压实股石油钻井钢丝绳.pdf

的 2倍多 ，可有效延长钢丝绳的使用寿命。 1 ． 3承载能力强 ，安全 系数 高 压实股石油钻井钢丝绳结构致密 ，表面光滑。其 公称破断拉力 比同类非压实钢丝绳提高了 1 6 ％～ 2 0 ％， 相 比之下，压实股钢丝绳具有更高的承载能力 ，安全 系数是普通钢丝绳 61 9 S I WR C的 1 ． 2 ～ 1 ． 5 倍 ，为安全 使用钢丝绳提供 了更强的技术保证。 1 ． 4 抗疲劳性能 良好 试验结果显示 由压实股捻制的钢丝绳其疲劳性 能是 61 9 S I WR C的 1 ． 2倍以上。 1 ． 5 卷筒上钢丝绳间相互机械磨损减小 在收放过程中，钢丝绳之间会出现摩擦 ，压实股 钢丝绳表面光滑 ，接触应力较小 ，丝绳之问机械磨损 也 随 之减 小 。 2 产品生产方法及试验 压实股钻井钢丝绳 的捻制方法和普通钢丝绳一 样 ，但压实股的生产方法有所不同，压实方法有模拉 法、辊轧法和锻打法 3 种。辊轧法效率高，品质好；模 拉法简单易行；锻打法相比则效率低 、成本高。因此 ， 国内主要采用模拉和辊轧的方法生产压实股钢丝绳。 2 ． 1 模拉法 对q b 2 6 m m 6K I 9 S I WR C钢丝绳用股的试验曾出 现两个问题一是模具寿命短，二是股中内应力大。综 合分析认为 ，造成问题 的主要原因是 模具定径带过 长 ；模具材质达不到要求 ；后变形压下量不够；无模 具水冷装置。 采取 的处理办法是 模 具定径带长度 由原来 的 2 ． 5 mm调整到2 mm ；模具材质由Y G 1 5 更换为Y G 8 ；压 实股进入后变形器后 ，压 下量采取 由大到小 的分布 方式 ；通过水循环冷却模芯 ，将模芯 的热量及时带 走 ，既延长 了模具的寿命 ，又降低 了钢丝性能 的损 失 。设计 的模拉工装的技术难点在 于研究工装 的水 循环密封技术及模具的形状 、尺寸 、材质等 。 在采取相应 办法解决上述 问题后 ，后期进行了 2 9 m m 6K1 9 S I WR C钢丝绳用压实股的股生产试验， 结 果显 示 问题都 得到 了改善 ，模 具 由原来 只生 产 1 0 0 0 0 m压实股到 目前生产 4 0 0 0 0 m，寿命延长4 倍 ，股 中应力明显减少，压实股外形见图 2 。 康先智 等 压实股石油钻井钢丝绳 图 2模拉法生产压实股外形 2 ． 2 辊轧法 使用辊轧法生产压实股具有如下优势一是改变 了股与模具的摩擦形式 ，变滑动摩擦为滚动摩擦 ，大 大减小 了拉拔力 ，降低了股变形过程产生的热量 ，提 高了压实股质量 ，延长了模具的使用寿命 ；二是由于 辊轧模具孔型有开合功能，可随时改变孔型直径 ，与 捻制普通股一样穿引钢丝 ，当生产中出现断丝等情况 时可以进行修复；三是由于其开放的结构，使得模具 冷却相对方便。 辊拉工装主要是掌握进 口辊轧工装的设计技术 ， 该装置设计难点在于辊轮孔型的设计和压下量调整机 构的设计 ，以及加工 、装配、检测精度等方面的难度 ， 经过反复试验，这些问题都得到很好地解决 。 2 0 1 0年采用此工装先后进行 了在线和离线辊拉试 验 ，取得 了很好的效果。 经两种压实股方法对 比试验 ，同时考虑现有生产 设备的生产能力和负荷情况 ，确定出了压实股生产方 案 对于直径大于 1 2 ram的压实股 ，采用辊轧法生产 较为经济 ，不大于 1 2 mm压实股采用模拉法生产较为 理想 。 2 ． 3疲劳性能试验 分别对 6K 1 9 S I WR C D 2 9 mm E I P级钢丝绳和 61 9 S I WR C D 2 9 mm E I P级钢丝 绳进行疲劳性 能对 比试 验 。 6K 1 9 S I WR C D 2 9 m m E I P高强度压实股钻井 钢丝绳总循环次数 2 6 4 3 3次 ，每循环一次钢丝绳经过 8次弯曲，折算钢丝绳疲劳弯曲次数为 2 1 1 4 6 4次，一 个捻距内断丝根数不足 2根 ，股内层无断丝 ，钢芯无 断丝 ， 钢丝绳直径从2 9 ． 5 0 ram减A , N 2 9 ． 1 0 ra m， 直径减 小 0 ． 4 0 ram，表面钢丝磨损量不足0 ． 2 ram 图3 。 61 9 S I WR C D 2 9 m m～ I P S 普通钻井钢丝绳 总循环 次数 1 5 3 0 3 次，每循环一次经过 8 次弯曲，钢丝绳疲劳 弯曲次数为 1 2 2 4 2 4 次，一个捻距内断丝根数超过 3 根 ， 股内层出现断丝 ，钢芯一个捻距 内断丝超过 3 根 ，钢 丝绳直径从2 9 ． 2 6 m m减d , 1] 2 8 ． 9 0 mm， 直径减小0 ． 3 6 ra m， 表面钢丝磨损量不足 O ． 2 ram 图 3 ，且钢丝绳直径已 2 0 1 3年第 3期 石油科技论 坛6 3 小于公称直径。 a压 实 股 钢 丝绳 b普 通 钢丝 绳 图3 压实股钢丝绳与普通钢丝绳疲劳试验结果比较 钢丝绳弯曲疲劳数据显示 ，高强度压实股钻井钢 丝绳疲劳次数是普通钻井钢丝绳疲劳次数的 1 ． 7 3倍 ， 相当于钢丝绳疲劳寿命延长 1 ． 7 3 倍。 2 ． 4结构及性能参数 表 1中推荐 3种压实股石油钻井钢丝绳 ，根据构 成钢丝绳外层钢丝直径大小和钢丝绳可挠性特点和用 户试用结果 ， 绳径小于 3 0 mm推荐采用6 X K1 9 S I WR C 结构 ， 4 ,3 0 一 5 mm范围推荐采用6K 2 5 F i I WR C 结构， 5 m m以上推荐采用 6K 2 6 WS I WR C结构。 3结语 自2 0 1 0 年开始至 2 0 1 3 年，已先后为大庆油田、新 疆油田提供压实股钻井钢丝绳共计约 5 0 0 0 t 以上，使用 效果 良好 ，使用性能达到国外同类产品，使用寿命延 长 1 ． 5 倍 以上，成为我国钻井钢丝绳升级换代产品，为 我国石油钻机轻型化提供了技术支撑。压实股钻井钢 丝绳已取得国家实用新型专利 1 项 ，并形成 Q ／ S Y1 2 8 5 2 0 1 0 压实钢丝绳标准。 从国际发展方向来看，高强度、耐磨损 、抗腐蚀 、 抗疲劳等高性能钢丝绳品种结构不断增多 ，尤其是压 实股钢丝绳备受国内外用户的青睐，英国 B R I D O N、德 国 D I E P A和 C A S A R、日本神钢、韩国高丽制钢等著名 钢丝绳企业已从 2 0世纪 8 0年代开始研制开发此新型 钢丝绳结构 ，且产品结构品种层出不穷。进入 2 1 世纪 ， 在钢丝绳快速发展环境影响下，国内也兴起对压实股 钢丝绳的研制和开发 。近 1 0年来 ，压实股钢丝绳 已被 广泛应用在港 口机械 、煤炭提升 、汽车起重、大型电 6 4 石 油科技论坛 2 0 1 3年第 3期 表 1 压实股石油钻井钢丝绳性能参数 舞 警 6 X K1 9 S -I WRC 6 X K2 5 F -I WRC 6 K2 6WS I WRC 公称 绳径 最小破断拉力 k N 近似重 量 f il m 1 6 7 0 MP a 1 7 7 0MP a 1 9 6 0MP a k g ／ n 1 2 4 3 9 9 3 4 2 4 3 5 3 6 3 4 7 0 4 0 2 2 ． 6 6 2 5 4 3 3 3 7 2 4 7 2 3 9 3 5 1 2 4 3 7 2 _ 8 8 2 6 4 6 8 4 0 2 5 1 1 4 2 6 5 5 3 4 7 2 3 ． 1 2 2 8 5 4 3 4 6 6 5 9 2 4 9 4 6 4 2 5 4 7 3 ．6 1 2 9 5 8 2 5 0 0 6 3 5 5 3 0 6 8 8 5 8 8 3 ． 8 7 3 0 6 2 3 5 3 5 6 8 0 5 6 7 4 ． 1 5 3 2 7 0 9 6 0 9 7 7 4 645 4 ． 7 2 3 4 8 0 0 6 8 7 8 7 3 7 2 8 5 ．3 3 3 5 8 4 8 7 2 8 9 2 6 7 7 2 5 ． 6 5 3 6 8 9 7 7 7 0 9 7 9 8 1 7 5 ． 9 7 3 8 1 0 0 0 8 5 8 1 0 9 0 9 l 0 6 ． 6 6 4 0 1 1 1 0 9 5 1 1 2 1 01 0 l 0 7 - 3 8 注 1 A P I 9 A标 准与以上强度对应关系为 1P S 1 5 7 0 “ 1 9 6 0 MP a ； EI P 1 7 7 0 21 6 0 M Pa ；EEI P 1 9 6 0 2 1 6 0 M P a； 2括 号 内的数 值 为捻 制 股 钢丝 绳 非压 实股钢 丝绳 最 小 破 断 拉 力 。 铲等重要领域 ，在北美地区压实股钢丝绳已在石油钻 井行业得到广泛应用 ，并取得 良好效果，压实股石油 钻井绳将逐渐替代普通钻井钢丝绳。下一步我们将开 展钻机轻型化压实股钻井钢丝绳的适用性研究 ，完善 压实股石油钻井钢丝绳使用维护技术 。 【 参考文献 】 【 1 】 秦万信． 压实石油用钢丝绳U 1 ． 石油机械， 2 0 0 5 ， 3 3 9 1 2 5 ． [ 2 J 刘方根． 面接触钢丝绳研 究U ] ． 金属制品， 2 0 1 0 ， 2 2 O 一 2 2 ． 【 3 ] 成阳宝石钢管钢绳有限公司， 宝鸡石油机械有限责任 公司， 西安石油管材研究所， 等． Q／ S Y 1 2 8 5 2 0 1 0压实 钢 丝绳【 s ] ． 北京 石 油工业 出版社， 2 0 1 0 ． [ 4 ] 潘志勇， 邱煌明． 钢绳生产工艺[ M】 ． 长沙 湖南大学出 版 社 2 0 0 8 ． 收稿 日期2 0 1 3 - 0 5 2 0 o