应力低于比例极限时，应力与应变成正比，此时材料是线弹性的，才服从胡克定律。三、多种变形阶段1．弹性变形阶段：超过比例极限后，从a点到b点，o与￡之间的

7、关系不在是直线，但是解除拉力后变形仍可完全消失，这种变形属于弹性变形。b点所对应的应力db，是材料只出现弹性变形的极限值，为弹性极限，△L变形量为零。在应力大于弹性极限后解除拉力，则变形的一部分随之消失，但还是会留下一部分不能消失的变形，称为塑性变形，△L>O．2．屈服阶段：当应力超过b点继续增加到一定数值后，应力先是下降后做微小的波动，则应变出现锯齿状的曲线，曲线的最低点则反应出材料的形状、加载速度等性能，也叫屈服极限，也是表现的材料的塑性变形。72I北一彳卵2014年1月蘩豢鬻黎嚣鬻鬻瀵蒸骥

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10、赣甏溪篱鬻霉赣％蘩?l秀鬻黼鞠瀚瀚麟：3．强化阶段：过了屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使它变形就必须增加拉力至e点，所对应的应力oe是材料所能承受的最大应力，也称为抗拉强度，同时也是衡量材料强度的标准，此阶段的材料的横截面有明显的缩小。4．局部变形阶段，过e点后，材料横截面积急剧缩小，相应使材料拉伸量所需的应力减小，下降至f点，材料拉断。