專利名稱:安全繩帽以及安全繩帽的保險絲計算方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于石油開采過程中井下鋼絲作業(yè)工具,尤其是涉及一 種連接固定鋼絲的安全繩帽以及安全繩帽的保險絲計算方法。
背景技術(shù):
在石油開采過程中應(yīng)用鋼絲作業(yè),鋼絲的一端與繩帽固定連接,繩帽再與 其它井下作業(yè)工具連接。當井下工具遇卡,卡滯力大于鋼絲破斷拉力時,繼續(xù) 上提鋼絲,鋼絲將斷裂,鋼絲以及與之相連接的工具就會落入井中,發(fā)生落井
事故。目前,現(xiàn)場使用的繩帽主要有錐形繩帽和彈簧式繩帽。2004年10月27日 公開的中國實用新型專利《快接繩帽》(CN2651418Y),由錐套、錐桿、壓帽組 成,錐桿外表面縱向有若干條半圓槽,鋼絲繩端部的繩捻安裝在半圓槽中,將 錐桿裝入錐套內(nèi)孔中,通過錐套、錐桿的配合卡緊實現(xiàn)鋼絲繩與繩帽的快速連 接;錐形繩帽連接強度一般是鋼絲破斷拉力的100%,能夠較好地保護鋼絲不被 拉斷,通常應(yīng)用于較粗的鋼絲作業(yè)。普通的彈簧式繩帽連接強度一般是鋼絲破 斷拉力的85% 100%,但是不能夠精確控制斷裂值,主要用于2.4mm以下的鋼 絲作業(yè)。
上述兩種繩帽共同特點是結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠,可適用于不同尺寸的鋼絲、 鋼絲繩連接,但是一旦發(fā)生井下遇卡事故,則鋼絲、鋼絲繩不能及時在繩帽處 被拉斷解脫,通常會在地面拉斷鋼絲,造成鋼絲落井事故,不但損失了鋼絲, 還給后續(xù)事故處理作業(yè)增加難度。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有井下鋼絲作業(yè)遇卡,鋼絲以及繩帽存在的斷裂點不確定,鋼絲斷裂后發(fā)生落井事故,增加事故處理難度的不足,本發(fā)明提供一種安全繩帽, 該安全繩帽能夠有效避免鋼絲落井事故的發(fā)生。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是安全繩帽包括錐套、錐桿, 錐桿外表面縱向有半圓槽,錐桿安裝在錐套錐形內(nèi)孔中,保險絲上、下兩端部 截面積大于中間部位的截面積;保險絲的一端與錐套的下端固定連接,保險絲 的另一端與外筒固定連接。保險絲與錐套下端由銷釘I連接,保險絲與外筒由 銷釘II固定連接。
安全繩帽的保險絲計算方法步驟如下
(1) 計算保險絲最小破斷拉力,計算公式為
Tbmin = fjWj (公式一) 式中Tbmin^保險絲的最小破斷拉力,kg;
fj——安全系數(shù),取值范圍大于1; Wj——井下工具總重量,kg;
(2) 計算保險絲破斷拉力,計算公式為
Tb = fTg—Wg'L (公式二) 式中Tb——保險絲破斷拉力,kg;
f——保險系數(shù),取值范圍小于l; Tg——鋼絲破斷拉力,kg;
Wg——鋼絲理論重量,kg/1000m; L——井下鋼絲長度。
(3) 選定保險絲應(yīng)用破斷拉力,保險絲應(yīng)用破斷拉力應(yīng)
Tb》T 〉 Tbmin (公式三)
式中T保險絲應(yīng)用破斷拉力,kg。
本發(fā)明的有益效果是,結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,能夠準確確定保險裝置的破斷拉力值,有效避免斷裂鋼絲落井事故的發(fā)生,保證生產(chǎn)作業(yè)正常進行。
圖l是本發(fā)明安全繩帽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).外筒,2.錐套,3.錐桿,4.銷釘I , 5.保險絲,6.銷釘n, 7.打撈頸。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明安全繩帽,包括外筒l、錐套2、錐桿3,錐桿3安裝在錐套2錐形 內(nèi)孔中;保險絲5的上、下兩端部截面積大于中間部位的截面積,為啞鈴形; 保險絲5的一端與錐套2的下端固定連接,另一端與外筒1固定連接。如圖1 所示,保險絲5上端與錐套2下端的連接,由銷釘I 4安裝在相應(yīng)的徑向銷釘 孔中固定連接;保險絲5下端與外筒1的連接,由銷釘I16安裝在相應(yīng)的徑向 銷釘孔中固定連接。
外筒1的下端部有連接螺紋,可以與井下工具、儀器相連接;外筒l外表 面有打撈頸7,打撈頸7為標準打撈頸,當發(fā)生井下工具、儀器落井事故時, 便于打撈作業(yè)。
錐桿3外表面縱向有半圓槽,半圓槽的數(shù)量通常與鋼絲或鋼絲繩一端的繩 捻數(shù)量相等或略多。鋼絲或鋼絲繩一端的繩捻纏繞安裝在半圓槽中,錐桿3安 裝在錐套2的錐形內(nèi)孔內(nèi),鋼絲或鋼絲繩的另一端從錐套2上端的通孔中穿出, 錐桿3在錐套2內(nèi)卡緊,由于錐度小于摩擦角,因此鋼絲或鋼絲繩被自鎖。錐 桿3選用黃銅材質(zhì)制作使用效果會更好。
為了保證保險絲5有效發(fā)揮保險作用,根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場所使用的井下作業(yè)工 具、儀器的重量,使用的鋼絲或鋼絲繩的尺寸和長度實際,需要對保險絲5進 行如下設(shè)計計算,確定選用保險絲5的應(yīng)用破斷拉力值。
首先,計算保險絲5最小破斷拉力,計算公式為<formula>formula see original document page 7</formula> 式中Tbmin——保險絲5的最小破斷拉力,kg; fj——安全系數(shù),取值范圍大于1; Wj——井下工具總重量,kg;安全系數(shù)fj取值范圍為4 6,通常選擇為5。 然后,計算保險絲5破斷拉力,計算公式為<formula>formula see original document page 7</formula> 式中Tb——保險絲(5)破斷拉力,kg; f——保險系數(shù),取值范圍小于1; Tg——鋼絲破斷拉力,kg;Wg——鋼絲理論重量,kg/km; L——井下鋼絲長度。 保險系數(shù)f取值范圍為0.8 0.9,大多選擇為0.85。 最后,保險絲5應(yīng)用破斷拉力應(yīng)滿足公式三的要求。<formula>formula see original document page 7</formula> 式中T——保險絲5應(yīng)用破斷拉力,kg。 上述公式二中的鋼絲破斷拉力Tg、鋼絲理論重量Wg數(shù)值可從相關(guān)設(shè)計手 冊中査出,如2005年3月由石油工業(yè)出版社出版,羅英俊、萬仁溥主編的《采 油技術(shù)手冊》。實施例,2.8mmAPI9A鋼絲,破斷拉力Tg=959kg,鋼絲理論重量Wg= 46.6kg/km,井下鋼絲長度L二4km,井下工具總重量Wj =85kg,安全系數(shù)fj 取為5,保險系數(shù)f取值0.85,計算如下保險絲5最小破斷拉力為<formula>formula see original document page 7</formula>計算保險絲5破斷拉力為Tb = fTg—Wg.L=0.85x959—46.6x4=628.75 kg根據(jù)公式三Tb》T〉Tbmin,本實施例選擇保險絲5應(yīng)用破斷拉力T值為 550 600kg即可。本發(fā)明安全繩帽,在現(xiàn)有錐套、錐桿式快接繩帽結(jié)構(gòu)中,增加了保險絲裝 置。該保險絲采用均值金屬材料制造,在進行破斷拉力實驗基礎(chǔ)上,根據(jù)實驗 數(shù)據(jù),設(shè)計保險絲最小截面尺寸,滿足保險絲應(yīng)用破斷拉力T的要求。在現(xiàn)場施工作業(yè)時,根據(jù)所使用的鋼絲/鋼絲繩規(guī)格以及作業(yè)工具/儀器重 量,通過公式一、公式二計算出滿足作業(yè)要求的保險絲最小破斷拉力Tbmin、破 斷拉力Tb,并根據(jù)需要確定應(yīng)用破斷拉力T,選擇適當?shù)谋kU絲,達到安全作 業(yè)。當上提作業(yè)鋼絲遇阻,阻力大于保險絲應(yīng)用破斷拉力T時,繼續(xù)上提鋼絲 將導(dǎo)致保險絲斷裂,然后完整地將鋼絲提取出,避免鋼絲斷裂、落井,有效地 減少作業(yè)程序,便于對井下工具/儀器的打撈。本發(fā)明安全繩帽即可用于井下鋼絲作業(yè),也可以應(yīng)用于鋼絲繩作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種安全繩帽,包括錐套、錐桿,錐桿外表面縱向有半圓槽,錐桿安裝在錐套的錐形內(nèi)孔中,其特征是保險絲(5)上、下兩端部截面積大于中間部位的截面積;保險絲(5)的一端與錐套(2)的下端固定連接,保險絲(5)的另一端與外筒(1)固定連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全繩帽,其特征是所述保險絲(5)與錐套 (2)下端由銷釘I (4)連接,所述保險絲(5)與外筒(1)由銷釘II (6)固定連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全繩帽,其特征是所述外筒(1)的下端部 有連接螺紋,外筒(1)外表面有打撈頸(7)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的安全繩帽,其特征是安裝在所述錐套(2)內(nèi) 的錐桿(3)材質(zhì)為黃銅。
5. —種權(quán)利要求1所述安全繩帽的保險絲計算方法,步驟如下所述保險絲(5)最小破斷拉力計算公式為Tbmin = fjWj (公式一) 式中Tbmin^保險絲(5)的最小破斷拉力,kg; fj——安全系數(shù),取值范圍大于1; Wj——井下工具總重量,kg; 所述保險絲(5)破斷拉力計算公式為Tb = fTg_Wg'L (公式二)式中Tb^保險絲(5)破斷拉力,kg; f——保險系數(shù),取值范圍小于l; Tg——鋼絲破斷拉力,kg;Wg——鋼絲理論重量,kg/1000m; L——井下鋼絲長度。 所述保險絲(5)應(yīng)用破斷拉力應(yīng)tb》t〉tbmin (公式三) 式中t——保險絲(5)應(yīng)用破斷拉力,kg。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述安全繩帽的保險絲計算方法,其特征是所述保險 絲(5)安全系數(shù)fj取值范圍為4 6;保險絲(5)保險系數(shù)f取值范圍為0.8 0.9。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述安全繩帽的保險絲計算方法,其特征是所述保險絲(5)安全系數(shù)fj取值范圍為5;保險絲(5)保險系數(shù)f取值范圍通常為0.85。
全文摘要
一種安全繩帽以及安全繩帽的保險絲計算方法。為了克服現(xiàn)有井下鋼絲作業(yè)遇卡,鋼絲以及繩帽存在的斷裂點不確定,鋼絲斷裂后發(fā)生落井事故,增加事故處理難度的不足,本發(fā)明包括錐套(2)、錐桿(3),保險絲(5)上、下兩端部截面積大于中間部位的截面積;保險絲(5)的一端與錐套(2)的下端固定連接,另一端與外筒(1)固定連接;保險絲(5)與錐套(2)下端由銷釘I(4)連接,保險絲(5)與外筒(1)由銷釘II(6)固定連接;外筒(1)的下端部有連接螺紋,外筒(1)外表面有打撈頸(7)。其有益效果是,結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,能夠準確確定保險裝置的破斷拉力值,有效避免斷裂鋼絲落井事故的發(fā)生,保證生產(chǎn)作業(yè)正常進行。
文檔編號E21B19/12GK101566051SQ20081010496
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者速 胡 申請人:北京華油油氣技術(shù)開發(fā)有限公司