淺析鋼絲作業技術在斜井中的應用

陳軍 潘龍輝

摘 要：隨著當前煤礦產業的不斷發展，在一定科學技術支撐下，礦井掘進方式逐漸趨于斜井這類綜合掘進方式。文章從鋼絲作業技術談起，分析了鋼絲作業技術在斜井中的應用，主要對實際應用中的問題展開了詳細分析，并給出相應的解決措施，希望能對當前的煤礦安全生產帶來一定幫助。

關鍵詞：鋼絲作業技術；試井工具；斜井

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.068

0 前言

鋼絲作業在國內具有悠久的歷史，被廣泛用于修井作業與油田生產中。鋼絲作業技術既能輔助完成不同的井下任務，還可以融入其他井下作業中，對保障井下施工安全，促進井下順利施工具有很大幫助。將鋼絲作業技術用于斜井開發中，有助于斜井施工的順利進行。

1 鋼絲作業技術設備與工具

（1）鋼絲作業技術。鋼絲作業技術主要是利用纏繞在絞車上的鋼絲到油井內開展不同的施工操作，通過機械的震擊與上下提防來完成井下投放與實際打撈工作，此外，還可以通過傳遞電信號到井下工具及儀器上開展相應的操作，并將在井下獲得的資料實時上傳到地面，然后進行相應的處理。

（2）鋼絲撬。鋼絲撬作為鋼絲作業的主要動力，是整個鋼絲操作的基礎，由指重系統與絞車構成。絞車由傳動機構、液壓馬達、鋼絲滾筒組成。柴油機輸出液壓油后通過高壓軟管進行動力傳輸。循環方向控制絞車滾筒的方向，調壓閥控制油量，調控絞車滾筒的速度。指重系統指的是絞車操作臺上面的拉力表，主要是指示鋼絲拉力對井下情況進行及時判斷。拉力表是由液壓管線、感應器、表頭構成。感應器的一端掛著地滑輪，另一端掛在防噴管上，若鋼絲產生拉力，感應器就會產生一定壓力，經由管線傳遞到絞車表里，表頭顯示實際拉力。

（3）防噴系統。作為鋼絲作業的安全保障，防噴系統有兩個技術等級，分別為10000PSI與5000PSI，不防硫與防硫兩種類型。該系統主要包括防噴閥、防噴管、連接頭、滑輪、防噴盒組成。防噴閥可以快速關閉密封鋼絲與電纜，保護里面的裝置不損壞，當電纜及鋼絲在井下作業期間，按掉BOP鍵就可以對防噴閥上的設備進行維修操作。防噴盒上安裝可以旋轉的板滑輪，可以確保讓鋼絲進到密封蓋的中心。當鋼絲斷落到井底時，滑輪護板可以壓住鋼絲斷頭，滑輪可以全方位旋轉，進而和絞車方向進行自動校準。

2 斜井施工特點

（1）井頸施工。斜井井頸施工要與施工土形、水文地質、土體結構相結合。井頸施工相對簡單，通常是將井口位置便曾土壤及風化石清理干凈后，按照一定的角度，運用鉆爆方法掘井，保護施工安全。帶井頸深度達到一定數值，再由下到上開始施工。斜井外表要使用混凝土或石料來砌筑，同時要注意排水溝的方向。結合實際情況，斜井井頸施工可使用板樁法、沉井法、混凝土帷幕法、凍結法、注漿法等施工方法。

（2）基巖段施工。基巖段施工前，一定要進行碳水，在保證沒有危險的情況下，方可繼續施工。在基巖施工階段，其施工儀器、施工工藝、施工手段都和巖石平巷一樣。此外，斜井因其具有一定的傾斜角度，在進行提升、裝載、排水等施工時，都比普通的施工難度大，同時其施工機械水平及施工效率與巖石平巷相比也存在一定差距。

3 鋼絲作業技術在斜井中的應用問題

鋼絲作業試井施工，斜井施工中會用到的井下工具主要有繩帽、萬向節、加重桿、壓力計托筒、震擊器等器具，鋼絲作業技術在斜井中應用可能產生的主要問題有以下兩點：

（1）工具不丟手。在斜井施工中萬向節要加入到在工具串組成中，這樣就可以隨著工具使用時的角度變化而變化，萬向節活動角度為15°，理論中在井況超過30°的斜井當中可以使用。但在斜井中應用，有井下工具串和油管壁間的摩擦較大，震擊器在震擊階段很難將全部力量傳遞到JDC剪切銷釘處，進而會出現井下工具不丟手問題。產生這一問題的主要原因是下擊階段震擊阻力較大，鋼絲絞車位置的鋼絲出現混亂或者是受到一定程度的變形，因而使得鋼絲的壽命逐漸下降。

（2）工具遇卡。原油粘度較大或者井內中的油氣混合會增加鋼絲上提時的阻力，使得井下工具在井下出現卡住的情況，經多次提拉無果，就會致使鋼絲折斷，工具被迫留在井內。

4 具體解決措施

（1）工具不丟的解決方法。在斜井施工中，針對井下工具和管壁之間摩擦力較大的問題，可以改進井下工具串，改變原來普通加重桿為滾輪加重桿。滾輪加重桿主要由滾輪、桶體銷釘、加重肝本體組成。經過改進的工具串組成為：滾輪加重桿+繩帽+震擊器+萬向節+壓力計托筒+JDC組成。應用滾輪加重桿可以在一定程度上減輕管壁與井下工具之間的摩擦力，將實際震擊力度全部傳遞到JDC銷釘位置，幫助其進行銷釘剪斷實現工具丟手。因摩擦阻力減小，鋼絲也不會在絞車位置發生錯亂出現受損等情況。

（2）工具遇卡的解決方法。對于鋼絲提拉在斜井內造成的遇卡問題，在井下施工中，每當下降1000英尺可以對鋼絲進行一定的回拉，以此為基礎判斷鋼絲在井內所受的壓力是否超過破斷值。以2 7/8″管內鋼絲作業為例，0.092與0.108英寸的鋼絲千英尺下拉長度依次為10、12英尺；以3 1/2″管內鋼絲作業為例，0.092與0.108英寸的鋼絲千英尺拉伸長度分別為16、15英尺。這種方法是在3000英尺的實踐中經過多次實驗驗證得出的，雖然不能保證其完全正確，但是實踐已經證實這種做法對于解決工具遇卡問題有一定成效。

5 結語

綜上所述，近幾年鋼絲作業在井況施工中的問題日趨多樣化，面對斜井施工摩擦力較大、提拉過度導致的遇卡問題、銷釘不剪斷等問題，在大量施工與總結中得到了有效的解決，此外，在實踐操作中也得到了有效驗證。上述問題的順利解決，不僅延長了鋼絲使用壽命，還可以有效避免井內工具遇卡的情況，為斜井內施工的順利進行提供了一定的安全保障。

參考文獻：

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作者簡介：陳軍（1973-），男，廣東揭陽人，本科，助理工程師，研究方向：試井。