專利名稱：安全繩帽以及安全繩帽的保險絲計算方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于石油開采過程中井下鋼絲作業工具，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：
在石油開采過程中應用鋼絲作業，鋼絲的一端與繩帽固定連接，繩帽再與 其它井下作業工具連接。當井下工具遇卡，卡滯力大于鋼絲破斷拉力時，繼續 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，發生落井
事故。目前，現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 錐桿裝入錐套內孔中，通過錐套、錐桿的配合卡緊實現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，通常應用于較粗的鋼絲作業。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。
上述兩種繩帽共同特點是結構簡單、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， 還給后續事故處理作業增加難度。
發明內容
為了克服現有井下鋼絲作業遇卡，鋼絲以及繩帽存在的斷裂點不確定，鋼絲斷裂后發生落井事故，增加事故處理難度的不足，本發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生。
本發明解決其技術問題所采用的技術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，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，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) 選定保險絲應用破斷拉力，保險絲應用破斷拉力應
Tb》T 〉 Tbmin (公式三)
式中T保險絲應用破斷拉力，kg。
本發明的有益效果是，結構簡單、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生，保證生產作業正常進行。
圖l是本發明安全繩帽結構示意圖。
圖中l.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
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
本發明安全繩帽，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，當發生井下工具、儀器落井事故時， 便于打撈作業。
錐桿3外表面縱向有半圓槽，半圓槽的數量通常與鋼絲或鋼絲繩一端的繩 捻數量相等或略多。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的錐形內孔內，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選用黃銅材質制作使用效果會更好。
為了保證保險絲5有效發揮保險作用，根據作業現場所使用的井下作業工 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 行如下設計計算，確定選用保險絲5的應用破斷拉力值。
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，取值范圍大于1; Wj——井下工具總重量，kg;安全系數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，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f取值范圍為0.8 0.9，大多選擇為0.85。 最后，保險絲5應用破斷拉力應滿足公式三的要求。<formula>formula see original document page 7</formula> 式中T——保險絲5應用破斷拉力，kg。 上述公式二中的鋼絲破斷拉力Tg、鋼絲理論重量Wg數值可從相關設計手 冊中査出，如2005年3月由石油工業出版社出版，羅英俊、萬仁溥主編的《采 油技術手冊》。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fj 取為5，保險系數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根據公式三Tb》T〉Tbmin，本實施例選擇保險絲5應用破斷拉力T值為 550 600kg即可。本發明安全繩帽，在現有錐套、錐桿式快接繩帽結構中，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上，根據實驗 數據，設計保險絲最小截面尺寸，滿足保險絲應用破斷拉力T的要求。在現場施工作業時，根據所使用的鋼絲/鋼絲繩規格以及作業工具/儀器重 量，通過公式一、公式二計算出滿足作業要求的保險絲最小破斷拉力Tbmin、破 斷拉力Tb，并根據需要確定應用破斷拉力T，選擇適當的保險絲，達到安全作 業。當上提作業鋼絲遇阻，阻力大于保險絲應用破斷拉力T時，繼續上提鋼絲 將導致保險絲斷裂，然后完整地將鋼絲提取出，避免鋼絲斷裂、落井，有效地 減少作業程序，便于對井下工具/儀器的打撈。本發明安全繩帽即可用于井下鋼絲作業，也可以應用于鋼絲繩作業。
權利要求
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. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求3所述的安全繩帽，其特征是安裝在所述錐套(2)內 的錐桿(3)材質為黃銅。
5. —種權利要求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，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，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)應用破斷拉力應tb》t〉tbmin (公式三) 式中t——保險絲(5)應用破斷拉力，kg。
6. 根據權利要求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fj取值范圍為4 6;保險絲(5)保險系數f取值范圍為0.8 0.9。
7. 根據權利要求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fj取值范圍為5;保險絲(5)保險系數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。為了克服現有井下鋼絲作業遇卡，鋼絲以及繩帽存在的斷裂點不確定，鋼絲斷裂后發生落井事故，增加事故處理難度的不足，本發明包括錐套(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，結構簡單、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生，保證生產作業正常進行。
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 優先權日2008年4月25日
發明者速 胡 申請人:北京華油油氣技術開發有限公司