钻井大绳的切割作业之吨公里计算及API数据现场应用

• •
•
如何提高钻井大绳的使用效率
• 选购较长的大绳以增加滑绳次数。大绳越长，可 滑绳的次数越多，越有利于降低每米大绳的使用 成本。 大绳搬运过程采取正确的吊装、转运方法，防止 与金属部件碰撞，防止激烈冲击。 大绳储存过程注意采取保护措施，防止腐蚀、受 热、雨水淋蚀等。 使用带槽滚筒以改善缠绳效果、减少磨损。 使用正确的卷绳机，保证钢丝绳排绳效果。 限止快绳运行速度，最大不得超过20m/s。
班组建设第三阶段安全技能类课件 之钻井大绳切割作业
油田生产事业部辽东项目组 赵振江

目
录
一 二 三 四
钻井大绳切割的目的
钻井大绳功的计算
钻井大绳的割绳作业 如何提高钻井大绳的使用效率
钻井大绳的切割目的
（一）为什么要滑移切割大绳
大绳在作业过程中受到拉、扭、挤压等应力而做功，导致了大绳磨损和疲劳。 主要又以拉应力做功为主要影响和考虑因素。从死绳头到活绳头之间的所有段 大 绳中，在相同钻井作业情况下以快绳做功最多（因为所有绳段所受拉力相同，但 快绳运动距离最长，因而做功最多）。所以为了安全起见，在大绳做功达到一定 程度后，就需要将做功最多的那一段快绳段缠绕在滚筒上（滑大绳），或将该靠 近活绳头的一定长度的快绳割掉（割大绳）。 滑绳和割绳的主要目的就是不断分散关键磨损点，尽可能使整条大绳的磨损达 到均匀，以避免关键磨损点长期作用于同一位置而造成大绳局部损伤，从而影响 整条大绳的寿命。
• • • • • • • • • Tm=〔PH（H+L）+4H（W +d /2）〕*10-6 其中：Tm=大绳功（ton· km）； H=起下钻时的井深（m）； L=一根钻杆立柱的长度（m）； P=钻杆在泥浆中的单位长度的重量，（包括工具接头，kg/m）； W=游动系统总重量，包括顶驱、游车、大钩、吊卡等，（kg）； d=有效钻铤重量，钻铤浮重减去与钻铤等长的钻杆浮重（kg）； Td=2*（T2 –T1），钻进过程无划眼； Td=3*（T2 –T1），钻进过程每个单根打完划眼一遍； Td=4*（T2 –T1），钻进过程每个单根打完划眼二遍。
钻井大绳的割绳作业
安全系数的计算与修正
因为安全系数的变化很大，表一所给的大 绳累计功参考数据必须予以修正，否则会 对大绳使用寿命和经济性造成大的影响。 修正曲线如图所示： 安全系数的计算方法如下： • 计算快绳拉力F=W÷(A×N) ； 其中：W=钩载，ton； A=缠绳效率； N=大绳绳数。 • 计算安全系数SF=T÷F； 其中：T=大绳抗拉强度，ton； 缠绳效率与游动系统的轴承类型和缠绳数 有关， 可由表二查得。结合校正曲线得出 校正系数，即可获得某一钻机在各种工况 下割绳时的大绳累计功的参考数据。
钻井大绳的割绳作业
（一）大绳累计功API参考数据的应用 滑大绳的目的是尽可能均匀分散钢丝绳系统中的摩擦，使绳系中各关键 摩擦点不断改变位置。但滑绳不会影响滚筒上的特殊拐点，为了避免大 绳上的某一点一直作用在拐点位置，就需要进行割大绳作业。割绳作业 的依据是使在滚筒顶端割掉的钢丝绳恰好达到或尽可能接近使用寿命。 在实际作业过程中，因为受井深、钻具结构、作业工况等各种因素的影 响，大绳的安全系数是一个变量，是随工况变化而随时变化的。为了保 证大绳使用安全、简化维护程序，一般以各种工况时的最小安全系数为 标准。即：
钻井大绳的割绳作业
滑绳长度的确定
• 针对某一确定钻机，滑绳的长度取决于大绳实际累计功。譬如，某70D钻机 在作业难度中等、快绳安全系数为5的情况下，累计做功达3437ton· km时应 该割绳34.7m，那么，当实际大绳累计功达到800ton· km时滑绳长度应该为 8.08m。 滑绳长度必须足够长以避免大绳同一部分两次出现在同一关键摩擦位置。 滑绳长度应该是滚筒整数圏再加上半圈，以改变绳的交叉点，交叉点的磨损 大。 当大绳功达到割绳标准时，累计滑绳长度应该恰好等于API推荐割绳长度。 割绳后，累计功从0开始重新计算，准备下一轮次的滑绳与割绳。
（二）钻井大绳的磨损
大绳在使用过程其磨损主要分为两种： • 贯穿整条大绳的磨损。 • 关键磨损点的磨损。
钻井大绳的割绳目的
关键磨损点主要分为两种： • 钢丝绳与滑轮之间的接触点（取决于井架高度与提升点）。 • 特殊拐点，即滚筒上两圈之间的转换点（取决于滚筒直径与宽度）。
（三）什么时候滑移切割钻井大绳
• 正常钻进或取芯作业过程为计算当班累计功以交班时的钻具悬重计算安全 系数； • 起下钻或下套管作业时以钻具到达井底时的钻具悬重计算安全系数。 • 特殊工况依此类推，求取最小安全系数。 表一为常用钻井大绳割绳时大绳累计功API参考数据,它是金属芯、6*19、强化犁 钢材质的钻井大绳在安全系数为5的情况下割绳前大绳所做累计功的参考数据。
•
• •
一般来说，在下套管前、处理卡钻事故后（或前），都可以考虑滑/割大绳； 也就是在进行重负荷作业前后根据情况考虑是否滑/割大绳。 任何时候发现大绳有断丝、变形，应该考虑尽快滑/割大绳。
根据钻井过程大绳做功计算结果即“吨公里”/“吨英里”来滑/割大绳。
钻井大绳功的计算பைடு நூலகம்
为了分散关键磨损点，现场以大绳所做的功为参考依据。在各种工况条 件下，包括钻进、取芯、打捞、起下钻、下套管等，根据API标准，其 计算公式如下： 1、在井深为H时起下一趟钻大绳所做的功
2、从井深H1钻至井深H2时大绳所做的功
钻井大绳功的计算
3、从井深H1取芯钻进至井深H2时大绳所做的功
• Td=2*（T2 –T1）。
4、下套管时大绳所做的功 • Tm=1/2*〔PH（H+L）+4HW〕*10-6； 其中：Tm=大绳功（ton· km）； • P=单位长度的套管浮重（kg/m）； • H=套管下深（m）； • L=套管单根的平均长度（m）； • W=游动系统总重量，包括顶驱、游车、大钩、吊卡等（kg）。
•
•
• • •
如何提高钻井大绳的使用效率
• 防止钢丝绳绞扭、摩擦、弯曲等。 • 根据作业工况正确的进行滑大绳和割大绳作业，防 止钢丝绳因局部损坏而影响整条大绳的寿命。 • 按API标准使用正确的遮绳圈数，滚筒上缠绳圈数 过多不但会影响钢丝绳的寿命，而且变形后的钢丝 绳不及时割除会损坏滚筒绳槽和外层钢丝绳，进而 造成更大的损伤。 • 在缠绳过程禁止使用金属器械锤击钢丝绳。
钻井大绳安全系数校正曲线 1.6 1.4
校正系数（CF）
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 安全系数(SF) 系列1
钻井大绳的割绳作业
（二）钻井大绳的割绳长度API标准的应用
大绳的割绳长度受到各种因素的影响，譬如： – 在游车运动范围底部和顶部的载荷提升点； – 滚筒上拐点的位置和滚筒尺寸； – 大绳尺寸与质量； – 所采用的安全系数与钢丝绳的工况等。 为了简化现场操作，对于不同高度的井架和各类钻机不同尺寸的滚筒直径， API 推荐割绳长度见表三。 （三）滑绳与割绳 国际通用标准是不推荐滑大绳，而要求每次直接割大绳，因为滑大绳是将大绳 缠绕在滚筒上，当滚筒上的大绳缠绕层数多了后很容易使大绳产生变形，反而 缩短了大绳的使用寿命。 目前国内的做法普遍是每两次割绳之间都进行滑绳作业，滑绳作业的次数取决 于现场实际情况 。