淺析灘海油田鋼絲繩的選型與使用

摘 要：石油作為國(guó)家工業(yè)發(fā)展的血液、重要的戰(zhàn)略物資，在今天依然是三大能源之首。然而，現(xiàn)在的陸地石油儲(chǔ)量的逐步減少，向海洋發(fā)展，開(kāi)采石油正逐步成為我國(guó)石油獲得的重要途徑之一。在我國(guó)沿海的海上平臺(tái)，鋼絲繩作為連接、傳動(dòng)、捆扎工具被普遍的使用：鉆井設(shè)備起升、吊機(jī)吊裝運(yùn)轉(zhuǎn)、貨物箱件的吊裝連接等。選擇正確型號(hào)的鋼絲繩關(guān)乎著鋼絲繩能否長(zhǎng)時(shí)間的使用，更關(guān)系到平臺(tái)的安全。

關(guān)鍵詞：灘海；油田；鋼絲繩；選型；使用

1 引言

目前，我國(guó)鋼絲繩需求總量中的3%～5%是用于油田作業(yè)，而且，隨著我國(guó)快速的發(fā)展、陸地石油產(chǎn)量的下降，向海洋發(fā)展正逐漸成為我國(guó)獲取石油的重要途徑，因此，海上石油領(lǐng)域的鋼絲繩需求量逐年增加。專(zhuān)家預(yù)測(cè)，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，石油天然氣工業(yè)，特別是海洋石油開(kāi)采都將強(qiáng)勁發(fā)展。石化工業(yè)用鋼絲繩的需求會(huì)以每年5%～8%的速度增加。

2 目前灘海油田用鋼絲繩分析

油田作業(yè)用鋼絲繩依據(jù)API9A和API9B標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)、制造、選擇、維護(hù)和使用。油田作業(yè)多采用6×19S、6×21S、6×26SW、6×7、18×7、6V×34+FC、6V×43+FC、DD3×19S、DD5×7、K4×39S等結(jié)構(gòu)鋼絲繩，其中以6×19S結(jié)構(gòu)為主，其消耗數(shù)量約占消耗總量的80%左右[1]。但隨著石油工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，鋼絲繩的使用呈現(xiàn)多種規(guī)格的發(fā)展趨勢(shì)。

3 海上鉆機(jī)用鋼絲繩

石油鉆機(jī)是一組結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，除了現(xiàn)在多見(jiàn)的在陸地進(jìn)行作業(yè)外，現(xiàn)在還出現(xiàn)在海上作業(yè)，鉆井用鋼絲繩要能承受多種惡劣的自然環(huán)境。鉆井鋼絲繩在具體工作中顯示出有別于其它工程機(jī)械的工作特點(diǎn)，但國(guó)家的天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工業(yè)用鋼絲繩的選用和維護(hù)的推薦作法》規(guī)定的安全系數(shù)、滾筒直徑與鋼絲繩公稱(chēng)直徑比值明顯低于《煤礦安全規(guī)程》相應(yīng)的規(guī)定。

3.1 滾筒直徑與鋼絲繩公稱(chēng)直徑比值大

《石油天然氣工業(yè)用鋼絲繩的選用和維護(hù)的推薦作法》關(guān)于滾筒直徑的規(guī)定，滾筒直徑的最小值至少是鋼絲繩公稱(chēng)直徑的20倍。對(duì)于錄井鋼絲繩，滾筒直徑允許和選定的設(shè)備一樣大，但不應(yīng)小于鋼絲繩直徑的100倍。滾筒直徑應(yīng)足夠大，纏繞鋼絲繩的層數(shù)盡可能少[2]。

3.2 安全系數(shù)差異

3.3 堅(jiān)持使用排繩裝置

鑒于鉆井鋼絲繩的工作特點(diǎn)，絞車(chē)滾筒上的鋼絲繩必須排列整齊，否則滾筒上的鋼絲繩受到擠壓不均，極易造成損壞。對(duì)于大型的絞車(chē)，配有自動(dòng)的排繩裝置，無(wú)需人工排繩，但對(duì)于一些小型的氣動(dòng)絞車(chē)，只安裝了簡(jiǎn)陋的排繩裝置，在收繩中仍需要操作人員手動(dòng)排繩，而在緊張的工作中是沒(méi)有那么多時(shí)間去手動(dòng)排繩的，這就造成了鋼絲繩的亂繩。

3.4 耐磨損抗疲勞

鋼絲繩在鉆井過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高速頻繁的起落，頻繁的加載卸載，鋼絲繩帶動(dòng)游車(chē)提拉下放油管，這樣容易造成鋼絲繩疲勞，承載能力下降。

鉆井用鋼絲繩工作環(huán)境惡劣，特別是在海上，鹽分、濕度都很大，如果不注意日常保養(yǎng)會(huì)很快生銹，對(duì)于質(zhì)量較大的鋼絲繩在使用中還要注意鋼絲繩的移動(dòng)，切忌拖拽對(duì)鋼絲繩造成磨損。

4 海上石化其它鋼絲繩

4.1 海上平臺(tái)吊機(jī)鋼絲繩

海上鉆井平臺(tái)多使用吊機(jī)吊運(yùn)物資上下平臺(tái)，鉆修井設(shè)備搬運(yùn)等大載重貨物搬運(yùn)，這類(lèi)繩使用頻率頻繁，載荷變化多樣，長(zhǎng)時(shí)間暴露在海洋鹽堿高濕度環(huán)境中，極易出現(xiàn)疲勞、銹蝕、斷絲等現(xiàn)象，這類(lèi)鋼絲繩更要注意日常的維護(hù)保養(yǎng)。吊裝時(shí)要緩慢起升，勻速移動(dòng)防止出現(xiàn)沖擊載荷。這類(lèi)鋼絲繩通常選用的規(guī)格有6×25Fi、6×29Fi、6×36SW系列鋼絲繩[3-5]。

4.2 采油作業(yè)用鋼絲繩

這里的采油作業(yè)用鋼絲繩指的是抽油機(jī)所用的鋼絲繩。這類(lèi)鋼絲繩起到連接抽油機(jī)頭和抽油桿的作用，由于拽引鋼絲繩在工作中頻繁承受懸點(diǎn)載荷提起、降落、制動(dòng)時(shí)的沖擊，因此在強(qiáng)度、撓性和耐磨性上都要求很高。這類(lèi)鋼絲繩的使用數(shù)量約占石油天然氣工業(yè)用鋼絲繩總量的10%。抽油機(jī)通常選用18×7、FNR35類(lèi)不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，并注意鋼絲繩的銹蝕和磨損程度。

4.3 鉆機(jī)井架起升鋼絲繩

5 鋼絲繩使用原則

5.1 鋼絲繩旋向的確定推薦依照：右旋繩槽的卷筒使用左捻鋼絲繩；左旋繩槽的卷筒使用右捻鋼絲繩。對(duì)于單層纏繞的不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，須嚴(yán)格遵守此原則，否則易引起鋼絲繩的損傷。

5.2 對(duì)于多層纏繞的情況，繩的捻向由卷筒繩槽的方向決定。多層纏繞卷筒的鋼絲繩相互間摩擦力及受到的擠壓力都較大，易產(chǎn)生亂繩現(xiàn)象，應(yīng)選用直徑略小于繩槽節(jié)距和繩槽直徑的鋼絲繩，以增加鋼絲繩與卷筒間的接觸面積，減少相鄰鋼絲繩問(wèn)的摩擦力從而提高鋼絲繩的壽命。實(shí)踐證明，鋼絲繩的直徑比繩槽節(jié)距小1%，有助于排繩緊密，有效消除爬繩、亂繩現(xiàn)象。

5.3 在相同直徑下，鋼絲繩外股數(shù)越多直徑越細(xì)。單根鋼絲就越細(xì)，這種鋼絲繩的撓性好，能很好地克服鋼絲繩多次進(jìn)出卷筒時(shí)受到的反向彎折力，穿繩也容易。而較粗的外股，其鋼絲也較粗，則能更好地抵抗磨損、機(jī)械損傷、腐蝕和擠壓力。只有將兩種優(yōu)點(diǎn)適度的結(jié)合起來(lái)，才是高性能的優(yōu)質(zhì)鋼絲繩。

5.4 按鋼絲繩表面分光面鋼絲繩和鍍鋅鋼絲繩。在室內(nèi)或一般工作環(huán)境中大多使用光面鋼絲繩，在潮濕環(huán)境或有酸性侵蝕的地方一般使用鍍鋅鋼絲繩。

5.5 經(jīng)過(guò)拉伸、彎折、扭轉(zhuǎn)等力學(xué)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，交互捻的鋼絲繩性能要優(yōu)于同向捻。

6 結(jié)束語(yǔ)

海上鉆采作業(yè)用鋼絲繩通常要求承載能力高，由于鉆井的深度問(wèn)題需要長(zhǎng)度長(zhǎng)的鋼絲繩，對(duì)于一些含S高的井，耐酸性腐蝕也是很重要的一個(gè)指標(biāo)。海上石化領(lǐng)域由于其新產(chǎn)業(yè)、新領(lǐng)域、新環(huán)境，鋼絲繩的選用及使用受到極大地關(guān)注，由于身處海洋之中，一根鋼絲繩的小問(wèn)題可能就會(huì)釀成重大的事故，鋼絲繩安全不容小視。

當(dāng)今我們可以借鑒國(guó)內(nèi)陸地煤炭行業(yè)對(duì)鋼絲繩的選用及維護(hù)管理制度或借鑒國(guó)外先進(jìn)的鋼絲繩選用、維護(hù)、管理方式，提高我國(guó)海上鋼絲繩安全指數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]緱慶林，許恩榮，孫向陽(yáng).國(guó)內(nèi)油田用鋼絲繩應(yīng)用狀況分析[C].金屬制品.2005年第31卷第1期4-7頁(yè).

[2]SY/T6666-2006，石油天然氣工業(yè)用鋼絲繩的選用和維護(hù)的推薦方法[S].

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[5]欒志華.起重機(jī)構(gòu)鋼絲繩的選型及更換[C].有色礦冶.出版地：遼寧省沈陽(yáng)市，2006：51-52

[6]廖大林.W型曳引抽油機(jī)；中國(guó)，ZL2007100892850[P].2007-11-14.

[7]廖大林.W型曳引抽油機(jī)設(shè)計(jì)方案[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2009，38（9）：42-45.