放置在钻杆、套管或油管与大方补心之间，用于卡紧和悬持井内钻柱、套管柱和油管柱，防止其落入井内。

卡瓦的内壁有许多钢牙，工作时，钻机回转器带动卡瓦转动，钻杆在卡瓦的加持作用下随之转动。

按卡瓦体数量分为三片式、四片式和多片式卡瓦；按卡紧对象分为钻杆卡瓦、钻铤卡瓦、套管卡瓦和油管卡瓦、篮状卡瓦、螺旋卡瓦等。

卡瓦篮状卡瓦

篮状卡瓦为圆筒状，形如花篮，卡瓦外部为完整的宽锯齿左旋螺纹，与外筒的内螺纹相配合，螺距相同，但齿面要窄得多，可以在筒体内上下移动一定距离。内部抓捞牙亦为多头左旋锯齿螺纹，卡瓦下端开有键槽，与控制环上的凸键相配合，防止卡瓦在筒体内转动。卡瓦纵向上开有等分胀缩槽，可以使卡瓦的内径胀大或缩小。它的密封件在控制环上。

卡瓦螺旋卡瓦

螺旋卡瓦形如弹簧，外面为宽锯齿左旋螺纹与筒体的内螺纹相配合，螺距相等，但螺纹面要窄得多，可以上下活动一定距离。螺旋卡瓦内部有抓捞牙，为多头左旋锯齿形螺牙。卡瓦下部焊有指形键，与控制卡配合，防止卡瓦在筒体内转动。它的密封件是“A”形密封圈，置于螺旋卡瓦之上。

卡瓦由卡瓦片、卡瓦牙和手把组成。外形为圆锥体，可楔落在转盘的内孔内；内壁合围成圆孔，其上装有卡瓦牙。钻杆卡瓦为铰链销轴连接的三片式结构（见图1），钻铤卡瓦与套管卡瓦为铰链销轴连接的四片式结构。

图1 钻杆卡瓦

图2 安全卡瓦

没有接头台肩的钻铤和无接箍套管应使用安全卡瓦（见图2）以防止不慎从卡瓦中滑脱落井。安全卡瓦主要由牙板套、卡瓦牙、弹簧、调节螺杠、螺母、手柄及连接销等组成。通过增减牙板套的数量可以进行调整以适应夹持不同尺寸钻铤的需要。

钻井过程中起下钻时用于卡住和悬持钻柱、套管柱的工具。

在理论计算的基础上，通过实验方法实测整体式卡瓦断裂压力，并与理论值比较，探讨卡瓦的开槽深度对断裂压力的影响。

断裂压力试验方法

试验在WAW－1000C型微机控制电液伺服万能试验机进行，将卡瓦对应的椎体和加工好的卡瓦组装，置于拉压试验机上，启动试压泵，进行连续加压，直到试件发生断裂。为了验证卡瓦断裂压力与其结构之间的关系，选取5组不同开槽深度的卡瓦进行试验，开槽深度分别为18mm、36mm、40mm、42mm、45mm和54mm，并将试验断裂压力与理论断裂压力比较。

断裂压力卡瓦断裂过程分析

当压缩位移为2．1mm时，卡瓦发生断裂，断裂力为65．3kN。还可看出，卡瓦的断裂过程基本上是在一次完成。断裂后的卡瓦均匀分为6瓣，套管壁有明显的咬合痕迹。观察卡瓦断面断口看出，断口处凹凸不平，呈现明显的拉破坏，没有发现明显的塑性变形，卡瓦的断裂是由于环向的拉应力造成，与设计的破坏形式一致。

断裂压力不同开槽长度卡瓦断裂力分析

为对比卡瓦断裂力理论值与试验值的差异，对6组不同开槽深度卡瓦进行断裂试验。在所有开槽长度下，卡瓦断裂力理论值均大于试验值。可见，根据理论计算确定整体式卡瓦断裂压力会造成卡瓦工作时断裂压力过大而断裂不完全，降低整体式卡瓦工作的可靠性。为确定卡瓦断裂压力与开槽长度之间的关系，根据试验测得的数据进行拟合。可以看出，卡瓦断裂压力与开槽长度呈曲线变化8。理论计算卡瓦断裂压力存在一定的误差，实际卡瓦断裂压力往往小于理论计算的断裂压力，在实际应用中，必须进行合理修正 。2100433B

1981年，美国生态学家坦普尔也来到毛里求斯研究这种树木。这一年，正好是渡渡鸟灭绝300周年。坦普尔细心地测定了卡尔瓦利亚树年轮后发现，它的树龄正好是300年，就是说渡渡鸟灭绝之日，也正是卡尔瓦利亚树绝育之时。这个巧合引起了坦普尔的兴趣，他到处找渡渡鸟的遗骸。一天，他终于找到了一只渡渡鸟的遗骸，遗骸中还夹着几颗卡尔瓦利亚树的果实，看来渡渡鸟喜欢吃这种树木的果实。一个想法浮上他的脑际：也许渡渡鸟与种子发芽有关!可惜世界上已经没有渡渡鸟了，不过他想，世界上还存在有像渡渡鸟那样不会飞的大鸟，吐绶鸡就是一种。他让吐绶鸡吃下卡尔瓦利亚树的果实，几天后，种子排出体外，果实被消化掉了，种子外边的硬壳也消化了一层。坦普尔把这些种子栽在苗圃里，不久，种子长出了绿油油的嫩芽，卡尔瓦利亚树的不育症被治好了，这种宝贵的树木终于绝境逢生。原来渡渡鸟与卡尔瓦利亚树相依为命，鸟以果实为生，它们一荣俱荣，一损俱损，杀灭了渡渡鸟，实际上也扼杀了卡尔瓦利亚树的生机。

断裂压力卡瓦结构

以适用于139．7mm套管的整体式卡瓦为例。该卡瓦采用6个应力槽均布的形式，卡瓦外径112mm，内径84mm，长度72mm，卡瓦锥角15°，开槽宽度5mm，卡瓦材质选用抗拉强度为800MPa球墨铸铁。整体式卡瓦工作过程:由油管加压，产生轴向坐封力，推动锥体锥面挤压整体式卡瓦内锥面，使整体式卡瓦沿预制应力槽发生开裂，开裂后的卡瓦卡入套管壁一定深度，锚定在套管上。

断裂压力断裂压力的计算

根据整体式卡瓦的工作过程可知，当油管加压时，在轴向坐封力T的作用下，推动锥体锥面挤压整体式卡瓦内锥面，卡瓦锥面产生环向压力p。在环向压力p的作用下，在卡瓦槽底的截面上会产生拉应力σ。当拉应力σ达到材料的抗拉强度极限时，卡瓦将沿着最大主应力方向发生断裂，此时施加的轴向坐封力T即为卡瓦断裂压力。因此，卡瓦断裂压力可根据拉应力σ计算，其计算过程如下:

(1)建立卡瓦断裂压力T与环向压力p之间的关系，如式(1)。

式中:θ—锥体锥角;μ—摩擦系数。

(2)建立环向压力p与拉应力σ之间的关系。根据卡瓦结构，拉应力σ由环向压力p产生，p的作用一方面产生环向拉应力σ1，另一方面p对卡瓦槽底产生弯矩M，弯矩M的作用产生的拉应力σ2。因此，σ=σ1 σ2，其中σ1和σ2与p之间的关系如式(2)和式(3)。

式中:D—卡瓦外径;d—卡瓦内径;L—卡瓦高度;l—卡瓦的开槽长度。

设计整体式卡瓦断裂压力时，根据式(1)、式(2)和式(3)可理论计算卡瓦的断裂压力 。然而在实际应用过程中，经常出现整体式卡瓦由于断裂压力过大而造成断裂不完全，或者设计断裂压力过小而造成提前坐封，其原因是理论计算值往往与实际值存在偏差。因此，为保证整体式卡瓦可靠工作，必须对理论计算的断裂压力进行修正。