壓實股石油鑽井專用鋼絲繩的製作方法

2023-08-13 13:08:21

專利名稱：壓實股石油鑽井專用鋼絲繩的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於石油鑽井專用鋼絲繩，特別涉及一種採用壓實法生產 的壓實股石油鑽井鋼絲繩。
背景技術：
從上世紀70年代中期以後，我國各油田開始對鑽機配套鋼絲繩實行 通用化、系列化，基本符合美國石油學會API標準要求。鑽機配套鋼絲繩 的結構採用了線接觸。從1995年，為使油田作業鑽井鋼絲繩始終處於一 個安全可靠的狀態，對鑽井鋼絲繩進行全面質量升級，強度級別由IP級 提高到EIP級；經過10多年發展，隨著鑽井深的增加及地質條件的變化， 鑽井作業對鋼絲繩的破斷拉力提出更高要求。由於受鑽井條件限制，線接 觸鋼絲繩的性能已不能滿足需要。根據鑽井鋼絲繩的壞損、失效原因分析， 結合ANSI/API-9A推薦的新結構鋼絲繩，採用壓實鋼絲繩和壓實股鋼絲繩 能滿足油田發展的需要。
石油鑽井鋼絲繩主要失效形式為磨損和疲勞，首先磨損隨速度的增加 而增加，其次鋼絲繩的抖動和自然震動，進一步加速鋼絲繩的疲勞。鑽井 鋼絲繩因使用條件惡劣，載荷大，繩速高，滑輪數量多，而繩徑又不能太 粗，所以磨損較快。目前，我國油田鑽採工程仍沿用6X19S結構鋼絲繩， 從鋼絲繩發展角度看，與壓實股鋼絲繩相比，顯然6X19S結構在鑽井行 業應用存在著許多不足，尤其表現在結構的穩定性、抗磨損性比壓實股鋼 絲繩相差較大。

實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種採用壓實法生產的壓實股石油鑽井專
4用鋼絲繩，其主要結構為6xK19S-IWRC、6xK25F-IWRC、6xK26WS-IWRC
三種。使鋼絲繩具有良好的抗磨損、抗疲勞、抗衝擊、整繩破斷拉力大、 安全性高、結構穩定、使用壽命長等性能。
本實用新型採取的技術方案是
壓實股石油鑽井專用鋼絲繩由6根外層股和1根鋼芯股組成，外層股 以鋼芯股為中心呈螺旋線纏繞，外層股採用輥軋法或模拉法壓實成型，外 層股外形為圓型。經在線壓實使外層股的組股鋼絲發生變形，組股鋼絲之 間間隙減小，金屬面積率增大。每根外層股由19-26根鋼絲股組成，外層 股的結構是在1根中心鋼絲的周圍捻制有2 3層鋼絲，所述的2 3層鋼 絲分別是外層鋼絲、次外層鋼絲、填充鋼絲和/或內層鋼絲。所述的鋼芯股 結構為6x7-lx7。所述的6x7-lx7的表示方法是國家標準規定的股鋼繩結 構的表示方法，本領域規定技術人員能理解。
外層股的外層鋼絲、次外層鋼絲、填充鋼絲、內層鋼絲和中心鋼絲均 為不規則形狀。
本實用新型壓實股石油鑽井鋼絲繩與普通鋼絲繩相比有以下優點
1、 具有金屬密度係數高，破短拉力值大特點
壓實股鋼絲繩金屬密度比捻制股鋼絲繩增大了 9-12%，設計為IPS級 強度，實際鋼絲繩強度可超過EIP級的強度。
2、 整體耐磨損性能提高，延長鋼絲繩壽命
壓實股鋼絲繩表面金屬面積大，鋼絲繩與輪槽之間的接觸由原來的點 接觸變為面接觸，在承受相同載荷條件下，鋼絲繩所受到的單位壓力減小， 鋼絲繩和滑輪之間的摩擦面增大，摩擦力減小，有效延長鋼絲繩和滾筒、 滑輪壽命。
3、 鋼絲繩結構穩定性提高，耐擠壓能力增加
對於壓實股來講，組股鋼絲發生變形，同層鋼絲之間由原來的線接觸 呈現為線面混合接觸，由於鋼絲之間的接觸面積增大，組繩鋼絲之間的接觸應力減小，鋼絲繩在受到相對較大衝擊和擠壓情況下，鋼絲繩結構不易 變形，具有較好的耐擠壓和抗衝擊能力。
4、 安全性能提高
以6XK26WS-IWRC-D38mm壓實股鋼絲繩為例，其安全係數是6X 19S-IWRC-D38mm鋼絲繩的1.25倍。
5、 壓實股石油鑽井鋼絲繩具有更好的抗疲勞、抗衝擊性能 試驗結果顯示由壓實股捻制的鋼絲繩其疲勞性能是捻制股鋼絲繩的
1.2倍以上。


圖1是6XK19S-IWRC壓實股石油鑽井專用鋼絲繩橫截面示意圖。 圖2是6XK25F-IWRC壓實股石油鑽井專用鋼絲繩橫截面示意圖。 圖3是6XK26WS-IWRC壓實股石油鑽井專用鋼絲繩橫截面示意圖。 圖中，l.外層股，2.外層鋼絲，3.次外層鋼絲，4.填充鋼絲，5.內層鋼 絲，6.中心鋼絲，7.鋼芯股。
具體實施方式
以3種橫截面不同的壓實股石油鑽井專用鋼絲繩為例，對本實用新型 進行詳細說明。
實施例l:參閱圖l。 6XK19S-IWRC壓實股石油鑽井專用鋼絲繩， 直徑為D29mm。是由6根直徑為9.20mm的外層股l)和1根鋼芯股7 ， 在合繩機上一次捻製成直徑為29mm鋼絲繩，成繩之前外層股1經過預變 形，外層股l以鋼芯股7為中心呈螺旋線纏繞。由此實現壓實股石油鑽井 鋼絲繩6XK19S-IWRC的製造。
外層股1採用模拉法壓實成型。每根外層股1結構為K19S(l-9-9)， 由19根鋼絲組成。外層股1的結構是在1根中心鋼絲6的周圍捻制有2層鋼絲，分別是外層鋼絲2和內層鋼絲5。9根外層鋼絲2的直徑為2.43mm; 9根內層鋼絲5的直徑為1.46mm; 1根中心鋼絲6的直徑為2.98mm。外 層股1在捻股機上一次性捻制、壓實成型。外層股l外形為圓型。
鋼芯股7是1根直徑為11.7mm的結構為6X7-1x7的鋼絲繩。
6XK19S-IWRC壓實股石油鑽井專用鋼絲繩，金屬密度大，具有良好 的抗磨損、抗疲勞、抗衝擊性能，使用壽命是捻制股鋼絲繩1.5倍以上。
實施例2:參閱圖2。 6XK25F-IWRC壓實股石油鑽井專用鋼絲繩， 直徑為D32mm，是由6根直徑為10.50mm外層股1和1根鋼芯股7，在 合繩機上一次捻製成直徑為32mm鋼絲繩，成繩之前外層股1經過預變形， 外層股1以鋼芯股7為中心呈螺旋線纏繞。
外層股1採用輥軋法壓實成型。每根外層股1結構為 K25F(l-6-6F-12)，由25根鋼絲組成。外層股1的結構是在1根中心鋼 絲6的周圍捻制有2層鋼絲，分別是外層鋼絲2和內層鋼絲5;在外層鋼 絲2和內層鋼絲5之間的6個空隙內有6根直徑l.OOmm填充鋼絲4。 12 根外層鋼絲2的直徑是2.14mm; 6根內層鋼絲5的直徑是2.38mm; l根 中心鋼絲6的直徑是2.56mm。外層股1在捻股機上一次性捻制、壓實成 型。外層股l外形為圓型。
鋼芯股7是1根直徑12.9mm的結構為6X7-1x7的鋼絲繩。
實施例3:參閱圖3。 6XK26WS-IWRC壓實股石油鑽井專用鋼絲繩， 直徑為D32mm，是由6根直徑為10.50mm外層股1和1根鋼芯股7，在 合繩機上一次捻製成直徑為32mm鋼絲繩，成繩之前外層股1經過預變形， 外層股1以鋼芯股7為中心呈螺旋線纏繞。
外層股1採用輥軋法壓實成型。外層股1結構為K26WS(l-5-5+5-10)， 由26根鋼絲組成。外層股1的結構是在1根中心鋼絲6的周圍捻制有3 層鋼絲，分別是外層鋼絲2、次外層鋼絲3和內層鋼絲5。 IO根外層鋼絲 2的直徑是2.47mm;次外層鋼絲3由5根直徑1.80mm的大絲和5根直徑為1.42mm的小絲相間排列；5根內層鋼絲5的直徑是1.50mm; 1根中心 鋼絲6的直徑是1.12mm。外層股1在捻股機上一次性捻制、壓實成型。 外層股l外形為圓型。
鋼芯股7是1根直徑為12.8mm的結構為6X7-1x7的鋼絲繩。
按照國家標準規定，所述的三種壓實股石油鑽井專用鋼絲繩結構表示 方法為6xK19S-IWRC、 6xK25F畫IWRC、 6xK26WS-IWRC。
鋼芯股7結構為6X7-1x7，代表鋼芯股7由6根外層股和一根芯股 組成；每股有7根鋼絲，每股中心有l根鋼絲。
根據石油鑽井鋼絲繩使用特點，本公司開發出了適應我國油田鑽井作 業用的壓實股石油鋼絲繩，經用戶現場使用，取得良好的效果，壽命比6 X 19S結構鋼絲繩延長1.5倍以上。
權利要求1、一種壓實股石油鑽井專用鋼絲繩，由6根外層股(1)和1根鋼芯股(7)組成，其特徵在於外層股(1)以鋼芯股(7)為中心呈螺旋線纏繞，外層股(1)採用輥軋法或模拉法壓實成型，外層股(1)外形為圓型，每根外層股(1)由19～26根鋼絲股組成，外層股(1)的結構是在1根中心鋼絲(6)的周圍捻制有2～3層鋼絲，所述的2～3層鋼絲分別是外層鋼絲(2)、次外層鋼絲(3)、填充鋼絲(4)和/或內層鋼絲(5)，所述的鋼芯股(7)結構為6×7-1×7。
2、 如權利要求1所述的壓實股石油鑽井專用鋼絲繩，其特徵在於 所述的外層股(l)結構為K19S，由19根鋼絲組成，外層股(l)是在1根中 心鋼絲(6)的周圍捻制有2層鋼絲，2層鋼絲分別是外層鋼絲(2)和內層鋼絲 (5)， 9根外層鋼絲(2)的直徑為2.43mm; 9根內層鋼絲(5)的直徑為1.46mm; 1根中心鋼絲(6)的直徑為2.98mm。
3、 如權利要求1所述的壓實股石油鑽井專用鋼絲繩，其特徵在於-所述的外層股(l)結構為K25F，由25根鋼絲組成，外層股(l)是在1根中 心鋼絲(6)的周圍捻制有2層鋼絲，2層鋼絲分別是外層鋼絲(2)和內層鋼絲 (5);在外層鋼絲(2)和內層鋼絲(5)之間的6個空隙內有6根直徑1.00mm填 充鋼絲(4)， 12根外層鋼絲(2)的直徑是2.14mm; 6根內層鋼絲(5)的直徑是 2.38mm; 1根中心鋼絲(6)的直徑是2.56mm。
4、如權利要求1所述的壓實股石油鑽井專用鋼絲繩，其特徵在於 所述的外層股(l)結構為K26WS，由19根鋼絲組成，外層股(l)是在1根 中心鋼絲(6)的周圍捻制有3層鋼絲，3層鋼絲分別是外層鋼絲(2)、次外層 鋼絲(3)和內層鋼絲(5)， 10根外層鋼絲(2)的直徑是2.47mm，次外層鋼絲(3) 由5根直徑1.80mm的大絲和5根直徑為1.42mm的小絲相間排列，由5 根內層鋼絲(5)的直徑是1.50mm， 1根中心鋼絲(6)的直徑是1.12mm。
5、如權利要求1所述的壓實股石油鑽井專用鋼絲繩，其特徵在於外層股(1)的外層鋼絲(2)、次外層鋼絲(3)、填充鋼絲(4)、內層鋼絲(5)和中 心鋼絲(6)為不規則形狀。
專利摘要一種壓實股石油鑽井專用鋼絲繩，由6根外層股和1根鋼芯股組成，特徵是外層股以鋼芯股為中心呈螺旋線纏繞，外層股採用輥軋法或模拉法壓實成型，外層股外形為圓型。每根外層股由19～26根鋼絲股組成，外層股的結構是在1根中心鋼絲6的周圍捻制有2～3層鋼絲，所述的2～3層鋼絲分別是外層鋼絲、次外層鋼絲、填充鋼絲或內層鋼絲。所述的鋼芯股結構為6×7-1×7。鋼絲繩具有良好耐磨損、金屬填充係數增大、整繩破斷拉力值高、承載能力大、結構穩定和抗衝擊性能增強等特點。提高了鋼絲繩抗磨損性能，延長鋼絲繩使用壽命，具有較好的經濟價值和社會效應。
文檔編號D07B1/10GK201358405SQ20092010573
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月5日 優先權日2009年3月5日
發明者磊 嶽, 康先智, 支宇堃, 王安安, 秦萬信, 許恩榮, 郭合理 申請人:鹹陽寶石鋼管鋼繩有限公司