梁傳濤

摘 要：目前鉆井隊使用的絞車，包括氣動絞車、液壓絞車、電動絞車等提升設備，存在一個排繩易松亂的致命缺點，特別在無負載的條件下顯得更為突出，如果卷筒放繩速度較快，而天滑輪另一側(cè)的鋼絲繩因沒有負荷下降速度較慢，卷工作循環(huán)筒上的鋼絲繩就會蓬松、散亂，而在下一個提升重物時，就可能產(chǎn)生重物在某一時刻頓下一段距離的現(xiàn)象，造成極不安全事件的發(fā)生，為此通過研究，設計研制了自動排出繩絞車，徹底解決了繩系易亂，克服了不安全因素。

關(guān)鍵詞：絞車；自動排出繩；安全

一、背景

油田鉆機以及類似油田鉆機使用條件下使用的絞車，包括氣動絞車、液壓絞車、電動絞車等提升設備，大部分都是基本豎直向上出繩，其天滑輪距絞車的高度一般在30-50m，這種工礦下使用的絞車，無一例外的存在一個排繩易松亂的致命缺點，特別在無負載的條件下顯得更為突出，如果卷筒放繩速度較快，而天滑輪另一側(cè)的鋼絲繩因沒有負荷下降速度較慢，卷工作循環(huán)筒上的鋼絲繩就會蓬松、散亂，而在下一個提升重物時，就可能產(chǎn)生重物在某一時刻頓下一段距離的現(xiàn)象，就因為這個缺點，幾乎每年每個油田都要付出昂貴的生命代價。

多少年來，國內(nèi)外不少人士都在這方面進行探索，卻一直沒有找到一個較好的解決方案。

絞車的排繩問題國內(nèi)、外的絞車生產(chǎn)商至今均無成熟方案，氣動絞車、液壓絞車等提升設備目前采用的是輔助性的壓繩機構(gòu)或單純的雙向絲杠結(jié)構(gòu)的排繩機構(gòu)，這些機構(gòu)在有負載和水平出繩的工況下還有些作用，但在無負載、近似豎直向上出繩的工況下，就完全失效了。

另一方面，因為鉆機平臺上的設備較多，而安放絞車的空間有限，這就要求這個機構(gòu)既不能太復雜、龐大，又要能切實地解決存在的問題，這就給問題的解決帶來了相當大的難度。這個問題的解決將會使絞車類產(chǎn)品的使用安全性得到革命性的提升。[1]

二、主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點

2.1要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

（1）絞車的卷筒每轉(zhuǎn)動一圈，該機構(gòu)的排繩裝置必須在卷筒的軸線方向移動一個繩的直徑距離，以盡量保證鋼絲繩在卷筒上的無間隙排列，而且要方便滿足不同繩徑的要求；

（2）絞車放繩（特別空載放繩）時，該機構(gòu)的帶繩裝置的出繩線速度要始終大于卷筒每一層繩的出繩線速度，以保證卷筒上的繩在張緊狀態(tài)下有序釋放，不致產(chǎn)生松漲等現(xiàn)象，以避免卷筒上的繩松亂而在提升時造成事故隱患，還要避免損傷鋼絲繩；

（3）整套機構(gòu)可浮動，以滿足動力源與該機構(gòu)的緊密關(guān)聯(lián)性及隨時變化的不同的出繩角度。因為鉆機的天滑輪的高度不盡相同，絞車在鉆機平臺上的安放位置也不盡相同，再加上卷筒不同層數(shù)的鋼絲繩對出繩角度的影響，而機構(gòu)的浮動又必須滿足動力傳動系統(tǒng)的要求，這就要求必須考慮機構(gòu)的各個部分相互關(guān)聯(lián)性。

（4）鉆井作業(yè)的不間斷性要求機構(gòu)必須方便維護、更換。

2.2具體方案

自動排出繩裝置是一種改善絞車排出繩狀況的機構(gòu)，它以風動絞車的自身動力作為動力來源，通過齒輪減速箱將動力傳給雙向絲杠和棘齒軸。

采用常用的雙向絲杠機構(gòu)來實現(xiàn)鋼絲繩在卷筒軸線方向的有序排列。

采用一個棘齒機構(gòu)，由一個棘齒軸帶動一個帶繩輪鋼絲繩從帶繩輪與壓繩輪之間穿過，在收繩時帶繩輪可以在棘齒軸上自由轉(zhuǎn)動，在出繩時棘齒軸帶動帶繩輪將鋼絲繩強行帶出。

通過傳動配比，使帶繩輪的帶繩線速度大于卷筒最外層繩的出繩線速度，這樣就會使絞車在放繩時，不會因為卷筒轉(zhuǎn)動太快、鋼絲繩的彈性膨脹等因素而使得鋼絲繩在卷筒上蓬松、散亂 。

為了使該裝置在一定范圍內(nèi)，適應不同的出繩角度，在兩側(cè)的支板上設計了兩個以取力軸為中心的圓弧槽，使整個排出繩機構(gòu)可以在一定的范圍內(nèi)前后浮動，以避免出繩角度不合適，使兩軸承受過大的彎曲力，從而影響機構(gòu)的正常工作或造成機構(gòu)零部件的損壞。

為了使該裝置在一定范圍內(nèi)，適應不同的出繩角度，我們在兩側(cè)的支板上設計了兩個以取力軸為中心的圓弧槽，使整個排出繩機構(gòu)可以在一定的范圍內(nèi)前后浮動，以避免出繩角度不合適，使兩軸承受過大的彎曲力，從而影響機構(gòu)的正常工作或造成機構(gòu)零部件的損壞。

三、現(xiàn)場應用

該系統(tǒng)由于采用了巧妙的構(gòu)思，使絞車在放繩（特別是空載放繩）時，能主動將繩強行帶出，避免繩在滾筒上膨松、散亂，并保證繩在滾筒上的有序排列。首先創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益，通過該裝置的使用，井隊相比原有絞車改變了反復繩系纏亂而耽誤生產(chǎn)時效的現(xiàn)狀，大大節(jié)省了鉆井周期；其次具備了良好的社會效益，安全可靠，提高了設備管理和鉆井施工的的安全系數(shù)。是順應當今設備發(fā)展自動化需要的一種改進成果，進一步提高了鉆機系統(tǒng)的可靠性，對鉆井作業(yè)的施工提供了有力的保障。

四、結(jié)論

基于進一步提升設備本質(zhì)化安全水平，提升設備可靠性及鉆井生產(chǎn)效率，提出了該項目，并付諸了實施。針對原有的鉆井排繩各種紊亂問題，可大大提升安全系數(shù)。各大鉆井公司，設備型式基本一致，推廣開來，必將帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1] 馬穎化. 礦用絞車排繩裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].中州煤炭，2016 （1）：98—99.