在石油天然氣鉆采領(lǐng)域，鉆井絞車絕大多數(shù)采用前出繩，少部分絞車采用后出繩，如圖2所示。兩種出繩方式的絞車滾筒均開有Lebus雙折線繩槽，繩槽在卷筒周向約45°~180°和225°~360°區(qū)段上保持與滾筒端面平行，只在0°~45°和180°~225°區(qū)段上與滾筒端面相交，表現(xiàn)為繩槽會(huì)出現(xiàn)拐折現(xiàn)象，這種設(shè)計(jì)既對(duì)鋼絲繩纏繞起到一定的導(dǎo)向作用，又盡可能大地減少鋼絲繩在纏繞過(guò)程中的相互摩擦。按照鋼絲繩在滾筒上的纏繞方向，主要分為左旋滾筒和右旋滾筒，二者均成熟廣泛地應(yīng)用于鉆井作業(yè)中。
2.2滾筒旋向判斷方法
對(duì)前出繩滾筒旋向的判斷，主要依據(jù)滾簡(jiǎn)繩頭固定位置。面對(duì)著滾簡(jiǎn)，繩頭同定在左側(cè)，首層鋼絲繩纏繞時(shí)從左向右纏繩為左旋滾簡(jiǎn)：繩頭固定在右側(cè)，首層鋼絲繩從右向左纏繩為右旋滾筒：如圖3所示。部分學(xué)者采用左、右手法則進(jìn)行判斷，也可以，但筆者認(rèn)為上述方法更為直觀簡(jiǎn)潔。
3滾筒旋向與繩捻向的選配
在圖2中，左側(cè)滾簡(jiǎn)為左旋，右側(cè)滾簡(jiǎn)為右旋。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)左旋滾筒和右旋滾筒配哪種挖向的鋼絲繩，在不同學(xué)者和使用者之間一直存在較大的爭(zhēng)議。部分學(xué)者認(rèn)為左旋滾簡(jiǎn)配右旋鋼絲繩，右旋滾筒配左旋鋼絲繩，駁論反之.筆者重點(diǎn)針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行分析：
3.1單層纏繞
以往學(xué)者多次針對(duì)單層纏繞進(jìn)行詳細(xì)分析，這里不再論述，其結(jié)論是：交互捻鋼絲繩既適用于左旋滾筒，也適用于右旋滾簡(jiǎn)。但從鋼絲繩的捻向角度分析，左旋滾簡(jiǎn)更適合采用右同向捻鋼絲繩，其次是右交互捻或左交互捻，右旋滾簡(jiǎn)反之。但不論左旋還是右旋滾筒最不適合采用同向捻鋼絲繩]，該結(jié)論的依據(jù)是：鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的繼繞方向，必須是使鋼絲繩緊地而不是松捻的方向繼繞叫.該說(shuō)法不考慮折線繩槽和多層纏繞的問(wèn)題。
3.2Lebus雙折線繩槽纏繞筆者針對(duì)石油鉆井絞車實(shí)際工況，對(duì)折線槽進(jìn)行分段分析。針對(duì)鉆井絞車雙折線繩槽，在繩槽與端面平行區(qū)段，正在纏繞的鋼絲繩和相鄰已纏繩是平行關(guān)系，二者理論上沒(méi)有接觸，該區(qū)段內(nèi)，左旋和右旋滾簡(jiǎn)選配那種念法的鋼絲繩理論上是沒(méi)有任何關(guān)系的。這種設(shè)計(jì)最大程度減少了鋼絲繩的咬繩現(xiàn)象，提高了鋼絲繩壽命。
在繩槽和法蘭端面相交區(qū)段，正在纏繞的鋼絲繩和相鄰已纏繩是交叉關(guān)系，滾筒旋向和鋼絲繩捻向的選配適合單層纏繞說(shuō)法。綜合分析，整體纏繩應(yīng)按照單層纏繞說(shuō)法進(jìn)行優(yōu)選鋼絲繩。
3.3多層纏繞
鉆井絞車工作時(shí)為多層纏繞，針對(duì)多層纏繞工況，滾簡(jiǎn)為左旋（如圖3左側(cè)所示），當(dāng)?shù)谝粚愉摻z繩纏滿時(shí)，對(duì)于第二層鋼絲繩而言，滾簡(jiǎn)為右旋（如圖4所示），依次對(duì)于第三3滾筒旋向與繩捻向的選配
在圖2中，左側(cè)滾筒為左旋，右側(cè)滾簡(jiǎn)為右旋。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)左旋滾筒和右旋滾簡(jiǎn)配哪種捻向的鋼絲繩，在不同學(xué)者和使用者之間一直存在較大的爭(zhēng)議。部分學(xué)者認(rèn)為左旋滾簡(jiǎn)配右旋鋼絲繩，右旋滾簡(jiǎn)配左旋鋼絲繩，駁論反之。筆者重點(diǎn)針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行分析：
3.1單層纏繞
以往學(xué)者多次針對(duì)單層纏繞進(jìn)行詳細(xì)分析，這里不再論述，其結(jié)論是：交互捻鋼絲繩既適用于左旋滾簡(jiǎn)，也適用于右旋滾筒。但從鋼絲繩的捻向角度分析，左旋滾筒更適合采用右同向捻鋼絲繩，其次是右交互捻或左交互捻]，右旋滾簡(jiǎn)反之。但不論左旋還是右旋滾筒最不適合采用同向捻鋼絲繩]，該結(jié)論的依據(jù)是：鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的纏繞方向，必須是使鋼絲繩緊捻而不是松捻的方向纏繞4。該說(shuō)法不考慮折線繩槽和多層纏繞的問(wèn)題。
3.2Lebus雙折線繩槽纏繞筆者針對(duì)石油鉆井絞車實(shí)際工況，對(duì)折線槽進(jìn)行分段分析。針對(duì)鉆井絞車雙折線繩槽，在繩槽與端面平行區(qū)段，正在纏繞的鋼絲繩和相鄰已纏繩是平行關(guān)系，二者理論上沒(méi)有接觸，該區(qū)段內(nèi)，左旋和右旋滾筒選配那種念法的鋼絲繩理論上是沒(méi)有任何關(guān)系的。這種設(shè)計(jì)最大程度減少了鋼絲繩的咬繩現(xiàn)象，提高了鋼絲繩壽命。
在繩槽和法蘭端面相交區(qū)段，正在纏繞的鋼絲繩和相鄰已纏繩是交叉關(guān)系，滾筒旋向和鋼絲繩捻向的選配適合單層纏繞說(shuō)法。綜合分析，整體纏繩應(yīng)按照單層纏繞說(shuō)法進(jìn)行優(yōu)選鋼絲繩。
3.3多層纏繞
鉆井絞車工作時(shí)為多層纏繞，針對(duì)多層纏繞工況，滾筒為左旋（如圖3左側(cè)所示），當(dāng)?shù)谝粚愉摻z繩纏滿時(shí)，對(duì)于第二層鋼絲繩而言，滾簡(jiǎn)為右旋（如圖4所示），依次對(duì)于第三層而言滾筒為左旋……反之亦然。故，第一層、第三層纏繩時(shí)滾筒旋向相同，第二層和第四層纏繩時(shí)滾筒旋向相同。對(duì)左旋滾筒每層進(jìn)行單層纏繞分析，單數(shù)層最優(yōu)選配右同向捻鋼絲繩，雙數(shù)層最優(yōu)選配左同向捻鋼絲繩，右旋滾簡(jiǎn)反之。但鋼絲繩選定后，捻向是固定不變的。因此，綜合考慮不論左旋還是右旋滾筒，針對(duì)多層纏繞時(shí)應(yīng)優(yōu)選交互捻鋼絲繩。
u左旋液黃第二層繳繩變右放滾筒圖4多層纏繞
4鉆井工況中鋼絲繩的纏繞
鉆井作業(yè)工況下，為防止鋼絲繩從滾筒上脫落，當(dāng)游車最低點(diǎn)下放至鉆臺(tái)面時(shí)滾筒第一層需纏三分之一鋼絲繩，此時(shí)懸掛頂驅(qū)或水龍頭后，絞車提升頂驅(qū)或水龍頭使提環(huán)能掛上卡瓦，達(dá)到正常作業(yè)最低點(diǎn)工況，此時(shí)滾筒纏繩量為1層10圈左右，如圖4所示。正常作業(yè)過(guò)程中這1層10圈左右的繩子不釋放，提升和下放鉆具過(guò)程中，參與作業(yè)的鋼絲繩始終處于1層10圈至4層即將纏滿的范圍內(nèi)，即在鉆井作業(yè)中第二層、第三層、第四層鋼絲繩頻繁處于纏繞/釋放過(guò)程。
結(jié)合滾筒旋向與繩捻向的選配分析，綜合考慮鉆井作業(yè)中延長(zhǎng)鋼絲繩壽命，鉆井工況中鋼絲繩的纏繞應(yīng)以第二層、第四層纏繩時(shí)滾筒旋向?yàn)榛A(chǔ)，采用上述說(shuō)法進(jìn)行選配鋼絲繩。
5結(jié)論
根據(jù)筆者上述論證，得出以下觀點(diǎn)：（1）針對(duì)單層纏繞工況：左旋滾筒應(yīng)選配右交互捻鋼絲繩，右旋滾筒應(yīng)選配左交互捻鋼絲繩：（2）針對(duì)多層纏繞工況：不論是左旋滾筒還是右旋滾簡(jiǎn)，應(yīng)優(yōu)選交互捻鋼絲繩：（3）針對(duì)石油鉆井多層纏繞工況：應(yīng)以第二層纏繩時(shí)滾筒旋向?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行優(yōu)選鋼絲繩，即左旋滾筒應(yīng)選配左交互捻鋼絲繩，右旋滾筒應(yīng)選配右交互捻鋼絲繩。
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