輪通排繩器的研制與應用

王亞哲

（中原油田采油氣工程服務中心作業(yè)二大隊，河南濮陽 457001）

輪通排繩器的研制與應用

王亞哲

（中原油田采油氣工程服務中心作業(yè)二大隊，河南濮陽 457001）

井下作業(yè)現(xiàn)場在起下鉆過程中由于滾筒轉(zhuǎn)速快，懸重變化大，鋼絲繩會產(chǎn)生晃動，導致鋼絲繩不能整齊排列排列在滾筒上，造成相互碾壓，破壞了鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，縮短了使用壽命。針對以上問題，通過理論分析和現(xiàn)場實踐，研制出輪通排繩器，該裝置具有成本低、加工、安裝方便的特點。經(jīng)過現(xiàn)場的實際應用，有效地控制了鋼絲繩的晃動，避免了鋼絲繩出現(xiàn)相互碾壓，延長了鋼絲繩的使用壽命，降低了作業(yè)成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。

鋼絲繩；晃動；碾壓

在井下作業(yè)施工現(xiàn)場鋼絲繩是起下鉆具時必不可少的工具。在下鉆過程鋼絲繩經(jīng)常應晃動不能整齊排列排列在滾筒上，造成相互碾壓，破壞了鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，縮短了使用壽命。尤其在井內(nèi)鉆具超過2 500m時，這種現(xiàn)象對鋼絲繩的損壞更為嚴重。目前輪通上的排繩器只能解決滾筒第一層鋼絲繩的有序排放，當鋼絲繩出現(xiàn)晃動時無法控制鋼絲繩的擺動。通常的做法是停止起下，等鋼絲繩晃動幅度減小時，再進行起下鉆操作，這樣延長了施工周期，增加了作業(yè)成本。

1 原因分析及設(shè)計思路

鋼絲繩產(chǎn)生晃動的主要原因是在下鉆時滾筒轉(zhuǎn)速快，鋼絲繩在滾筒上快速位移，當?shù)蹩ㄏ路抛c井口時，懸重突然降至零，在懸吊下一單根時滾筒突然停止，鋼絲繩在慣性作用下產(chǎn)生晃動，此時懸吊單根鋼絲繩就不能整齊的排列在滾筒上。

經(jīng)過現(xiàn)場觀察及大量的試驗得出結(jié)論：

1）鋼絲繩在靜止或晃動較輕時，依靠鋼絲繩的正常排列，能夠有序的排列在滾筒上。

2）鋼絲繩在自然狀態(tài)下與滾筒軸線基本垂直，當鋼絲繩產(chǎn)生晃動時就會與滾筒軸線產(chǎn)生夾角，降低了角度就能控制鋼絲繩的擺幅。利用軸和軸套較小的間隙，控制鋼絲繩的擺動。

3）鋼絲繩在滾筒上的排放一般為三排，其每排鋼絲繩與滾筒夾角不同，通過安裝彈簧并利用彈簧的伸縮來滿足每層鋼絲繩在排放至滾筒上時夾角不同的現(xiàn)象。

根據(jù)以上分析我們設(shè)計出一個由三個相互配合的導繩輪組成的滑輪組，將鋼絲繩從滑輪組穿過，這種結(jié)構(gòu)可在鋼絲繩上下晃動時避免跳槽。利用軸和軸套較小的間隙配合，避免夾角的產(chǎn)生，從而達到控制鋼絲繩左右擺動的目的。

2 穩(wěn)繩器的結(jié)構(gòu)與各部件作用

結(jié)構(gòu)：由支架、導繩輪、橫桿、橫桿套、夾板、彈簧、調(diào)整螺絲等組成

用途：支架：與設(shè)備連接，給橫桿一個預定的跑道。

橫桿：支撐滑輪組，滑輪組沿橫桿左右移動。

滑輪：避免鋼絲繩與橫桿直接接觸。

夾板：連接3個導繩輪，使其分別與鋼絲繩相切，防止鋼絲繩跳槽。（見圖1）

橫桿套：彈簧的力通過橫桿套傳遞給橫桿，方便更換橫桿。

彈簧：消除懸重大時鋼絲繩對橫桿的壓力，防止被壓彎變形，解決每層鋼絲繩在排列時與滾筒夾角不同的問題。

調(diào)整螺絲：調(diào)節(jié)彈簧的松緊。

圖1 夾板

3 工作原理

由于鋼絲繩從滑輪組中穿過，滑輪上的導繩槽分別與鋼絲繩相切，這種結(jié)構(gòu)能夠保證滑輪組中的鋼絲繩始終是直的。當懸重較輕時彈簧處于釋放狀態(tài)，通過橫桿給滑輪組一個徑向推力將大繩稍微推出，當鋼絲繩上下擺動時該推力可與上下晃動時產(chǎn)生的力相互抵消。在鋼絲繩正常排列時帶動滑輪組沿橫桿做軸向運動并產(chǎn)生摩擦力，同時當鋼絲繩左右晃動時利用滑輪組與橫桿之間較小的間隙，限制了滑輪組與滾筒之間大繩的左右擺動；當鋼絲繩承受較大拉力時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，保證橫桿不會被壓彎變形。

4 穩(wěn)繩器的安裝與應用

1）先將鋼絲繩放止?jié)L筒第一排，把滑輪組的夾板卸開，將鋼絲繩分別放入三個滑輪的導繩槽內(nèi)，上緊夾板。

2）將橫桿從中間導繩輪軸套內(nèi)穿過，將支架套入橫桿兩端，橫桿應處在支架預留的橫桿跑道內(nèi)。

3）上緊調(diào)整螺絲將彈簧處于壓縮狀態(tài)，然后把支架通過固定螺栓連接在滾筒護上。

4）安裝好后天與滾筒間的鋼絲繩應是一條直線，并且滾筒軸線與橫桿平行。將調(diào)整螺絲松開，使彈簧處于自由狀態(tài)。

經(jīng)過在我隊64號輪通上的安裝以及現(xiàn)場5口井的試驗中，當鋼絲繩上下晃動時，通過彈簧伸縮可將晃動抵消或減輕；當鋼絲繩左右晃動時利用橫桿與滑輪軸套較小的間隙來限制其左右擺動。在試驗期間未出現(xiàn)應鋼絲繩排列不齊，導致的相互碾壓，很好地起到了控制鋼絲繩擺動的目的，延長了鋼絲繩使用壽命的作用。

5 經(jīng)濟效益分析

通過調(diào)查在未安裝滾筒穩(wěn)繩器前，我隊每盤鋼絲繩的使用壽命在30~40d，平均每年使用鋼絲繩11盤。安裝穩(wěn)繩器后可將鋼絲繩的使用壽命延長10~15d，我隊每年可節(jié)約鋼絲繩3盤以上。全大隊可節(jié)約40盤，每盤鋼絲繩按3 000元計算，每年可降低作業(yè)成本12萬元，取得了良好的經(jīng)濟效益。

6 結(jié)束語

在施工現(xiàn)場由于滾筒轉(zhuǎn)速快，懸重在交替變化時，鋼絲繩不能整齊的排列在滾筒上，造成相互碾壓，破壞了鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，縮短了使用壽命。通過現(xiàn)場觀察及理論分析，研制出了滾筒穩(wěn)繩器。經(jīng)現(xiàn)場的實際應用，很好地解決了這一生產(chǎn)過程中的難題。該裝置的優(yōu)點：不對原設(shè)備的結(jié)構(gòu)做出任何改變，成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易加工、安裝方便。缺點：橫桿和導繩輪軸套的磨損較快，這也是下步需要改進的地方。

[1] 汝元功， 唐照民. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京：高等教育出版社， 1995.

Development and Application of Wheeled Rope

Wang Ya-zhe

The underground work site in the process of drilling because of the drum speed， suspension weight changes， the rope will produce shaking， resulting in wire rope can not be neatly arranged in the drum， resulting in mutual rolling， breaking the structure of the rope， Service life. In view of the above problems， through theoretical analysis and field practice， developed a round shot device，the device has a low cost， processing， easy installation characteristics. After the actual application of the scene， the effective control of the rope rope shaking， to avoid the wire rope rolling each other to extend the service life of wire rope， reducing operating costs， and achieved good economic returns.

wire rope； rocking； rolling

TD50

A

1003–6490（2017）05–0143–02

2017–04–06

王亞哲（1974—），男，河南濮陽人，技師，主要從事井下作業(yè)工作。