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在油氣田勘探、開(kāi)發(fā)、鉆采過(guò)程中，需要對(duì)油、氣井進(jìn)行測(cè)井，以了解地層的含油氣情況，作為地質(zhì)人員進(jìn)行地質(zhì)分析的依據(jù)。測(cè)井車(chē)是陸地測(cè)井的重要設(shè)備，主要用于完成測(cè)取地質(zhì)參數(shù)和繪制測(cè)井曲線的工作。
滾筒是測(cè)井車(chē)的核心受力裝置，愷裝電纜纏繞在滾筒上，電纜通過(guò)滾筒的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)帶動(dòng)下井儀器在油(氣)井內(nèi)上提、下放，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)井作業(yè)過(guò)程。因此，滾筒的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度成為測(cè)井車(chē)的關(guān)鍵因素，研究以5500 m測(cè)井車(chē)滾筒的斷裂故障為例，重點(diǎn)對(duì)滾筒的疲勞進(jìn)行強(qiáng)度分析，從結(jié)構(gòu)、熱處理、使用工況方面，開(kāi)展?jié)L筒的疲勞斷裂的相關(guān)研究。
測(cè)井車(chē)滾筒在測(cè)井時(shí)受力情況非常復(fù)雜，為便于分析，可以把絞車(chē)滾筒受力情況簡(jiǎn)化為承受以下三種外力。
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滾筒纏滿(mǎn)電纜后所受的靜止載荷，其大小為滾筒本身重力和均勻作用在滾筒身上的電纜重力之和。
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電纜在滾筒上多層繞卷時(shí)，由于從一層過(guò)渡到另一層的楔形作用，各層電纜都對(duì)側(cè)板作用一個(gè)軸向壓力，該軸向壓力對(duì)滾筒產(chǎn)生三種作用力：對(duì)滾筒筒身端部引起的拉應(yīng)力，對(duì)側(cè)板部位引起的局部彎曲應(yīng)力，該彎曲應(yīng)力主要集中在側(cè)板與筒身連接部位，以及對(duì)側(cè)板外邊緣作用引起的形變。
c. 行星減速器輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩使?jié)L筒筒身產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形. 該故障5500 m測(cè)井車(chē)滾筒的結(jié)構(gòu)及斷裂位置如圖所示。經(jīng)分析，引起滾筒斷裂的外力是電纜楔形作用對(duì)滾筒側(cè)板產(chǎn)生的軸向推力。測(cè)井車(chē)滾筒處于上提工作狀態(tài)時(shí)，滾筒所受的扭矩為M， Tk為液壓馬達(dá)最大排量時(shí)的當(dāng)量扭矩，P為液壓系統(tǒng)的壓力差MPa; I為減速器的速比，滾筒最外層電纜拉力S為：S=M/R，式中，R為與最外層電纜對(duì)應(yīng)的滾筒半徑，測(cè)井車(chē)中，主要采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速器，減速器帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，滾筒的提升能力與液壓系統(tǒng)的壓力。由以上的分析計(jì)算可以看出，在滾筒的極限載荷情況下，筒身受拉是安全的，但側(cè)板受擠壓是不安全的，在達(dá)到測(cè)井車(chē)設(shè)計(jì)的滾筒最大提升值時(shí)，滾筒側(cè)板與筒身連接處的疲勞安全系數(shù)相對(duì)很低，與實(shí)際使用現(xiàn)場(chǎng)故障產(chǎn)生的實(shí)際情況相吻合。
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