测卡仪

测卡仪原理
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作业项目越来越多，随之出现的各种卡钻事故也越来越复杂，处理井下事故的技术和装备就要求越来越先进。

测卡仪作为二十世纪九十年代初从美国引进至今，在我国石油行业的飞速发展中，已经发挥了重要的作用，它的应用为石油行业在处理井下疑难问题大大节省了人力、物力和财力。

目前国内最有影响的测卡仪是从美国Weathford公司引进的HOMCO826测卡仪；我公司目前所使用的测卡仪就是HOMCO826测卡仪；现将该测卡仪的结构、原理、实际应用介绍如下
一.测卡仪组成
HOMCO826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8毫米）、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。

二、测卡原理及HOMCO826测卡仪的应用
测卡原理: 待仪器校验完毕后, 保持原位不动。

在钻台上正转、反转或提拉钻具, 这时未卡钻具有一个微量的变化。

( 1 ) 当仪器位于卡点以下时, 因钻具无变形, 仪器上、下弹簧矛之间也没有变化,这就是说, 传感器同校验时一样, 井下振荡器的频率不变, 地面指示仍为零。

( 2 ) 当井下仪器处在卡点到未卡段的过渡带时, 钻具具有微量的变形。

传感器有微量的变化, 并下振荡器的频率也发生微小变化, 反应到地面, 指示则很小测卡仪器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，因此测卡点的原理也就是建立在此基础上的；
HOMCO826测卡仪井下仪器上有两个弹簧矛（上弹簧矛和下弹簧矛），该仪器通过电缆下入被测管柱内，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制定一个深度位置，对管柱上提施加上提力和扭拒，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：
a = (F×L) / (E×A)
其中：
a――测卡点的变形量 F――管柱的上提力
L――管柱上提力点到测卡点的距离 E――管柱材料的弹性模量
A――管柱横截面面积
由于管柱的上提力F和管柱材料的弹性模量E是已知的，在确定管柱相同时，管柱的横截面面积A也就是已知的，这样测卡管柱的测卡位置L就与该点的变形a是一种线性关系，
即a = (常数)×L
当测得第一个卡点后，就可算出被测相同横截面面积管柱离测卡点上下的距离，然后下仪器到该管柱同横截面积的下端位置点测变形，测得表盘指针偏移读
数大于30千周，则卡点还在下部管柱上，若测得表盘指针不动读数为30千周，则卡点一定在该段管柱上，按a = (常数)×L公式，设定a＝0（表盘指针指向30千周），就可算的第一测卡点离卡点的拒离L；当测得卡点的表盘读数越接近30千周时，就越接近卡点位置；在测卡时还需了解泥浆的性能来确定下仪器时是否带加重杆，否则仪器无法下入预定的位置；
三.认识
测卡仪在处理井下作业项目中，涉及的范围广，如7寸套管测卡，3寸半、2寸7油管测卡，5寸、3寸半、2寸7钻杆测卡等，它为套管、油管的切割，钻杆的松扣提供了技术数据资料，在处理井下疑难问题时大大节省了人力、物力和财力。

在应用测卡仪测卡点时，需要根据被测钻具的钻具组合、井身结构、泥浆性能、井型及卡钻类型作出相应对策，以最少的测卡次数获取最准确的卡点位置，为后续作业提供准确的数据资料。