CN201053089Y - 超深井钻机用高强度钻井钢丝绳 - Google Patents
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Abstract
超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,应用于石油钻井。特征是:包括外层股(1)和钢芯(2),外层股(1)有6根股;钢芯(2)结构为7×7。外层股(1)结构为1×31WS、1×36WS、1×41WS或1×49SWS。效果是:钢丝绳为多丝结构,直径相对较小,强度达到ANSI/API规范9A中EIP以上级别,具有高破断拉力和承载能力,良好韧性的特点,能满足12000米超深井钻机使用,同时由于钢丝绳直径减小,能缩小钻机滑轮和卷筒的直径,达到减轻钻机重量的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于钢丝绳技术领域,特别涉及一种高强度、大规格,应用于石油钻井的钢丝绳。
背景技术
根据石油钻井的发展趋势,9000米以上超深井钻机已成为不可缺少的钻井装备。制造生产深井、超深井钻机,对钻机用钢丝绳的结构、性能等均提出了新的要求。要求钢丝绳必须具有破断拉力高、承载能力大、自重轻、韧性好的特点。目前国内开发生产的12000米钻机,按正常计算加工生产钢丝绳的直径达到52毫米,强度级别达到ANSI/API规范9A要求的EIP级时,钢丝绳破断拉力才能达到1710kN,才保证用户钻井使用要求。要适应这样的钢丝绳,超深井钻机将增加钢丝绳卷筒的直径和滑轮的直径,同时导致了超深井钻机自重的增加。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,这种钻井钢丝绳的直径相对较小,但具有较高破断拉力和承载能力,韧性良好,能满足9000米以上超深井钻机的生产使用,同时具有缩小钻机滑轮及卷筒直径,减轻钻机重量。
本实用新型为实现其技术目的所采取的技术方案是:根据经验和试验研究得知:在钢丝绳中钢丝数量增加,钢丝直径相对减小,强度较高,钢丝绳柔软性提高,能有效地减轻钻机的重量及缩小滑轮的直径。
超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,包括外层股和钢芯,其特征在于:所述的外层股有6根股;钢芯结构为7×7,即由7根股组成,每股有7根钢丝。
比如制作一种钢芯结构为7×7,外层股有6根股;外层股结构为1×31WS,即外层股结构为:1+6+6-6+12的高强度钻井钢丝绳,也就是外层股的中心是1根钢丝,内层有相同直径6根钢丝,次外层是两种直径各有6根钢丝,外层有相同直径12根钢丝。
如制作一种钢芯结构为7×7,外层股有6根股;外层股结构为1×36WS,即外层股结构为:1+7+7-7+14的高强度钻井钢丝绳,也就是外层股的中心是1根钢丝,内层有相同直径7根钢丝,次外层是两种直径各有7根钢丝,外层有相同直径14根钢丝。
如制作一种钢芯结构为7×7,外层股有6根股;外层股结构为1×41WS,即外层股结构为:1+8+8-8+16的高强度钻井钢丝绳,也就是外层股的中心是1根钢丝,内层有相同直径8根钢丝,次外层是两种直径各有8根钢丝,外层有相同直径16根钢丝。
如制作一种钢芯结构为7×7,外层股有6根股;外层股结构为1×49SWS,即外层股结构为:1+8+8+8-8+16的高强度钻井钢丝绳,也就是外层股的中心是1根钢丝,内层有相同直径8根钢丝,次内层有相同直径8根钢丝,次外层是两种直径各有8根钢丝,外层有相同直径16根钢丝。
解释:钢芯结构为7×7代表钢芯由7根股组成,每股有7根钢丝。外层股6×31WS-IWRC代表外层股为6根,外层股每股有31根钢丝,31根钢丝的分布是1+6+6-6+12。前面所述的表示法是钢丝绳技术领域普通技术人员熟知的表示法,不详细叙述。
超深井钻机用高强度钻井钢丝绳制作工艺流程是:原材料——热处理——拉丝——捻股——合绳。
在采用的新工艺流程中:
1)原材料:由于常规普通高碳盘条,例如材料为SWRH72A,在保证组织性能的前提下,其热处理强度最高只能达到1150MPa,已无法满足制绳钢丝的EIP以上级强度要求。须进行工艺试验重新选用适合的制绳钢丝材料,例如选取材料为SWRH82B。
2)热处理:随着盘条材质的变化,现行的热处理工艺已不能继续使用,必须采用与新的制绳钢丝材料相适应的热处理工艺。
3)拉丝:由于制绳钢丝强度大大高于目前的钢丝强度及材质的变化,必须设计新的拉丝工艺及流程。根据选取制绳钢丝原材料的情况,采用加大总压缩比,减小部分道次压缩比,多道次的工艺方法保证制绳钢丝的最终强度。
4)捻股、合绳:捻股、合绳采用适合的新工艺参数和设备,完成合绳后必须对钢丝绳结构合理性进行效验。
本实用新型超深井钻机用高强度钻井钢丝绳与普通钢丝绳相比,主要有以下优点:有较高破断拉力;直径较常规结构钢丝绳小;采用多丝结构钢丝绳柔软性好,强度高,可有效缩小滑轮及卷筒的直径,减轻钻机重量。
(1)超深井钻机用高强度钻井钢丝绳的直径小、强度高。例如:按常规设计,12000米钻机必须采用直径52.0毫米钢丝绳,整绳破断拉力达到1710kN才能保证用户使用要求;而采用本新型结构钢丝绳,整绳破断拉力可达到EEIP级,同时钢丝绳的直径减小到48毫米(1-7/8″)。
(2)钢丝绳直径的减小,能大幅度缩小钻机滑轮和卷筒的直径,从而有效地减少钻机的自身重量。
(3)采用多丝结构,改善钢丝绳的柔软性,制绳钢丝直径减小,可提高钢丝绳的弯曲性能,适应了钻机滑轮及卷筒直径的缩小。
附图说明
附图1是超深井钻机用高强度钻井钢丝绳6×31WS-IWRC的横截面示意图。
附图2是超深井钻机用高强度钻井钢丝绳6×36WS-IWRC的横截面示意图。
附图3是超深井钻机用高强度钻井钢丝绳6×41WS-IWRC的横截面示意图。
附图4是超深井钻机用高强度钻井钢丝绳6×49SWS-IWRC的横截面示意图。
图中,1.外层股,2.钢芯。
具体实施方式
实施例1:参阅附图1。超深井钻机用高强度钻井钢丝绳的直径44毫米,外层股(1)有6根股;钢芯(2)结构为7×7。钢芯(2)每根钢丝的直径分别为2.0毫米、1.83毫米和2.28毫米、2.0毫米。外层股(1)结构为1×31WS,即外层股(1)结构为:1+6+6-6+12。外层股(1)每根钢丝直径分别为2.20毫米、2.05毫米、1.61毫米、2.10毫米和2.80毫米。选择原材料为SWRH82B,经热处理、拉丝和捻股后,外层股(1)与钢芯(2)捻制成绳。
实施例2:参阅附图2。超深井钻机用高强度钻井钢丝绳的直径46毫米,外层股(1)有6根股;钢芯(2)结构为7×7。钢芯(2)每根钢丝的直径分别为2.10毫米、1.91毫米和2.38毫米、2.10毫米。外层股(1)结构为1×36WS,即外层股(1)结构为:1+7+7-7+14。外层股(1)每根钢丝直径分别为3.0毫米、2.15毫米、1.60毫米、2.10毫米和2.58毫米。选择原材料为SWRH82B,经热处理、拉丝和捻股后,外层股(1)与钢芯(2)捻制成绳。
实施例3:参阅附图3。超深井钻机用高强度钻井钢丝绳的直径48毫米,外层股(1)有6根股;钢芯(2)结构为7×7。钢芯(2)每根钢丝的直径分别为2.18毫米、2.00毫米和2.48毫米、2.18毫米。外层股(1)结构为1×41WS,即外层股(1)结构为:1+8+8-8+16。外层股(1)每根钢丝直径分别为3.90毫米、2.28毫米、1.58毫米、2.08毫米和2.45毫米。选择原材料为SWRH82B,经热处理、拉丝和捻股后,外层股(1)与钢芯(2)捻制成绳。
实施例4:参阅附图4。超深井钻机用高强度钻井钢丝绳的直径50毫米,外层股(1)有6根股;钢芯(2)结构为7×7。钢芯(2)每根钢丝的直径分别为2.28毫米、2.08毫米和2.58毫米、2.28毫米。外层股(1)结构为1×49SWS,即外层股(1)结构为:1+8+8+8-8+16。外层股(1)每根钢丝的直径分别为2.10毫米、1.22毫米、2.37毫米、1.65毫米、2.17毫米和2.54毫米。选择原材料为SWRH82B,经热处理、拉丝和捻股后,外层股(1)与钢芯(2)捻制成绳。
Claims (7)
1.一种超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,包括外层股(1)和钢芯(2),其特征在于:所述的外层股(1)有6根股;钢芯(2)结构由7根股组成,每股有7根钢丝。
2.如权利要求1所述的超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,其特征在于:外层股(1)结构为中心是1根钢丝,内层有相同直径6根钢丝,次外层是两种直径各有6根钢丝,外层有相同直径12根钢丝。
3.如权利要求1所述的超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,其特征在于:外层股(1)结构为中心是1根钢丝,内层有相同直径7根钢丝,次外层是两种直径各有7根钢丝,外层有相同直径14根钢丝。
4.如权利要求1所述的超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,其特征在于:外层股(1)结构为中心是1根钢丝,内层有相同直径8根钢丝,次外是两种直径各有8根钢丝,外层有相同直径16根钢丝。
5.如权利要求1所述的超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,其特征在于:外层股(1)结构为中心是1根钢丝,内层有相同直径8根钢丝,次内层有相同直径8根钢丝,次外层是两种直径各有8根钢丝,外层有相同直径16根钢丝。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,其特征在于:制绳钢丝的材料采用SWRH82B。
7.如权利要求4所述的超深井钻机用高强度钻井钢丝绳,其特征在于:所述的外层股(1)中心是1根钢丝,直径为3.90毫米,内层有相同直径8根钢丝直径为2.28毫米,次外层是由直径为1.58毫米和2.08毫米两种规格直径各8根钢丝,外层有直径为2.45毫米的16根钢丝。
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