膨胀管盲孔法残余应力测试分析

膨胀管技术是一种新兴膨胀管钻井技术。在膨胀管钻井技术研究领域中，众多资料都提到膨胀管残余应力问题，而且一致认为残余应力的存在，对膨胀管的抗外挤、内压强度有很大的影响，甚至造成膨胀管的失效。因此，确定膨胀管膨胀后的残余应力对分析膨胀管的抗外挤、内压强度十分有必要。实际上，膨胀管膨胀过程非常复杂，很难用理论计算的方法来确定膨胀管残余应力，试验方法是确定残余应力大小和分布的有效方法。残余应力测试方法有很多，盲孔法*为方便、快捷、准确、有效的一种。

试件及测试设备

为了说明盲孔法测试膨胀管残余应力的有效性，基于膨胀管膨胀具有可重复性的特点，没有必要现场测量工作状态的膨胀管，而是用与实际膨胀管相同几何尺寸、材质、膨胀量的管材作为试件进行测试。

试件规格

基管1:Φ108*7mm，膨胀后Φ120mm。材料：符合API标准的J55管。

基管2:Φ139.7*7.72mm，膨胀后Φ154mm。材质：符合API标准K55管。

弹性模量：E=2*10⁵MPa，泊松比ν=0.29。

两种规格试件轴向尺寸分别为：190mm、210mm；

实验测试结果的准确性与设备仪器密切相关。测试仪器采用南京聚航科技有限公司的JHMK多点残余应力测试系统，由JHYC静态应变仪和JHZK精密残余应力钻孔装置组成，仪器精度高，测量结果准确。

在测试过程中，使用JHZK精密残余应力钻孔装置，其中采用光学装置使钻孔夹具定心，通过塞块来控制孔深。同时，此装置不仅适用于膨胀管曲面测试，更重要的是可以满足测量标准，提高测量精度。应变花的选择关系着释放系数的试验标定，同时对残余应力测试精度也有一定的影响。

盲孔法残余应力测试过程

根据测量原理，在粘贴应变花之前对膨胀管外表面进行研磨和擦拭，按照测试要求粘贴应变花及接线端子，采用待测应变花做补偿以提高补偿效果，注意端子的导线应尽可能短，且采用三线补偿线路。利用接线端子连接应力测量仪，然后进行钻孔，使小孔孔径1.5mm，孔深2.0mm。首先，采用平底端铣刀将标志孔部分的基底划去，再依次采用Φ1.0mm及Φ1.50mm的短柄麻花钻分别完成钻孔与扩孔过程。钻孔完毕后，待数据稳定后，记录其应变数值。

结论

1. 采用JHMK残余应力测试系统及残余应力专用应变花，一定程度上避免或降低了实验误差，达到了提高数据可靠性的效果，对工程或教学测试有可借鉴之处。

2. 盲孔法测量膨胀管残余应力方便、快捷、准确、有效、易于推广。