应用弹性力学对锚爪嵌入套管进行力学分析

于翀鹏

摘 要 水力锚是一种油田生产井压裂酸化时用来固定管柱的井下工具，也可用于试油、找水、卡堵水等工艺管柱中。应用弹性力学方法计算锚爪在不同的压力下嵌入套管深度，本文研究结果为水力锚设计及优化提供理论基础。

关键词 锚爪 套管 弹性力学 套管深度

中图分类号：TE931 文献标识码：A

0引言

水力锚工作原理是当油套产生一定压差时，产生一个液压作用力，锚爪自动伸出，卡在套管内壁上，实现锚定油管柱的作用。锚爪在在液压的作用下，锚爪齿伸进套管，卡住套管内壁，实现锚定作用，在不同压力作用下，锚爪卡进套管深度不同，锚定力也不尽相同，所以研究锚爪牙齿卡进套管深度，清楚承受锚定力的大小，为采油行业压裂技术提供理论依据。

1应用塑性力学对锚爪嵌入套管进行力学分析

假设楔形体受均布载荷作用，接触面无摩擦，取单位宽度进行分析。

在这里，楔形体内任意一点的各应力分量决定于 ，q， 和 。根据量纲分析，各应力表达式只能取Nq的形式，其中N是 和 组成的量纲一的数量，所以在各应力分量的表达式中， 不可能出现。

2结论

利用弹性力学的方法得出了锚爪在不同压力下嵌入套管深度，以及单个锚爪的锚定力大小，为水力锚的设计提供理论基础。

参考文献

[1] 高家美，薛茹.非对称楔形体顶部受一给力偶作用的弹性应力解[J].云南工业大学学报， 1999.

[2] 高家美，马福才，刘希亮.非对称楔形体在楔面下部承受非线性分布剪力作用的弹性应力解[J].焦作工学院学报，1997.

[3] 禹奇才.另一类楔形体的通解[J].华南建设学院西院学报，2000.

[4] 高家美，段敬民.承受k/r型剪应力作用楔形体问题的应力解[J].郑州工业大学学报， 1999： 30-32.