延长钢丝绳使用寿命的方法

1、2005年9月地质装备9延长钢丝绳使用寿命的方法毛连义 何剑平 吕士珍山东省鲁北水文地质工程地质勘察院 山东德州253015摘 要!本文主要论述了如何解决钻机用钢丝绳过度磨损的方法!以及如何延长钢丝绳的使用寿命!进而来降低作业成本!提高施工效率"关键词!钢丝绳 磨损 排绳器 切取 成本 效率前言随着国家经济建设步法的加快 地质市场业务也愈加广阔 各种各样的钻机也随之应运而生 而伴随其所使用的附属部件钢丝绳也成了一种消耗量极大的产品 特别是我们这些专业地质队伍 我院在以前地质市场基础上拓宽了市场作业范围 相应的勘探深度也加深了 已经由原来的几百米发展到现在的两千米左右 这样悬挂钻具的游

2、动钢丝绳所承受的负荷也就愈加沉重 同样其所受的磨损程度也就越来越严重 为了安全施工只能不停地更换钢丝绳 这样就会造成成本大大增加 我院领导为此而组织专业人员来研究这个问题 以此来节约成本同时也提高了施工效率 本文阐述了如何解决钢丝绳过度磨损的几种方法供同行参考产生钢丝绳磨损的原因我院以前主要是以施工浅井为主 但随着地下能源的开发和利用 我院现在主要以施工地热井为主 相对于浅井 地热井都比较深 一般都在1350m以下有的甚至达到2000m以下还要深 这样对钢丝绳的要求就比较高 而钢丝绳的失效和磨损是难免的 而随着井的深度的增加 钢丝绳的磨损机率也会相应的加大 而不断的更换钢丝绳又会带来成本大大的

3、增加 因此 我们开始想法解决此问题 经过实地调查 总结得出钢丝绳磨损的原因主要有以下两个方面.1 人为因素由于操作者对设备的不熟练而出现对钢丝绳的人为破坏 例如 当缠绕第一层钢丝绳时没有按规定缠紧 或者在缠绕钢丝绳时为了缠紧而用铁器击打造成破坏 在提下钻时由于钻具原因 而为了加快操作速度 造成过快 从而使钢丝绳提下速度不均匀而造成瞬时磨损挤压.2 自然因素由于游动钢丝绳与天车轮之间 游动钢丝绳与游动轮之间 游动钢丝绳与卷筒上的钢丝绳之间都是钢性接触 所以不可避免的产生磨擦 这样就不可避免的产生磨损实例分析通过以上原因分析 我们结合工程实际采取了相应措施并做了一些改进从而达到了预期的效果 .1

4、工程概况2004年11月我院受曲阜市土地管理局委托 拟在山东省曲阜市书院乡丘官庄村北100m施工一眼探采结合井 井深2400m 由地质资料可知该井所遇地层层序 时代及岩性特征 按由上至下由新到老的顺序如下第四系 深度025.00m 厚度25m 主要为灰黄及灰白色中砂细砂组成 局部夹褐黄色砂质粘土 底部以一层细砂与下伏地层呈不整合接触 下第三系 E 深度25.00431.90m 厚度406.90m 25339.20m主要由浅灰 灰黄色及绿灰色泥岩 砂砾岩组成 夹多层砾岩 砾石主要为石灰岩砾 石英砾及长石砾 砂岩砾 砾径大小不一 339.20m以下主要由褐红 紫红色泥岩及砂质泥组成 局部夹少量绿灰

5、色 胶结程度较上部完好 底部以一层细砂岩与下伏地层呈不整合接触 上侏罗统 J3 深度431.9089.00m 厚度357.10m 主要由褐红及紫红色 局部夹少量绿灰色细砂岩 中砂岩 砂质泥岩组成 局部夹薄层杂色砾岩底部与下伏地层呈断层接触 中奥陶统 02 主要以马家沟组 02m为主 深度789.00122233710毛连义等!延长钢丝绳使用寿命的方法第6卷 第3期1513.00m 厚度724.00m 上部主要有浅灰 浅褐灰色中厚层状石岩夹薄层灰红色石灰岩 浅灰红色泥灰岩 浅灰 灰褐色中厚层状石灰岩 灰黄色泥灰岩为主 中部主要有浅灰 浅褐灰色石灰岩 致密质纯 阴晶质结构 局部夹薄层灰黄色泥灰岩

6、灰黄色夹少量灰白色泥灰岩 局部夹薄层浅灰黄色白云质灰岩及石灰岩为主 下部主要以浅灰及灰白色石灰岩 局部夹微薄层灰黄色泥灰岩 浅灰色夹少量灰黄色泥:主要是冶里 亮甲山组灰岩为主 下奥陶统(01)3.2 钻具选用根据以上地质资料 我们选择了如下钻井设备及钻具组合:钻机选用G钻塔为Z 2600型钻机泥浆泵选用WB 1/T37米四角钻塔 2007B型泥浆泵 钻具组合为个171三牙轮钻头+个121钻铤+89钻杆个4 解决方法我们根据实际工程的处理方法总结运用了以下(01Y+L) 深度1513.001608.00m 厚度95m 上部主要由灰白色为主夹少量灰黄色白云岩及泥质白云组成 中部主要由泥质白云岩及少

7、量白云质灰岩组成 下部主要由浅灰 灰白色白云岩组成 局部夹少量灰黄色泥质白云岩;寒武系上统(C3):深度608.001809.03m 厚度201.03m 上部主要以凤山组(C3F)为主 主要由浅灰灰白色白云质灰岩组成 局部夹薄层灰黄色泥质白云岩 中部主要以长山组(C3C)为主 主要为灰白 灰紫色生物碎屑灰岩及少量灰黑色鲕状灰岩 灰色 青灰色薄 中厚层灰岩 灰黄色泥质条带灰岩 灰白色中厚层灰岩 间夹810层含红色氧化圈的泥晶竹叶状灰岩 下部主要以崮山组(C3G)为主 主要为灰白 灰黄色薄层和薄板状泥质条带灰岩 灰黄 灰绿色页岩 夹灰色薄层灰岩及竹叶状灰岩;寒武系中统(C2):深度1809.031

8、02.10m 厚度293.07m 上部主要以张夏组(C2)为主 主要为灰色 灰黑色中厚层亮晶 泥 亮晶鲕状岩及条带鲕状灰岩与灰白 灰黄豹皮灰岩互层 夹灰色薄层灰岩 局部夹灰白色生物碎屑及赭色中厚层灰岩 下部主要以徐庄组(C2X)为主 主要为暗此色砂质云母页岩 灰黄色含粉砂泥晶灰岩 灰黄色含磷交错层砂岩夹灰褐色薄层 中厚层砂质灰岩;寒武系下统(C1):深度2102.102261.34m 厚度159.24m 上部主要以毛庄组(C1MZ)为主 主要为紫红色含云母页岩 夹灰白 灰黄 灰黑色薄层及中厚层泥灰岩 下部以馒头组(C1M)为主 主要为灰白色中厚层局部含燧石结核的白云质灰岩 灰黄 灰黑色中厚层泥

9、灰岩及灰岩 灰黄 灰绿 紫红色页岩夹灰黄色薄层泥灰岩;泰山群(Art):深度2261.34未钻穿 厚度约为6890m 上部主要以山草峪组(ArtS)为主 主要为灰黑色黑云变粒岩 灰黑色黑云母片麻岩 灰白 灰黑色条带状混合岩及灰红色混合花岗岩夹少量灰绿色斜长角闪岩 片麻走向300340 厚约2440m 下部主要以太平顶组(ArtT)为主 措施4.1 使用排绳器%使其按自然顺序排绳%杜绝非正常磨损我们在以前施工时没有运用这种装置 所以在起下钻时游动钢丝绳经常性的排乱 造成游动钢丝绳相互挤压 这是产生游动钢丝绳磨损的主要原因 针对这一种原因我们就该工程开始就严格要求操作人员一定要遵循规定进行操作 并

10、专门有人进行监督 为了使游动钢丝绳能够保持良好的缠绕顺序 进而减轻游动钢丝绳的磨损 我们通过仔细观察发现了游动钢丝绳不能正常缠绕的规律 找到了解决的办法 具体是加工安装一组排绳器 该排绳器的工作原理如图所示在没有使用此装置的时候 当起下钻时 游动大绳9由于在天车14和卷扬机12的中间没有支撑1 上限位轮(2个);2 下限位轮(2个);3 中限位轮(4个);4 排绳器;5 6 左 右配重块;7 钻塔;8 配重拉绳(左 右各一条);9游动钢丝绳;10 滑轮(左 右各一个);11 排绳器吊臂(焊接在支架上左 右各一个);12 卷扬机;13 大钩;14天车12Z2005年9月地质装备11点9所以因力量

11、的不均匀而经常性的跳动9以至于没有按照原先的固定运行轨迹而缠绕9造成钢丝绳缠乱挤压o当我们用上这一装置后9大绳9在通过排不会再出现跳出绳器4后而变成一定的直线运行9自己的运行轨迹的现象9这样就会自然而然的在卷扬机上自动而且有规律的缠绕9就不会发生钢丝绳相互挤压的现象9从而就杜绝了这方面的破坏o其工作原理是I排绳器的上限位轮1和下限位轮2是防止大绳左右摆动的四个限位轮9当有了这筒移动钢丝绳并从端部切取一段o滑移游动钢丝绳改变了上提点9切取游动钢丝绳则改变了叠压点o采取切取游动钢丝绳前9有时要滑移几次o须注意9滑移游动钢丝绳长度不得为上提点间距离的倍数o否则9最大磨损点将正好从一个轮换到下一个轮o

12、同样须注意9当切取游动钢丝绳时9不得使切取段长度为叠压点间距离的倍数o为了使用满意的钢丝绳滑移和切取计划9必须保持有游动钢丝绳作业量的记录和游动钢丝绳损坏四个轮后9如大绳朝这两个方向摆动时9因为有了这四个轮相互阻挡的作用9所以大绳在这两个方向上就被限制住了o排绳器的中限位轮是由前后各两个轮组成9当大绳朝前后方向上运动时9由于有了这四个轮的阻挡而无法跳动9从而在前后方向上限制了大绳的运动o由于有了这上下和中间共八个轮的限制作用9从而保证了大绳只能朝着卷扬机的方向运行o因为排绳器是有重量的9而且是悬空的9所以要用两边的配重块56通过拉绳8穿过固定在两边横梁上的滑轮10来固定o当大绳沿自然轨迹而运行

13、时9排绳器就靠配重块来达到力的平衡9从而保证了大绳的运行轨迹绐终是不变的o这种方法对于大钩13悬吊的重量越重就越能体现出它的优越性o.2 使用储备滚筒%制定合理的钢丝绳切取计划%延长钢丝绳的使用寿命针对第二种原因I当正常起下操作时9游动钢丝绳承受严酷的负担o游动钢丝绳的失效能引起对全体钻井工人的伤害9损坏钻机9还有井眼中钻柱的损失o那么保持游动钢丝绳拉力大大低于正常破坏强度9并使游动钢丝绳处于良好状态是很重要的o游动钢丝绳在全长上不是均匀磨损o最严重磨损发生在滑轮的上提点和在绞车滚筒上的叠压点o当起下操作钻柱重力移开转盘时9上提点就是游动钢丝绳在天车轮顶或游动滑车轮底部的点o重钻柱的突然加速度

14、会在这些点引起很严重的应力o叠压点就是游动钢丝绳在绞车滚筒上的一个新层或叠压开始的地方o了解以上这些问题后9我们根据实际情况制定了游动钢丝绳的切取计划9并结合以前所使用更换游动钢丝绳的经验安装了适合自己所用的死绳锚及储备滚筒9并严格遵循预先制订的滑移和切取计划使游动钢丝绳保持良好的工作状态o其原理是I滑移游动钢丝绳9包括松开死绳锚9从储备滚筒放出一段新绳投入使用o切取游动钢丝绳9包括从绞车滚更换的记录经验o以此做好适合自己的钢丝绳的滑移和切取计划o根据这些计划并严格执行即可以达到一根钢丝绳最优成本的使用率o使用效果检验我们通过这一工程的实际应用9工程结束后进行了实际测量9发现效果很好9比起我们

15、以前所使用的9大大提高了钢丝绳的使用效率o以前9我们一根钢丝绳只能钻进1800m左右9纯钻进时间也就只有40天左右9就必须更换o而这一个工程我们完工钻进达到2400m9纯施工时间为90天还没有发现破损9预计还能使用3个月o而一根钢丝绳购买成本大约在3000元左右9我们公司有这样的钻机8台9每台每年要进行施工6000m左右9按每台钻机每年节约两根钢丝绳来计算9我公司运用了此方法后每年可节约成本4.8万元9同时也减轻了操作工人更换钢丝绳的劳动强度9提高了施工效率o 注意事项(1D排绳器的安装是有一定高度的9一般应在二层横梁和三层横梁之间最合适9可以结合自己所用的钻塔来进行设计o(2D加工这种排绳器时须注意的是9上下四个限位轮和中间四个限位轮是成90角相互交错的o(3D排绳器配重块5的重量和配重块6的重量之和应稍大于排绳器4的重量o结语我们经过这样的方法处理后9大大延长了钢丝绳的使用寿命o而且加工这种排绳器的成本也不算高9只要有电气焊和普通的车床就完全能加工o同时也在很大