谈钻井钢丝绳的倒换使用

来源：网络|发布时间：2022-05-17 15:16:09| 浏览数：...

钻井钢丝绳悬吊着游车、大钩并通过大钩承受载荷。钻井钢丝绳在钻井工程的各项作业（如钻进、起下钻、下套管）中是承受载荷，将绞车滚筒的旋转运动转换为大钩铅直起升的直线运动并传递绞车功率的重要纽带。由于它承载大，运动和应力状态复杂，并且工作条件恶劣，所以它是钻井工程中大量消耗的器材：之一。据粗略统计，平均每钻进一米就得消耗钢丝绳数公斤。尤其重要的是它的寿命直接关系到井身、设备和钻井工人的安全。因此，钢丝绳的正确选择和使用对安全钻井，降低钻井成本都有着很重要的意义。

为合理使用钢丝绳，须解决两个问题。一是正确操作维护；二是确定合理的更换标准和方法，从而既保障钻井安全，又延长钢丝绳的使用寿命。本文着眼于对第二个问题的探讨，并提出用“吨一公里”计算寿命倒换使用法。这种方法是否合理，须在实践过程中逐步总结经验。

一、钻井钢丝绳最易损坏的部位

当游车上下运动时，钢丝绳在经由滑轮槽时须反复弯曲和伸直，同时在绞车滚筒上须反复缠绕和放出，因而它是在润滑恶劣的条件下承受着拉、剪、扭、弯曲、挤压和冲击的联合作用。钻井钢丝绳各部位的损坏情况是不一样的，这是由它的固定方式和游动方；式所决定的。它在下述三个部位损坏最为严重。

1.快绳部位

快绳是在起下钻作业中游车到达最高位置时，缠绕到绞车滚筒上的那一部分钢丝绳（图1）。快绳的运动速度高，在滚筒上缠绕的次数多。其长度为Z倍立根长度（Z为游动系统有效绳数）与滚筒上不放出的第一层缠绳的长度之和。在游车起升过程中，快绳各部分的运动速度是不相同的。跨越天车死绳轮的一段绳的运动速度为零；跨越相邻第二个天车轮的一段绳的运动速度为2V钧（V钩是大钩起升速度）；跨越最末一个天车轮通往滚筒的那一段绳的运动速度为ZV钧（图2）。快绳不仅速度高，而且受力也大（在起钻时），这是由于钢丝绳必须克服滑轮轴承的摩擦力，它与轮槽的摩擦力以及它绕过滑轮时的弯曲力的缘故。

由图2：

2.游车下降到最低位置时，钢丝绳与天车或游车滑轮槽的接触部位游车的最低位置是起升钻柱的启动位置，或是下放钻柱的制动位置。起下钻过程中随着每一立根的起出或下入，接触处频繁地承受冲击载荷，冲击载荷是由于起升加速阶段的动载方向，或下放减速阶段后期刹车时的动载方向与大钩载荷方向相同所导致的结果。动载大小与操作有关，在正确操作情况下不超过大钩载荷的百分之十。如果操作不当，则造成很大的动载和钢丝绳更剧烈的振动，从而使这个部位的磨损更为加剧。

3.死绳与滑轮槽接触部位和死绳固定端

钢丝绳与死绳滑轮槽的接触，由于其与轮槽间不作相对运动，所以是固定性接触。在游车升降过程中，死绳不断地摆动使其与轮槽的接触部位疲劳，从而造成该部位的疲劳破坏。

死绳固定端由于弯曲半径小而形成固定性拐点，在死绳不断摆动的情况下，其拐点处也要受到疲劳破坏。

由以上分析可知钻井钢丝绳最易损坏的部位是：快绳在滚筒上缠绕的交又处，且尤以不放出的最内层为甚；游车下降到最低位置时，钢丝绳和滑轮槽的接触部位；死绳与滑轮槽接触部位和死绳固定端拐点处。

三、钢丝绳的倒换使用法

从快绳端及时切除已损坏的部分，而死绳端放出备用的一段绳补充之，以使前面分析过的易损坏部位相继错开，从而使各段绳的受力趋于均匀，以延长未切去部分的使用寿命。这就是倒换使用法。

用倒换使用法切除钢丝绳的长度时须注意：

1.切去一段后，当游车下降到最低位置时，不能使钢丝绳与天车滑轮槽和游车滑轮椅的接触部位顺次置换。

造成顺次置换的长度可计算如下（图1）：

L置换=Y+xD轮/2式中，L置换—一切除后造成顺次置换的钢丝绳长度；Y——游车下降到最低位置时，天车轴和游车轴之间的距离；D轮—一滑轮直径。

切除的长度不能为L置换的整数倍。L置换的数值也可由实测得到如下近似值：

L置换～L并架一L游下

式中，L并架一天车轴距钻台高度；L游下一一游车处于最低位置时，游车轴距钻台的高度。

2.切除的钢丝绳长度不能为滚筒第一层缠绳一圈之周长的整数倍。

D：=D。+d绳

式中，D:——滚筒第一层缠绳直径；D。—一滚筒直径；d绳—一钢丝绳直径。

切除长度不能为xD：的整数倍，以保证切除后，钢丝绳在滚筒上的缠绕交叉点错开。按上述两条进行切除，即可达到倒换使用的目的。隔多久切除一次？每次又切除多少呢？这就须合理计算钢丝绳的使用寿命。