起升用大規(guī)格鋼絲繩索具研制
隨著國內(nèi)技術水平的不斷提高及產(chǎn)品國際化的需求，國內(nèi)制作的石油鉆機大量銷往國外，尤其是一些歐美國家，這些國家要求起升用大規(guī)格鋼絲繩索具的制作標準必須達到美國石油協(xié)會認可的標準范圍。由于這些國家現(xiàn)場工作環(huán)境溫度遠遠低于-20℃，甚至低于-45℃，因而大大提高了對井架配件起升用大規(guī)格鋼絲繩索具整體性能的要求，尤其是低溫性能要求。為占領國際市場，實現(xiàn)國內(nèi)產(chǎn)品國際化，筆者對新一代起升用大規(guī)格鋼絲繩索具的設計、制作、驗證等各項要求，以及實現(xiàn)過程、后期維修及更換進行論述。
1起升用大規(guī)格鋼絲繩索具結(jié)構及基本性能要求
起升用大規(guī)格鋼絲繩索具由澆鑄錨具、合金澆鑄料和鋼絲繩組成，兩端的澆鑄錨具通過加熱熔化合金澆鑄料與鋼絲繩中每根鋼絲固結(jié)一冷卻從而成為一體，其固結(jié)效率為100%。起升用大規(guī)格鋼絲繩索具2根為1套，成對使用。為保證井架、底座的精確起放，配套使用的起升用大規(guī)格鋼絲繩索具的公稱長度誤差，以及索具之間的相對誤差都應滿足設備精度要求。
1.1兩端錨具性能要求
錨具的形式分為2種：一種是開式錨具即兩端均為開式澆鑄錨具，如圖1所示；另一種為開閉式錨具，即一端為開式澆鑄錨具，另一端為閉式澆鑄錨具，如圖2所示。
1.1.1制作工藝要求
大規(guī)格鋼絲繩索具兩端錨具按制作工藝分為鑄件、鍛件和焊接件3種。在保證錨具能夠與井架順利連接，滿足在規(guī)定的鋼絲繩最小破斷拉力載荷下安全系數(shù)不小于2、良好的耐疲勞性能和低溫性能的前提下，一般采用鍛造工藝制作，錨具材質(zhì)選用高強度合金結(jié)構鋼a。
1.1.3低溫性能要求
錨具力學性能中沖擊功是對低溫環(huán)境最敏感的性能之一，為保證其安全性，錨具的沖擊功應滿足API Spec 8C《鉆井和采油提升設備規(guī)范》中要求的
“對于規(guī)定最小屈服強度至少為310MPa的材料，在-20℃條件下，平均沖擊韌性值應為42J，且其中沒有個別值低于32'，“對于規(guī)定最小屈服強度低于310MPa的材料，在-20℃條件下的平均沖擊韌性值應為27J，且其中沒有個別值低于20了，用于承受主要載荷且要求最低操作溫度低于-20℃
的主要構件材料，其最小平均夏比沖擊能量應為27
J，其中的單個數(shù)值不得小于20J”，也可根據(jù)客戶的特殊要求特殊制作?？蛻舫Ｓ玫腻^具沖擊功要求見表1日。
1.1.4錨具制作執(zhí)行標準
按照ASTMA370日進行力學性能試驗；根據(jù)API Spec 8C確定試塊的尺寸；錨具的磁粉探傷需達到ASMEE709國要求；超聲波探傷需達到ASMEA388日要求。鑄件不允許進行任何形式的補焊；錨具表面熱浸鋅處理，浸鋅執(zhí)行GB/T139120。
1.2索具用大規(guī)格鋼絲繩性能要求鋼絲繩應滿足API Spec9A《鋼絲繩技術條件石油和天然氣工業(yè)用鋼絲繩-最低要求和驗收條件》國的要求，為滿足現(xiàn)場使用過程中的柔韌度和強度的要求，鋼絲繩一般選用a類或ab類麻芯系列，鋼絲繩公稱抗拉強度最低為IPS或1770MPa。
現(xiàn)場使用溫度低于-45℃時，鋼絲繩表面應涂低溫油脂。
據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)石油設備制作廠家主要有四川宏華石油設備有限公司、山東科瑞石油設備有限公司、濮陽一凡石油設備有限公司、南陽二機石油設備有限公司、中原遼河石油鉆探設備有限公司等，配套大規(guī)格鋼絲繩規(guī)格、結(jié)構見表2。
2起升用大規(guī)格鋼絲繩索具制作工藝
正確的制作工藝是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵。大規(guī)格鋼絲繩索具的制作工藝分為澆鑄錨具的制作工藝和大規(guī)格鋼絲繩的澆鑄工藝2部分。澆鑄錨具屬于機加工件，不再過多描述，主要針對大規(guī)格鋼絲繩的澆鑄工藝進行描述。
3索具用大規(guī)格鋼絲繩的維護及更換
4結(jié)語
1.3大規(guī)格鋼絲繩長度誤差要求及保證方法配對使用的2根大規(guī)格鋼絲繩公稱長度絕對誤差和相對誤差在井架使用要求范圍之內(nèi)，尤其是相對誤差要小。為保證誤差要求，大規(guī)格鋼絲繩索具在制作前需對鋼絲繩做預拉伸處理以消除非彈性變形，一般鋼絲繩預拉伸拉力值為鋼絲繩最小破斷力的40%~60%，拉伸次數(shù)不低于2次，每次保載時間不低于30min，預拉伸完畢后2根并1根進行精確下料，下料時應保證鋼絲繩的直線度。
2起升用大規(guī)格鋼絲繩索具制作工藝
正確的制作工藝是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵。大規(guī)格鋼絲繩索具的制作工藝分為澆鑄錨具的制作工藝和大規(guī)格鋼絲繩的澆鑄工藝2部分。澆鑄錨具屬于機加工件，不再過多描述，主要針對大規(guī)格鋼絲繩的澆鑄工藝進行描述。
大規(guī)格鋼絲繩的澆鑄方法分2種：熔融金屬套接和樹脂熔鑄套接。通常采用熔融金屬套接，澆鑄料為鋅銅合金。
熔融金屬套接工藝流程：備料、入廠檢驗一預拉伸一捆扎一下料→穿套筒→散頭→清洗一定位→預熱一密封一澆鑄→冷卻一防銹處理→檢驗、試驗。
3索具用大規(guī)格鋼絲繩的維護及更換
3.1大規(guī)格鋼絲繩的維護
（1）影響索具壽命的3個主要因素是磨損、腐蝕和損傷。磨損與大規(guī)格鋼絲繩使用次數(shù)有關，腐蝕與時間和環(huán)境有關。
（1）影響索具壽命的3個主要因素是磨損、腐蝕和損傷。磨損與大規(guī)格鋼絲繩使用次數(shù)有關，腐蝕與時間和環(huán)境有關。
（2）大規(guī)格鋼絲繩應維持良好的潤滑狀態(tài)。
（3）使用大規(guī)格鋼絲繩索具前應檢查是否有斷絲、壓壞、過度腐蝕等現(xiàn)象。
（4）大規(guī)格鋼絲繩涂油脂后用防水布包好，盤成卷放置在干燥處，避免擠壓、打扭、彎折；避免接觸酸、堿、鹽或泥漿等具有腐蝕性的物質(zhì)；定期對鋼絲繩進行潤滑。
3.2索具用大規(guī)格鋼絲繩的更換使用時出現(xiàn)以下任何一種情況應更換鋼絲繩。
（1）發(fā)生了彎折、銹蝕或引起鋼絲繩扭曲的任何其他形式的損壞。
（2）在1個捻距內(nèi)鋼絲繩中有6條或更多條斷絲。
（3）在1個捻距內(nèi)鋼絲繩的一股中有3條或更多條斷絲。
（4）輕型塔架的大規(guī)格鋼絲繩不允許有任何鋼絲斷絲。
（5）開式澆鑄錨具有變形、腐蝕、斷裂、彎曲、磨損或不當使用。
（6）觀察有扭結(jié)、銹蝕、切口、機械損傷跡象等。
4結(jié)語
石油鉆井勘探現(xiàn)場工作環(huán)境極其惡劣，起升用大規(guī)格鋼絲繩索具是起放石油鉆機井架、底座的一種專用工具，是石油鉆井井架起升系統(tǒng)中的一個關鍵配件，如在井架起升或降落的過程中發(fā)生斷裂，將導致整套井架的破壞，后果不堪設想。研制的起升用大規(guī)格鋼絲繩索具各項性能指標均已達到國外產(chǎn)品各項性能指標的要求，并成功應用于國內(nèi)外各大石油行業(yè)的石油鉆機井架中（如美國NDC項目），占領了國際市場，填補了國內(nèi)空白。
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