×
26.06.2019
219.017.925f

Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения каната для обслуживания скважин

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002692267
Дата охранного документа
24.06.2019
Аннотация: Изобретение относится к производству канатов, обладающих оптимальными эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими повышенные сроки службы канатов, применяемых для обслуживания скважин буровых установок в нефтяной и газовой промышленности, а также в грузонесущих и тяговых механизмах и машинах, в стационарных и динамических системах. Техническим результатом изобретения является увеличение прочности каната, устойчивости к кручению каната во время эксплуатации, увеличение площади контакта поверхности каната с поверхностью шкивов и барабана, позволяющее повысить его устойчивость к истиранию, снизить износ шкивов и барабана, исключающий дополнительные затраты на новое оборудование. В способе получения каната для обслуживания скважин, включающем формирование каната из прядей, его деформирование до заданного диаметра, канат формируют из трех прядей линейного касания диаметром D1, состоящих из N количества проволок, свитых между собой в канат диаметром D2, пряди выполняют из стальных проволок диаметрами Di количеством (N-1)=6÷35 и количеством слоев проволок в пряди от 1 до 3, свивая их вокруг одной центральной проволоки диаметром D3, при этом наружные проволоки пряди линейного касания укладывают с зазорами 1,8-2,2%, обеспечивая место для пластической деформации проволок и соотношение диаметра каната и пряди каната D2:D1=(2,10-2,12), а также плотную свивку каната без межпрядного зазора, необходимую при обжатии каната с одновременной пластической деформацией наружной поверхности каната, при этом наружную поверхность каната пластически деформируют со степенью обжатия площади поперечного сечения каната 27,4-27,6% до диаметра D4 и повторно обжимают после изготовления каната со степенью обжатия площади поперечного сечения 14,6-16,7% до заданного диаметра D5, обеспечивая соотношение диаметров каната в процессе обжатия D5:D4:D2=(1,27-1,29):(1,08-1,10):1, обжатие каната от первоначального до заданного диаметра составляет 38,0-39,5%. 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к производству канатов, обладающих оптимальными эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими повышенные сроки службы канатов, применяемых для обслуживания скважин буровых установок в нефтяной и газовой промышленности, а так же в грузонесущих и тяговых механизмах и машинах, в стационарных и динамических системах.

Известен способ пластического обжатия каната путем протягивания его через две последовательно расположенные волоки (А.с. СССР №369196, МПК D02J 3/08, опубл. 08.11.1973 г.).

Недостатком известного способа является низкое качество каната за счет высокой неравномерности деформации в поверхностном слое пряди из-за действия на нее больших сил контактного трения в очаге деформации. В результате этого центральные слои сечения повивочных проволок каната движутся несколько быстрее поверхностного слоя пряди, что приводит к большей неравномерности их деформации не только вдоль канала волоки, но и в радиальных направлениях. Кроме того, неравномерность деформации в поверхностном слое пряди увеличивается с увеличением угла волоки. Данный способ применим только для пластической деформации прядей или канатов одинарной свивки.

Известен способ изготовления проволочного каната, включающий свивку элементов в канат, волочение каната и его последующую смотку. При этом обжатие каната осуществляют в неприводных валках в системе калибров "круг - стрельчатый квадрат - круг" (см. Никифоров Б.А. и др. Сб. "Стальные канаты", вып. 8. - Киев: Техника, 1971, с. 75-80).

Недостатком известного способа является низкое качество каната за счет высокой неравномерности деформации в поверхностном слое пряди. Это происходит в результате того, что в стрельчатом калибре максимальное обжатие пряди происходит по ее контактной поверхности в середине калибра, а на краевых участках калибра обжатие пряди практически отсутствует. Это приводит к тому, что в середине калибра за счет действия дополнительных продольных напряжений схема трехстороннего сжатия увеличивается, а на краевых участках калибра возникают продольные растягивающие напряжения, что и создает неравномерность деформации, которая приводит к снижению качественных характеристик готового изделия.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления пластически обжатого проволочного каната, включающий свивку элементов в канат, прокатку каната в системе калибров "круг - круг" в несколько проходов до достижения величины, равной 0,7-0,9 заданной суммарной степени обжатия, причем в первом проходе величину обжатия каната определяют из соотношения ε1=(0,4÷0,6)εсум, где ε1 - обжатие в первой клети; εсум - заданная суммарная степень обжатия, а в каждом последующем проходе величину обжатия выбирают из условия:

где εn - обжатие в n-й клети; n - количество клетей, волочение каната и его последующую смотку (Патент РФ №2223354, МПК D07B 1/06, опубл. 10.02.2004 г.).

Недостатком известного способа является сложность размещения используемого устройства на канатовьющей машине из-за больших габаритов, вызванных наличием нескольких клетей, требуется реконструкция существующего оборудования, а также использование волочения при финишной обработке каната, что вызывает большие силы контактного трения в очаге деформации, что приводит к большей неравномерности деформации в поверхностном слое проволок прядей, в результате чего снижаются прочностные характеристики проволок и каната в целом.

Техническим результатом изобретения является увеличение прочности каната, устойчивости к кручению каната во время эксплуатации, увеличение площади контакта поверхности каната с поверхностью шкивов и барабана, позволяющее повысить его устойчивость к истиранию, снизить износ шкивов и барабана, исключающий дополнительные затраты на новое оборудование.

Технический результат достигается тем, что в способе получения каната для обслуживания скважин, включающий формирование каната из прядей, его деформирование до заданного диаметра, канат формируют из трех прядей линейного касания проволок диаметром D1, состоящих из N количества проволок, свитых между собой в канат диаметром D2, пряди выполняют из стальных проволок диаметрами Di количеством (N-1)=6÷35 и количеством слоев проволок в пряди от 1 до 3, свивая их вокруг одной центральной проволоки диаметром D3, при этом наружные проволоки пряди линейного касания укладывают с зазорами 1,8-2,2%, обеспечивая место для пластической деформации проволок и соотношение диаметра каната и пряди каната D2:D1=(2,10-2,12), а также плотную свивку каната без межпрядного зазора, необходимую при обжатии каната с одновременной пластической деформацией наружной поверхности каната, при этом наружную поверхность каната пластически деформируют со степенью обжатия площади поперечного сечения каната 27,4-27,6% до диаметра D4 и повторно обжимают после изготовления каната со степенью обжатия площади поперечного сечения 14,6-16,7% до заданного диаметра D6, обеспечивая соотношение диаметров каната в процессе обжатия D5:D4:D2=(1,27-1,29):(1,08-1,10):1, обжатие каната от первоначального до заданного диаметра составляет 38,0-39,5%.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

Фиг. 1 - поперечное сечение каната конструкции 3×7(1+6) до и после пластического обжатия.

Фиг. 2 - поперечное сечение каната конструкции 3×7(1+6) до пластического обжатия, из проволок диаметром Di, свитых вокруг центральной проволоки диаметром D3.

Фиг. 3 - поперечное сечение каната конструкции 3×7(1+6) после первой операции пластического обжатия.

Фиг. 4 - поперечное сечение готового каната конструкции 3×7(1+6).

Фиг. 5 - поперечное сечение каната до пластического обжатия конструкции 3×19(1+9+9) с количеством проволок в прядях N=19 и количеством слоев проволок в пряди, равное 2, из 9 проволок диаметрами Di - первого слоя пряди и 9 проволок Di+1 - второго слоя пряди, свитых вокруг центральной проволоки диаметром D3 за одну технологическую операцию.

Фиг. 6 - поперечное сечение каната до пластического обжатия конструкции 3×26(1+5+5/5+10) с количеством проволок в прядях N=26 и количеством слоев проволок в пряди равное 3, из 25 проволок диаметрами: Di - 5 проволок первого слоя пряди, Di+1(м) - 5 проволок второго слоя пряди меньшего диаметра, Di+1/(б) - 5 проволок второго слоя пряди большего диаметра, Di+2 - 10 проволок третьего слоя пряди, свитых вокруг центральной проволоки диаметром D3 за одну технологическую операцию. Позиции на чертежах обозначают: 1 - прядь каната, 2 - канат до обжатия, 3 - проволоки в слое пряди, 4 - центральная проволока пряди, 5 - канат после первой операции пластического обжатия, 6 - готовый канат.

Способ получения каната заключается в следующем.

В способе изготовления канатов для обслуживания скважин изготовлены три пряди диаметром D1 с линейным касанием проволок. Пряди линейного касания выполнены из N=7÷36 стальных проволок диаметрами Di количеством (N-1) с количеством слоев проволок в пряди от 1 до 3, свитых вокруг одной центральной проволоки диаметром D3, при этом наружные проволоки повива укладывают с зазорами 1,8-2,2%, обеспечивая место для пластической деформации проволок. Все пряди изготовлены с одинаковым шагом свивки, с одним направлением свивки. Из прядей изготовлен канат диаметром D2 с одновременной деформацией со степенью обжатия площади поперечного сечения каната 27,4-27,6% до диаметра D4. Повторное обжатие каната до заданного диаметра D5 производят со степенью обжатия площади поперечного сечения каната 14,6-16,7%.

Для определения оптимальной величины обжатия было опробовано несколько вариантов изготовления канатов. Результаты экспериментов приведены в таблице.

Приведенные данные показывают, что заявляемый способ изготовления позволяет получить канат для обслуживания скважин с высокими прочностными характеристиками, устойчивый к кручению и с гладкой поверхностью.

Канаты изготавливают из стальных проволок без покрытия или оцинкованных, плотность цинкового покрытия по группе Ж, с временным сопротивлением разрыву 2160 Н/мм2 по ГОСТ 7372-79 «Проволока стальная канатная. Технические условия» при номинальных их диаметрах от 0,40 до 1,40 мм, с поверхностной плотностью цинка от 40 до 90 г/м2 в зависимости от диаметра проволоки.

Соотношение диаметра каната к диаметру пряди каната составляет D2:D1=(2,10-2,12) и обусловлено плотной свивкой каната без межпрядного зазора, необходимой при обжатии каната с одновременной пластической деформацией наружной поверхности каната, зазор между наружными проволоками пряди линейного касания составляет 1,8-2,2%, необходимый для пластической деформации проволок.

Пластическое обжатие каната от первоначального до заданного диаметра в размере 38,0-39,5% способом прокатки возможно только в два прохода. Пластическое обжатие готового каната до заданного диаметра осуществляют путем двукратного протягивания готового каната через роликовую кассету, установленную в суппорт канатовьющей машины: первый раз - непосредственно в процессе свивки каната со степенью обжатия площади поперечного сечения 27,4-27,6%, второй раз - после изготовления каната со степенью обжатия площади поперечного сечения 14,6-16,7%.

При обжатии каната менее 38,0% прочность каната снижается, в результате чего не обеспечивается требуемое разрывное усилие каната, при этом поверхность каната остается достаточно рельефной, что снижает устойчивость каната к истиранию, а также увеличивает износ шкивов. При обжатии каната более 39,5% размер наружной проволоки в зоне контакта с поверхностью обжимных роликов становится менее половины диаметра, что приводит к ее обрыву.

Пример осуществления способа при изготовлении каната конструкции 3×7(1+6).

Изготовление прядей конструкции 1+6 производили из проволоки по ГОСТ 7372-79. Диаметр пряди 2,95 мм, диаметр составляющих прядь проволок: 1,05 мм - центральная, 0,95 мм в повиве. Направление свивки пряди левое. Изготовление каната производили за одну технологическую операцию. Направление свивки каната правое. Диаметр каната составляет 6,2 мм, шаг свивки 52,94 мм.

Изготовление каната производили правой свивки, с шагом 52,94 мм. Диаметр каната составлял 6,2 мм, площадь поперечного сечения всех проволок в канате составляла 15,36 мм2, расчетное разрывное усилие каната в целом составляло 24,5 кН. Канат изготавливали пластически обжатым. Диаметр каната после двукратного обжатия составил 4,76 мм.

Заявляемый способ получения каната для обслуживания скважин предназначен для уменьшения площади сечения элементов (прядей, проволок) путем их уплотнения с целью увеличения прочности каната без увеличения диаметра, при этом способ позволяет изготовить пластически обжатые канаты круглого сечения для обслуживания скважин и при этом обеспечивает более высокие физико-механические свойства канатов, а именно, высокую прочность за счет большого процента обжатия каната, устойчивость к кручению каната во время эксплуатации, при этом способ позволяет получить максимально гладкую поверхность с целью увеличения площади контакта поверхности каната с поверхностью шкивов и барабана, обеспечивая тем самым большую устойчивость к истиранию, снижая износ шкивов и барабана, низкий расход энергии, простоту заправки канатовьющей машины, без дополнительных затрат на новое оборудование или модернизацию существующего.

Данная конструкция каната позволяет получить более сбалансированный, некрутящийся канат. Пластическое обжатие каната позволяет увеличить площадь поперечного сечения и, соответственно, суммарное разрывное усилие и разрывное усилие каната в целом.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить канаты с повышенными эксплуатационными характеристиками и увеличенным сроком службы.

Способ получения каната для обслуживания скважин, включающий формирование каната из прядей, его деформирование до заданного диаметра, отличающийся тем, что канат формируют из трех прядей линейного касания диаметром D1, состоящих из N количества проволок, свитых между собой в канат диаметром D2, пряди выполняют из стальных проволок диаметрами Di количеством (N-1)=6÷35 и количеством слоев проволок в пряди от 1 до 3, свивая их вокруг одной центральной проволоки диаметром D3, при этом наружные проволоки пряди линейного касания укладывают с зазорами 1,8-2,2%, обеспечивая место для пластической деформации проволок и соотношение диаметра каната и пряди каната D2:D1=(2,10-2,12), а также плотную свивку каната без межпрядного зазора, необходимую при обжатии каната с одновременной пластической деформацией наружной поверхности каната, при этом наружную поверхность каната пластически деформируют со степенью обжатия площади поперечного сечения каната 27,4-27,6% до диаметра D4 и повторно обжимают после изготовления каната со степенью обжатия площади поперечного сечения 14,6-16,7% до заданного диаметра D5, обеспечивая соотношение диаметров каната в процессе обжатия D5:D4:D2=(1,27-1,29):(1,08-1,10):1, обжатие каната от первоначального до заданного диаметра составляет 38,0-39,5%.
Способ получения каната для обслуживания скважин
Способ получения каната для обслуживания скважин
Способ получения каната для обслуживания скважин
Способ получения каната для обслуживания скважин
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-30 of 34 items.
23.08.2018
№218.016.7e71

Сухая строительная смесь для изготовления подстилающих слоев пола и основного штукатурного слоя, ремонта и заделки швов стен и потолков зданий

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к сухим строительным смесям, используемым в промышленном и гражданском строительстве при устройстве стяжек под напольное покрытие, изготовлении напольных плит, штукатурных работах. Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664563
Дата охранного документа: 21.08.2018
26.12.2018
№218.016.aaa5

Способ нанесения алюминиевого покрытия на железный порошок

Изобретение относится к нанесению алюминиевого покрытия на железный порошок. Заполняют емкость смесью, содержащей порошок железа, мелкодисперсный порошок алюминия, активатор алитирования и один компонент из группы, включающей оксид алюминия и оксид кремния, удаляют воздух из емкости, нагревают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675711
Дата охранного документа: 24.12.2018
26.12.2018
№218.016.ab74

Способ производства горячекатаных листов из низколегированной стали класса прочности к60 толщиной до 40 мм

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству на реверсивном толстолистовом стане горячекатаного проката толщиной до 40 мм для магистральных труб. Cпособ включает нагрев непрерывнолитых заготовок, черновую прокатку в раскат промежуточной толщины, его подстуживание, чистовую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675891
Дата охранного документа: 25.12.2018
05.02.2019
№219.016.b723

Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству листового проката из углеродистых сталей, предназначенных для изготовления износостойких деталей в машиностроении, вагоностроении. Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678854
Дата охранного документа: 04.02.2019
14.02.2019
№219.016.b9f0

Способ производства конструкционного проката из низколегированной стали

Изобретение относится к области металлургии. Для получения проката с прочностными характеристиками: σт≥490 МПа, σв≥570 МПа, ударной вязкостью KCU-40 не менее 40 Дж/см, и исключения образования торцевых трещин при изготовлении деталей операцией вырубки способ производства коррозионно-стойкого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679675
Дата охранного документа: 12.02.2019
01.06.2019
№219.017.722a

Способ получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошковой смеси на основе железа, предназначенной для прессования металлургических деталей. Предварительно смешивают углеродсодержащую добавку и смазку на основе стератов меди, никеля, железа или марганца в соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690127
Дата охранного документа: 30.05.2019
01.06.2019
№219.017.725d

Листовой прокат и способ его получения

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционной низколегированной стали, используемой для производства листового проката для сварных конструкций, в частности листового проката толщиной до 40 мм для магистральных газопроводных труб с высокой деформационной способностью, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690076
Дата охранного документа: 30.05.2019
20.06.2019
№219.017.8d37

Способ получения комплексно-легированной порошковой смеси, готовой для формования

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к комплексно-легированной порошковой смеси, готовой для формования изделий. Распыленный порошок железа в течение 20-40 мин предварительно смешивают с распыленным порошком бронзы с размером частиц 30-100 мкм в количестве 0,1-2 мас.%. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692002
Дата охранного документа: 19.06.2019
26.06.2019
№219.017.92d5

Шпунтовая свая

Изобретение относится к гидротехническому и общегражданскому строительству и может быть использовано в морском и речном строительстве портовых сооружений, строительстве набережных и причалов, подпорных стенок при берегоукрепительных работах, а также при дорожном строительстве, сооружении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692385
Дата охранного документа: 24.06.2019
02.10.2019
№219.017.cb26

Шпунтовая стенка

Изобретение относится к гидротехническому и общегражданскому строительству и может быть использовано в морском и речном строительстве портовых сооружений, строительстве набережных и причалов, подпорных стенок при берегоукрепительных работах, а также при дорожном строительстве, сооружении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701265
Дата охранного документа: 25.09.2019
Showing 1-2 of 2 items.
16.05.2020
№220.018.1da1

Канат стальной в полимерной оболочке со светоотражающими наполнителями (варианты)

Изобретение относится к канатному производству, предназначено для использования в мостостроении, судостроении, горнорудной области, а также в обустройстве автодорог и путепроводов. Предлагается канат стальной одинарной свивки, состоящий из оцинкованных проволок либо проволок без покрытия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720971
Дата охранного документа: 15.05.2020
16.06.2023
№223.018.7c9f

Канат стальной восьмипрядный

Данное изобретение относится к канатному производству, применяется в горнодобывающей промышленности в качестве подъемного каната. С помощью настоящего изобретения достигается технический результат, состоящий в получении износоустойчивого каната, имеющего высокую гибкость, меньшие контактные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002740988
Дата охранного документа: 22.01.2021
+ добавить свой РИД