淺析灘海油田鋼絲繩的選型與使用

摘 要：石油作為國家工業發展的血液、重要的戰略物資，在今天依然是三大能源之首。然而，現在的陸地石油儲量的逐步減少，向海洋發展，開采石油正逐步成為我國石油獲得的重要途徑之一。在我國沿海的海上平臺，鋼絲繩作為連接、傳動、捆扎工具被普遍的使用：鉆井設備起升、吊機吊裝運轉、貨物箱件的吊裝連接等。選擇正確型號的鋼絲繩關乎著鋼絲繩能否長時間的使用，更關系到平臺的安全。

關鍵詞：灘海；油田；鋼絲繩；選型；使用

1 引言

目前，我國鋼絲繩需求總量中的3%～5%是用于油田作業，而且，隨著我國快速的發展、陸地石油產量的下降，向海洋發展正逐漸成為我國獲取石油的重要途徑，因此，海上石油領域的鋼絲繩需求量逐年增加。專家預測，在未來相當長的時間里，石油天然氣工業，特別是海洋石油開采都將強勁發展。石化工業用鋼絲繩的需求會以每年5%～8%的速度增加。

2 目前灘海油田用鋼絲繩分析

油田作業用鋼絲繩依據API9A和API9B標準生產、制造、選擇、維護和使用。油田作業多采用6×19S、6×21S、6×26SW、6×7、18×7、6V×34+FC、6V×43+FC、DD3×19S、DD5×7、K4×39S等結構鋼絲繩，其中以6×19S結構為主，其消耗數量約占消耗總量的80%左右[1]。但隨著石油工業的進一步發展，鋼絲繩的使用呈現多種規格的發展趨勢。

3 海上鉆機用鋼絲繩

石油鉆機是一組結構非常復雜，除了現在多見的在陸地進行作業外，現在還出現在海上作業，鉆井用鋼絲繩要能承受多種惡劣的自然環境。鉆井鋼絲繩在具體工作中顯示出有別于其它工程機械的工作特點，但國家的天然氣行業標準《石油天然氣工業用鋼絲繩的選用和維護的推薦作法》規定的安全系數、滾筒直徑與鋼絲繩公稱直徑比值明顯低于《煤礦安全規程》相應的規定。

3.1 滾筒直徑與鋼絲繩公稱直徑比值大

《石油天然氣工業用鋼絲繩的選用和維護的推薦作法》關于滾筒直徑的規定，滾筒直徑的最小值至少是鋼絲繩公稱直徑的20倍。對于錄井鋼絲繩，滾筒直徑允許和選定的設備一樣大，但不應小于鋼絲繩直徑的100倍。滾筒直徑應足夠大，纏繞鋼絲繩的層數盡可能少[2]。

3.2 安全系數差異

3.3 堅持使用排繩裝置

鑒于鉆井鋼絲繩的工作特點，絞車滾筒上的鋼絲繩必須排列整齊，否則滾筒上的鋼絲繩受到擠壓不均，極易造成損壞。對于大型的絞車，配有自動的排繩裝置，無需人工排繩，但對于一些小型的氣動絞車，只安裝了簡陋的排繩裝置，在收繩中仍需要操作人員手動排繩，而在緊張的工作中是沒有那么多時間去手動排繩的，這就造成了鋼絲繩的亂繩。

3.4 耐磨損抗疲勞

鋼絲繩在鉆井過程中，經常會出現高速頻繁的起落，頻繁的加載卸載，鋼絲繩帶動游車提拉下放油管，這樣容易造成鋼絲繩疲勞，承載能力下降。

鉆井用鋼絲繩工作環境惡劣，特別是在海上，鹽分、濕度都很大，如果不注意日常保養會很快生銹，對于質量較大的鋼絲繩在使用中還要注意鋼絲繩的移動，切忌拖拽對鋼絲繩造成磨損。

4 海上石化其它鋼絲繩

4.1 海上平臺吊機鋼絲繩

海上鉆井平臺多使用吊機吊運物資上下平臺，鉆修井設備搬運等大載重貨物搬運，這類繩使用頻率頻繁，載荷變化多樣，長時間暴露在海洋鹽堿高濕度環境中，極易出現疲勞、銹蝕、斷絲等現象，這類鋼絲繩更要注意日常的維護保養。吊裝時要緩慢起升，勻速移動防止出現沖擊載荷。這類鋼絲繩通常選用的規格有6×25Fi、6×29Fi、6×36SW系列鋼絲繩[3-5]。

4.2 采油作業用鋼絲繩

這里的采油作業用鋼絲繩指的是抽油機所用的鋼絲繩。這類鋼絲繩起到連接抽油機頭和抽油桿的作用，由于拽引鋼絲繩在工作中頻繁承受懸點載荷提起、降落、制動時的沖擊，因此在強度、撓性和耐磨性上都要求很高。這類鋼絲繩的使用數量約占石油天然氣工業用鋼絲繩總量的10%。抽油機通常選用18×7、FNR35類不旋轉鋼絲繩，并注意鋼絲繩的銹蝕和磨損程度。

4.3 鉆機井架起升鋼絲繩

5 鋼絲繩使用原則

5.1 鋼絲繩旋向的確定推薦依照：右旋繩槽的卷筒使用左捻鋼絲繩；左旋繩槽的卷筒使用右捻鋼絲繩。對于單層纏繞的不旋轉鋼絲繩，須嚴格遵守此原則，否則易引起鋼絲繩的損傷。

5.2 對于多層纏繞的情況，繩的捻向由卷筒繩槽的方向決定。多層纏繞卷筒的鋼絲繩相互間摩擦力及受到的擠壓力都較大，易產生亂繩現象，應選用直徑略小于繩槽節距和繩槽直徑的鋼絲繩，以增加鋼絲繩與卷筒間的接觸面積，減少相鄰鋼絲繩問的摩擦力從而提高鋼絲繩的壽命。實踐證明，鋼絲繩的直徑比繩槽節距小1%，有助于排繩緊密，有效消除爬繩、亂繩現象。

5.3 在相同直徑下，鋼絲繩外股數越多直徑越細。單根鋼絲就越細，這種鋼絲繩的撓性好，能很好地克服鋼絲繩多次進出卷筒時受到的反向彎折力，穿繩也容易。而較粗的外股，其鋼絲也較粗，則能更好地抵抗磨損、機械損傷、腐蝕和擠壓力。只有將兩種優點適度的結合起來，才是高性能的優質鋼絲繩。

5.4 按鋼絲繩表面分光面鋼絲繩和鍍鋅鋼絲繩。在室內或一般工作環境中大多使用光面鋼絲繩，在潮濕環境或有酸性侵蝕的地方一般使用鍍鋅鋼絲繩。

5.5 經過拉伸、彎折、扭轉等力學實驗我們發現，交互捻的鋼絲繩性能要優于同向捻。

6 結束語

海上鉆采作業用鋼絲繩通常要求承載能力高，由于鉆井的深度問題需要長度長的鋼絲繩，對于一些含S高的井，耐酸性腐蝕也是很重要的一個指標。海上石化領域由于其新產業、新領域、新環境，鋼絲繩的選用及使用受到極大地關注，由于身處海洋之中，一根鋼絲繩的小問題可能就會釀成重大的事故，鋼絲繩安全不容小視。

當今我們可以借鑒國內陸地煤炭行業對鋼絲繩的選用及維護管理制度或借鑒國外先進的鋼絲繩選用、維護、管理方式，提高我國海上鋼絲繩安全指數。

參考文獻

[1]緱慶林，許恩榮，孫向陽.國內油田用鋼絲繩應用狀況分析[C].金屬制品.2005年第31卷第1期4-7頁.

[2]SY/T6666-2006，石油天然氣工業用鋼絲繩的選用和維護的推薦方法[S].

[3]GB/T5972-1986，起重機械用鋼絲繩檢驗和報廢實用規范[S].

[4]GB/T8918-1996，鋼絲繩[S]

[5]欒志華.起重機構鋼絲繩的選型及更換[C].有色礦冶.出版地：遼寧省沈陽市，2006：51-52

[6]廖大林.W型曳引抽油機；中國，ZL2007100892850[P].2007-11-14.

[7]廖大林.W型曳引抽油機設計方案[J].石油礦場機械，2009，38（9）：42-45.