钻井现场钢丝绳的安全使用

钻井现场钢丝绳的安全使用

杜书东姜旭日崔继光孟建生杨刚左宏伟

胜利石油工程公司培训中心山东东营257000

摘要：在钻井施工过程中，无论是起升井架、钻进、起下钻、下套管、放井架作业以及搬迁、安装等工作，要经常使用各种不同规格的钢丝绳起吊设备及管材，同时，钢丝绳又是天车、游车组成滑轮系的重要组成部分，搬迁安装时，庞大的钻井设备需要合理的绳套进行吊装，根据吊装物体的不同所用钢丝绳的规格、型号也不同。要考虑绳索的使用范围、承受物体的重力及活动距离，施工井队配有不同直径、不同长度的钢丝绳，因此，了解钢丝绳的基本知识、维护保养和报废标准，对岗位工人来说就显得尤为重要，否则，可能会造成人身伤亡事故。

关键词：钻井；现场；钢丝绳；安全使用

引言

钻井工作中，使用钢丝绳的频率很高，需要岗位工人对钢丝绳的特点有一定的了解，以满足现场使用钢丝绳要求；钢丝绳具有卷绕性好，承载能力大，强度高，承受冲击载荷能力强，卷绕过程平稳，卷绕速度高时也无噪声，易于检查磨损钢丝绳，一般不会发生钢丝绳整体断裂，工作可靠性强。由于钢丝绳的刚性大，使用时不易弯曲，使用场合复杂，易磨损、烧烤、腐蚀，如果选择、维护保养和使用不当容易发生钢丝绳断裂，造成重大险情。

一、钢丝绳的结构、类型与标记

1、钢丝绳的结构

钻机游动系统所使用的钢丝绳（大绳）与一般起重机械使用的钢丝绳结构相同，它是由若干根相同丝径或不同丝径的钢丝围绕一根中心钢丝先捻搓成绳股，再由绳股围绕一根绳芯捻搓成钢丝绳。钢丝一般采用优质碳素钢制成，用于起重机械的钢丝丝径一般为0.5～3mm。我国钻井现场游动系统所用的钢丝绳广泛采用普通D型6股19丝不松散的左旋向交互捻钢丝绳。

2．钢丝绳的类型

钢丝绳可分别按股的断面形状、绳的断面形状、股内各层钢丝相互接触的状态、钢丝绳股的数目、钢丝直径及断面形状、钢丝的韧性、钢丝的抗拉强度、钢丝绳芯的材料及数目、钢丝绳捻制特性、钢丝绳捻制方向、钢丝绳捻制方法等的不同有十多种分类方法。

钢丝绳的捻制方向分为右捻钢丝绳和左捻钢丝绳。右捻钢丝绳是钢丝捻搓成股或绳股捻成绳时，按右旋方向捻制的钢丝绳，以代号“Z”表示；左捻钢丝绳是钢丝捻搓成股或绳股捻成绳时，按左旋方向捻制的钢丝绳，以代号“S”表示。

3．钢丝绳的标记

型号是区别不同用途的钢丝绳的主要标记，钢丝绳的型号主要有D型、X型、DX型、C型、T型、Y型六种类别。

D型钢丝绳为点接触钢丝绳（股内各钢丝直径相同），即普通型钢丝绳，它由丝径相同的钢丝组成，其相邻的各层钢丝节距不相等（钢丝绳节距是指一股绕绳的中心线扭拧一圈两点之间的距离），受力后各钢丝之间成点接触；X型为线接触钢丝绳；DX型为点、线接触钢丝绳；C型为填充式钢丝绳；T型为外粗式钢丝绳（绳股中外层钢丝直径大于内层钢丝直径，且同层钢丝直径相同）；Y型为粗细式钢丝绳（同层或不同层的钢丝直径不相同）。

二、钢丝绳的主要参数与性能

（1）钢丝绳的捻角。钢丝中心线与绳股中心线或绳股中心线与钢丝绳中心线之间的夹角，称为钢丝绳的捻角。捻角越大，钢丝绳的柔性越好，但强度则较小；捻角越小，钢丝绳的柔性越差，但强度则较大。我国生产制造的钢丝绳的捻角一般在10°～20°之间，用于钻机游动系统的大绳捻角一般在13°～15°为宜，这样既能保证钢丝绳具有较好的柔性，又具有一定的抗拉强度。

（2）钢丝绳的接触特性。当钢丝绳受外力作用时，组成钢丝绳的各钢丝之间的接触状况，称为钢丝绳的接触特性。钢丝之间的接触分为点接触和线接触。点接触的钢丝绳载荷分布均匀，不易曲折；线接触的钢丝绳密度大、强度高、耐磨性好、柔性好；点、线接触的钢丝绳既能保持线接触和点接触的优点，又能克服它们各自的缺点，是一种具有广泛使用价值的钢丝绳。但制造工艺较复杂，成本较高。钻机游动系统的钢丝绳一般采用点接触的钢丝绳。

（3）钢丝绳的密度。组成钢丝绳的各钢丝横截（断）面积总和与钢丝绳横截（断）面积的比值，称为钢丝绳的密度。

（4）钢丝绳的柔性。钢丝绳在弹性变形范围内弯曲的能力，称为钢丝绳的柔性。

（5）钢丝绳的强度。它是指钢丝绳受外力作用破断时的拉力。

钢丝绳强度安全系数因其用途不同而不同。牵索和拉绳为3，手动起重用钢丝绳为4，机械传动起重用钢丝绳为5，绳套用钢丝绳为8。

三、钢丝绳使用中的安全要求和标准

1、钢丝绳使用中的安全要求

1）、严禁超负荷使用

2）、长度不够时，可用卸扣联接

3）、使用一段时间后加润滑油，进行全面检查

2、使用安全程度考核标准：

1、6股与8股钢丝绳断丝在外表。

2、绳端断丝：说明该部位应力很高，绳长允许可将断丝部位切去重新安装。

3、断丝局部聚集：聚集在小于6d绳长范围内或集中在任一绳股内钢丝绳报废。

4、弹性减小：伴有绳径减小、钢丝绳捻距伸长、钢丝与绳股之间缺少间隙、无断丝但有明显不易弯曲与直径减小以及绳股凹处出现细微褐色粉末的现象。

5、外部及内部磨损：外部磨损是压力作用下与滑轮和卷筒绳槽接触摩擦引起润滑不足；内部磨损及压坑是各绳股摩擦引起。

6、变形：钢丝绳失去正常形状产生可见的畸形。

波浪型钢丝挤出

弯折

笼状变形绳股挤出绳径局部增大钢丝绳直径局部增大

扭结绳径局部减小

部分压扁

四、钢丝绳吊索的使用要求

1、应采用6×19或6×37型钢丝绳制作。

2、吊索应采用环式或8股头式两种。

3、使用时可采用单根、双根、四根或多根悬吊式。

4、吊索与所吊钩件间的水平夹角ɑ=45°～60°

5、钢丝绳吊索的绳环或两端的绳套应采用编插接头，其长度大于钢丝绳直径的20倍；8股头吊索两端可采用桃形卡环或吊钩等附件。

6、吊索两端插接索眼间的最小净长度不应小于该吊索钢丝绳直径40倍。

7、钢丝绳插接连接强度不小于该绳最小破断拉力70％。

8、索眼绳端固定连接应避免一端相对于另一端的扭转。直接挂入起重机械承载吊钩的硬索眼应与吊钩尺寸相适应，必须有足够的间隙，以确保硬索眼能挂入钩底。吊索必须由整根绳索制成，中间不允许有接头。

五、钢丝绳的报废

⑴、钢丝绳的断丝数在一个捻节距内达到表所列规定的数时应报废。

⑵、钢丝绳断股、芯子外露、钢丝绳严重锈蚀。柔性降低，表面明显粗糙，锈蚀部位实测直径小于公称直径93％。

⑶、外层钢丝磨损或腐蚀超过原直径40％应报废。

⑷、吊运炽热金属或危险品钢丝绳，钢丝绳受到热损坏或危险品腐蚀应报废。

⑸、插接处严重受挤压、磨损、金属套管损坏，直径缩小到原公称直径95％。

⑹、索眼集中断丝、断丝集中在金属套管、插接处附近、插接连接绳股中。

⑺、钢丝绳畸变、压破、绳芯损坏、钢丝绳压扁超过原公称直径20％。

六、结论及建议：

1、通过了解钢丝绳的结构、类型和选择条件，清楚在钻井现场所使用的钢丝绳的基本情况，方便在以后的工作中，合理选择使用钢丝绳。

2、了解钢丝绳的换新标准，在工作中及时发现钢丝绳的断丝情况，及时采取措施，有积极的指导作用，防止钢丝绳有缺陷的情况下继续使用，避免吊装过程中事故的发生。

3、指导岗位工人对正在使用的钢丝绳进行维护保养，从而延长钢丝绳的使用寿命。

4、了解钢丝绳使用中的安全要求和标准，指导我们在工作中合理的选择使用钢丝绳，避免事故的发生。

参考文献：

[1]沈海云、杜书东、李延庆《石油钻井工》中国石油大学出版社

[2]GB6067.1-2010起重机械安全规程本部分主要起草人：尤建阳、崔振元、陶天华、王中平、王福绵、路建湖