栗國浩

（中海油田服務股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津300452） ①

HXJ180DB型鉆修機貓頭繩導向器結構改進

栗國浩

（中海油田服務股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津300452）①

分析了HXJ180DB型鉆修機的貓頭繩導向器存在的結構問題和安全隱患。改進了該裝置的滑輪結構，輪架和支座之間采用銷軸連接。現(xiàn)場使用表明：改進后的貓頭繩導向器避免了鋼絲繩早期失效，安全可靠，大幅度減少了維護工作量和費用。

鉆修機；貓頭；鋼絲繩；導向器

貓頭繩導向器用于引導鋼絲繩，把貓頭的拉力按預定方位傳遞給手動大鉗，便于進行管柱上扣、卸扣作業(yè)。由于距離井口的工作人員較近，貓頭繩導向器的安全性和可靠性非常重要。HXJ180DB型鉆修機的貓頭繩導向器存在設計缺陷，導致鋼絲繩早期失效，需頻繁更換，影響鉆進速度，且費用高；還發(fā)生鋼絲繩跳槽現(xiàn)象，安全性差。本文改進了該裝置的結構，消除了安全隱患，且維護方便、節(jié)省費用。

1 貓頭及貓頭繩導向器安裝位置［1］

HXJ180DB型鉆修機設計有2套貓頭，一套用于上扣，另一套用于卸扣，在井架上的安裝位置如圖1。貓頭是以液缸為動力，最大拉力為100kN。貓頭繩導向器用于將貓頭繩（鋼絲繩）的垂直拉力變?yōu)樗嚼Γ摿瓌邮謩哟筱Q旋轉，實現(xiàn)上扣或卸扣作業(yè)。液缸與支座連接，安裝在井架上。貓頭繩通過專用扣與液缸活塞桿連接。

圖1 HXJ180DB型鉆修機貓頭及貓頭繩導向器安裝示意

2 原有貓頭繩導向器

2.1 結構

原有貓頭繩導向器由輪架、滑輪、固定支座等組成，如圖2。輪架和固定支座焊接成一體結構，固定支座分布在井口兩側，并與鉆臺承重梁焊接在一起。

圖2 原有貓頭繩導向器結構

2.2 存在問題

1） 滑輪直徑過小 滑輪的直徑小于貓頭繩（鋼絲繩）的允許最小彎曲半徑。貓頭繩在使用中容易產(chǎn)生朔性變形及斷絲缺陷。根據(jù)安全標準，需提前更換貓頭繩。

2） 貓頭繩導向器角度固定 在受力情況下，貓頭繩導向器不能在水平面上隨貓頭繩而動，導致貓頭繩跳槽，使貓頭繩斷絲、變形，甚至發(fā)生事故，造成人員傷亡、財產(chǎn)損失。

3） 固定支座過高 在鉆井過程中需要配管，有時需要手動大鉗緊靠轉盤進行上扣、卸扣作業(yè)。由于固定支座過高，使手動大鉗受到向上的拉力，在上扣、卸扣過程中損壞大鉗牙板、磨損管柱的接箍；在卸扣過程中不能有效松扣，在上扣過程中達不到理想扭矩。

3 改進設計

3.1 結構［2－5］

改進后的貓頭繩導向器結構如圖3。輪架和固定支座由原來的焊接一體結構改為銷軸連接，使滑輪能夠隨貓頭繩移動，保證貓頭繩不會跳槽、過度磨損。在銷軸上套裝由鎳銅合金ZCuAl19Mn2加工成的軸套，減少了摩擦，提高了銷軸的使用壽命，增大了滑輪直徑，減少了鋼絲繩的彎曲應力。在滑輪軸上設計有油杯，確?；啙櫥己?。輪架采用整體焊接后進行調(diào)質(zhì)處理，消除應力的同時提高了整體的力學性能。整體高度符合現(xiàn)場操作要求。

圖3 改進后貓頭繩導向器結構

3.2 特點

1） 貓頭導向輪在水平面內(nèi)可以360°旋轉。由于在上、卸扣的過程中手動大鉗要做旋轉運動，如果貓頭導向輪不能夠隨大鉗旋轉，這樣貓頭繩就會與滑輪產(chǎn)生夾角，使得貓頭繩不能與滑輪槽良好接觸，甚至出現(xiàn)貓頭繩跳槽現(xiàn)象，導致貓頭繩早期損壞，引發(fā)安全事故。輪架和支座之間采用銷軸連接，使貓頭導向輪能隨貓頭繩而轉動，避免發(fā)生安全事故。

2） 在銷軸上套裝耐磨套。貓頭導向輪在受力情況下轉動會產(chǎn)生很大的摩擦力，對銷軸的磨損相當嚴重。此設計中采用了耐磨性能良好、強度高的鎳銅合金ZCuAl19Mn2作為耐磨襯套，有效地延長銷軸的使用壽命，同時減少了摩擦阻力。

3） 滑輪潤滑良好。在滑輪軸中心設計潤滑油道，軸端安裝油杯，便于保養(yǎng)。

4） 設計貓頭繩防跳桿。在滑輪架底部設計貓頭繩防跳桿，無論是誤操作還是其他不可預知的情況出現(xiàn)，不會出現(xiàn)貓頭繩跳槽現(xiàn)象，減少了安全隱患。

5） 結構簡單、維護方便?；嗇S的固定采用彈性卡簧，輪架的固定采用高強度六方螺母，容易更換滑輪和輪架，降低勞動強度，并提高工作效率。

4 強度校核

選用材料的力學性能［6］如表1。根據(jù)Spec－STSP－101規(guī)范校核輪架、固定支座、銷軸的強度，安全系數(shù)＞2，符合規(guī)范要求。

表1 主要部件材料的力學性能 MPa

5 安裝使用

改進的貓頭繩導向器已在現(xiàn)場使用，如圖4。蓬萊油田5個平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表2，每年節(jié)約￥8萬元維護費用。減少了維護時間，為鉆井作業(yè)的連續(xù)性提供了有力的保障。據(jù)現(xiàn)場使用人員反饋，改進的貓頭繩導向器使用安全可靠、維護保養(yǎng)簡單。

圖4 改進的貓頭繩導向器使用現(xiàn)場

表2 貓頭繩導向器更換前后貓頭繩費用統(tǒng)計

6 結語

改進的貓頭繩導向器已經(jīng)在蓬萊油田投入使用，大幅度提高了貓頭繩的使用壽命，減少了停產(chǎn)時間，排除了安全隱患，為現(xiàn)場人員的安全及順利生產(chǎn)提供了有力的保障。

［1］ 四川宏華石油設備有限公司.鉆機用戶手冊［K］.2008.

［2］ GB 8918—2006，重要用途鋼絲繩［S］.

［3］ GB／T1176—1987，鑄造銅合金技術條件［S］.

［4］ GB 5972—1986，起重機械用鋼絲繩檢驗和報廢實用規(guī)范［S］.

［5］ ISO 3154 1988（E），Stranded wire rope for mine hoisting［S］.

［6］ 成大先.機械設計手冊［K］.5版.北京：化學工業(yè)出版社，2007.

Modification of HXJ180DB DCWR Cathead Wire Line Guide Device

LI Guo－h(huán)ao
（Production Optimization Department，China Oilfield Services Co.，Ltd.，Tianjin300452，China）

The disadvantages of HXJ180DB cathead wire line guide and hidden dangers were analyzed.The pulley structure of the cathead wire line guide was modified.The rack and the support were pin－connected.Site application proved that the modified cathead wire line guide eliminated early－failure of the wire line and it was safe and reliable.Application of it reduced maintenance workload and cost greatly.

drilling completion workover rig；cathead；wire line；guides

1001－3482（2012）04－0083－03

TE952

B

2011－08－18

栗國浩（1976－），男，甘肅慶陽人，工程師，2000年畢業(yè)于中國石油大學（華東）機械制造專業(yè)，現(xiàn)從事鉆井設備管理工作，E－mail：leegh＿007＠163.com。