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石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效研究

文檔作者：張驍文檔來源：中國石油川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月08日
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2016 年7 月
石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效研究
張驍(中國石油川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司, 四川成都610051)
摘要：石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效不僅對石油修井作
業(yè)的正常進(jìn)行產(chǎn)生重要的影響，而且對生產(chǎn)過程中施工的人
員、投入的設(shè)備等安全也會構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，嚴(yán)重影響石油修
井作業(yè)的經(jīng)濟(jì)、社會效益，所以應(yīng)受到高度關(guān)注，本文為提升石
油修井作業(yè)的可靠性，通過對石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效
原因的系統(tǒng)分析，針對石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效的對策
展開研究。
關(guān)鍵詞：石油修井作業(yè)機(jī)；鋼絲繩；斷裂失效
鋼絲繩是石油修井作業(yè)機(jī)的重要構(gòu)成，保證石油修井作業(yè)
機(jī)卸載、裝載等工序的完成，鋼絲繩發(fā)生斷裂失效會直接威脅
施工人員和相關(guān)設(shè)備的安全性，一直是石油修井作業(yè)安全管理
的重點，結(jié)合其表現(xiàn)的特征判斷其發(fā)生斷裂失效的原因，并針
對性的防治具有重要的現(xiàn)實意義。
1 石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效的原因分析
通過對斷裂失效的石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩收集、歸類可以
發(fā)現(xiàn)，發(fā)生斷裂失效的鋼絲繩主要表現(xiàn)出表面大量存在較明顯
擠壓或磨損痕跡、部分外圈絲存在斷裂趨勢以及最后斷裂區(qū)呈
現(xiàn)出塑性放射狀裂紋等特點[1]。將斷裂鋼絲繩形貌特征和其使
用過程和環(huán)境相結(jié)合，可以發(fā)現(xiàn)其發(fā)生斷裂失效的原因主要包
括以下方面：
首先，當(dāng)石油修井作業(yè)機(jī)只有部分滑輪槽在穿繩的過程中
被使用時，鋼絲繩穿過游動輪滑車滑輪的角度會與設(shè)計角度發(fā)
生偏離，加大鋼絲繩與滑輪之間的摩擦，而摩擦速度的不斷加
快必然使鋼絲繩的使用壽命不斷縮減，通常鋼絲繩的安全性會
隨著未使用滑輪槽的數(shù)量增加而降低[2]。另外，當(dāng)鋼絲繩在使
用時必然與輪槽在接觸的過程中出現(xiàn)磨損、擠壓、變形等問題，
而且在其受力的情況下，鋼絲繩內(nèi)部結(jié)構(gòu)中各股鋼絲之間也會
產(chǎn)生一定的作用力，隨著鋼絲繩應(yīng)用時間的不斷加長，鋼絲繩
內(nèi)部和外部都將受到持續(xù)的不規(guī)則荷載的影響，出現(xiàn)應(yīng)力集中
區(qū)域，提升微裂紋發(fā)生的概率，當(dāng)微裂紋未得到及時的控制的
情況下，會導(dǎo)致鋼絲繩的部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性斷裂問題，如果鋼
絲繩在使用的過程中，砂礫等雜物進(jìn)入輪槽，在潤滑油脂不足
的情況下會提升鋼絲繩磨損的速度，如果輪槽自身被磨損變
形，鋼絲繩發(fā)生脆性斷絲的速度和概率更高。當(dāng)鋼絲繩脆性斷
絲得到一定程度但未得到及時更換的情況下，石油修井作業(yè)機(jī)
鋼絲繩發(fā)生失效斷裂的概率會大幅提升，現(xiàn)階段部分石油修井
作業(yè)忽視鋼絲繩失效斷裂的嚴(yán)重性，未對其有效的預(yù)防和控
制，這是其頻繁發(fā)生的主要原因[3]。石油修井作業(yè)機(jī)的使用性
能和工作內(nèi)容決定，其在使用的過程中會快速的起落產(chǎn)生一定
的拉、沖應(yīng)力，這會使鋼絲繩在使用時反復(fù)被摩擦，而且纏繞的
鋼絲繩會產(chǎn)生一定的彎曲應(yīng)力，加大其斷裂的概率；在鋼絲繩
使用的過程中因滑輪等作用，發(fā)生內(nèi)外和結(jié)構(gòu)磨損的概率較
大，運(yùn)動中的鋼絲繩要承受來自多方面的荷載，導(dǎo)致鋼絲繩過
載問題較為普遍，這也加大了其斷裂失效的可能；除此之外，露
天作業(yè)的惡劣環(huán)境，可能是鋼絲繩在使用的過程中出現(xiàn)被腐蝕
問題，也加大了其斷裂失效的可能。
2 石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效的防治對策
2.1 注重石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效的預(yù)防
首先，在鋼絲繩的存儲和運(yùn)輸?shù)倪^程中，應(yīng)重視鋼絲繩的
保護(hù)，落實預(yù)防灰塵、火災(zāi)、撞擊等方面的工作，這對保證鋼絲
繩的性能，延長其使用壽命具有重要的作用，其次，在鋼絲繩投
入使用前針對可能誘發(fā)石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效的原
因制定防范、應(yīng)對方案，使使用中出現(xiàn)斷裂失效的概率得到有
效縮減；另外，通過崗前培訓(xùn)等使石油修井作業(yè)機(jī)使用人員認(rèn)
識到鋼絲繩斷裂失效預(yù)防的重要性，并使其掌握檢查、維護(hù)、更
換鋼絲繩的基本技能，以此降低其斷裂失效的風(fēng)險。
2.2 使用中注重石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩的科學(xué)應(yīng)用
首先，在使用石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩的過程中既要以相關(guān)
的法律法規(guī)和使用說明進(jìn)行，又要結(jié)合使用油田的具體情況編
制針對石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩使用、檢查、報廢的落實制度，規(guī)
范油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩的使用行為；其次，結(jié)合石油修井作業(yè)
的具體情況合理選擇鋼絲繩，例如鋼芯鋼絲繩更適合在輪式修
井機(jī)中使用，由此緩解石油修井機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)在作業(yè)中被損壞的
可能，而右捻鋼絲繩更適合在卷筒旋向修井機(jī)中使用，以此保
證修井機(jī)作業(yè)的空間要求等；另外，在使用的過程中要及時、全
面得對輪槽、鋼絲繩進(jìn)行檢查，設(shè)備配置要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
完成，保證動滑輪繞繩、穿繩的應(yīng)用方法準(zhǔn)確，通過有效的潤滑
油脂應(yīng)用，縮減鋼絲繩被磨損、腐蝕的程度。除此之外在使用
石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩的過程中應(yīng)有意識的杜絕超負(fù)荷作業(yè)
的發(fā)生，降低鋼絲繩因過度受重而發(fā)生突然斷裂的概率，延長
鋼絲繩的使用壽命。通過對斷裂失效石油修井作業(yè)機(jī)鋼絲繩
的動態(tài)跟蹤可以發(fā)現(xiàn)，其在發(fā)生失效斷裂前會出現(xiàn)大量的脆性
斷絲，當(dāng)脆性斷絲的數(shù)量達(dá)到相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)以上的情況下，
其發(fā)生突然斷裂失效的概率明顯提升，可見在使用鋼絲繩的過
程中，應(yīng)有意識的對脆性斷絲、滑輪等進(jìn)行定期檢測，以提升其
使用的安全性。
3 結(jié)語
通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識到石油修井
作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效的危害性，并有意識的通過分析石油修
井作業(yè)機(jī)鋼絲繩斷裂失效的原因，明確綜合防治的措施，以提
升修井作業(yè)的安全性，這是安全管理落實的具體體現(xiàn)。
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設(shè)備運(yùn)維
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