Талевая система буровой установки работает в режиме тяжелых циклических перегрузок. При спускоподъемных операциях (СПО), бурении ротором или забойным двигателем талевый канат непрерывно огибает шкивы кронблока и талевого блока, воспринимая растягивающее усилие от веса многокилометровой бурильной или обсадной колонны.

В нефтегазовых бассейнах Мангистау, Атырау, Актобе, Кызылорды и на глубоких гидрогеологических скважинах Алматинской области вес бурового инструмента в сборе нередко достигает 120–350 тонн. Использование обычного грузоподъемного троса общего назначения здесь недопустимо: рядовой канат сплющивается на гладких барабанах лебедок и расслаивается от динамических знакопеременных перегибов уже на первых сотнях метров проходки.

Конструкции талевых канатов по ГОСТ 16853-88: ЛК-РО против ТЛК-О

Стандартом для бурения глубоких нефтяных, газовых и разведочных скважин в Республике Казахстан выступает канат стальной талевый по ГОСТ 16853-88. По структуре свивки прядей промышленность выпускает два ключевых типа каната:

  • Тип ЛК-РО (конструкция 6х31(1+6+6/6+12)+7х7(1+6)) — шестипрядный канат с линейным касанием проволок в прядях разного диаметра. В наружном слое чередуются толстые и тонкие проволоки, что дает идеальный баланс между стойкостью к абразивному истиранию о реборды шкивов и высокой гибкостью при многократных перегибах. Это основной тип каната для глубокого эксплуатационного бурения.
  • Тип ТЛК-О (конструкция 6х25(1+6; 6+12)+7х7(1+6)) — канат с комбинированным точечно-линейным касанием проволок. Обладает повышенной жесткостью и сопротивлением контактному раздавливанию при многослойной навивке на барабан лебедки, но уступает ЛК-РО по усталостной выносливости на высокоскоростных блоках.

Если вы подбираете тросы для общестроительных грузоподъемных кранов или вспомогательных лебедок, рекомендуем ознакомиться со статьей о том, как выбрать оцинкованный канат и расшифровать маркировку.

Выбор сердечника: металлический сердечник (МС) или органический (ОС)

Талевый канат испытывает не только осевое растяжение, но и радиальное сжатие между витками на барабане буровой лебедки при натяжении струны в 15–35 тонн. Поведение сердечника определяет стабильность геометрии всего троса:

  • Металлический сердечник (МС) — представляет собой независимый семипрядный канат (7х7). МС увеличивает суммарное разрывное усилие каната на 12–15%, препятствует радиальному сплющиванию внешних прядей во втором и третьем слоях намотки на барабан и выдерживает нагрев от фрикционных тормозов. Для скважин глубиной более 1500–2000 м применяется исключительно исполнение с сердечником МС.
  • Органический сердечник (ОС) — из натурального сизаля или полипропилена. Служит резервуаром для смазки и придает канату повышенную мягкость, однако при высоких нагрузках сминается, приводя к западанию соседних прядей и ускоренному перетиранию проволок изнутри. Применяется только на легких установках КРС и неглубоком гидрогеологическом бурении.

Технические параметры талевых канатов ГОСТ 16853-88

Ниже приведены справочные характеристики наиболее востребованных диаметров талевых канатов конструкции ЛК-РО с металлическим сердечником (маркировочная группа 1770 Н/мм² и 1960 Н/мм²):

Диаметр каната, ммКонструкция канатаТип сердечникаОриентировочная масса 1000 м, кгРазрывное усилие (1770 Н/мм²), кНРазрывное усилие (1960 Н/мм²), кН
25.06х31 + МСМеталлический (7х7)2630438.0485.0
28.06х31 + МСМеталлический (7х7)3300549.0608.0
32.06х31 + МСМеталлический (7х7)4310717.0794.0
35.06х31 + МСМеталлический (7х7)5150857.0949.0
38.06х31 + МСМеталлический (7х7)60701010.01120.0

Расчет наработки талевого каната в тонно-километрах (т·км)

Срок службы талевого каната на буровой установке измеряется не сутками, а объемом совершенной механической работы — тонно-километрами (т·км). Наработка учитывает массу поднимаемого груза и пройденное расстояние при каждом цикле СПО.

Формула расчета работы при одном цикле спуска и подъема бурильной колонны:

A = (L · (M_кол + 0.5 · M_бур) + L · M_тб) / 1000, где:

  • L — глубина скважины (длина спущенной колонны), км;
  • M_кол — масса одного метра бурильной трубы с замком, т/км;
  • M_бур — масса компоновки низа бурильной колонны (КНБК: УБТ, винтовой забойный двигатель, долото), т;
  • M_тб — масса подвижной части талевой системы (талевый блок, крюкоблок, вертлюг, штропы, элеватор), т.

Нормативная наработка каната до полной замены зависит от высоты вышки и диаметра барабана, составляя в среднем от 18 000 до 35 000 т·км для канатов диаметром 28–35 мм.

Регламент циклической перетяжки и обрубки каната

Канат изнашивается неравномерно: максимальные усталостные перегибы приходятся на точки контакта с роликами кронблока при подъеме свечи и в зоне набегания на реборду барабана лебедки. Чтобы распределить износ по всей длине и предотвратить внезапный обрыв, на буровых применяют регламент плановой перетяжки и отрубки (Slip and Cut Program):

  1. Запас каната на катушке — на вспомогательную катушку (катушку запаса) наматывают от 800 до 1500 метров каната при рабочей длине оснастки 300–450 метров.
  2. Критерий перепуска — каждые 800–1500 т·км наработки (в зависимости от емкости барабана) канат со стороны мертвого конца перепускают на 6–15 метров. Это смещает критические точки перегиба на новые участки.
  3. Периодическая отрубка — после нескольких перепусков отработанный участок со стороны ведущего барабана отрубают гидравлическим тросорубом и заново закрепляют в клиновом кармане барабана.

Перед приемкой партии тросов на объект обязательно ознакомьтесь с правилами проверки сопроводительной документации в статье приемка металлопроката на объекте: чек-лист для проверки. А регламент выбраковки при критическом износе подробно разобран в материале браковка стальных канатов и тросов: нормы списания и обрывы.

Типичные ошибки при монтаже и эксплуатации талевых канатов

  • Запасовка каната без раскрутки заводской бухты — сброс витков через щеку деревянного барабана приводит к образованию петель («жучков») и заломов, которые невозможно выправить. Раскрутку производят только вращением барабана на домкратах.
  • Несоответствие профиля ручьев шкивов — если ручей кронблока изношен и заужен, новый канат заклинивает в канавке, что вызывает преждевременное истирание боковых проволок за 1–2 смены.
  • Пренебрежение канатной смазкой — работа каната «всухую» при бурении на растворах с солями или сероводородом ускоряет коррозионную усталость проволок внутреннего слоя в 3–4 раза. Смазку Торсиол-35 или БОЗ-1 наносят регулярно специальными лубрикаторами.

Часто задаваемые вопросы

Чем талевый канат по ГОСТ 16853-88 отличается от кранового каната по ГОСТ 2688-80?

Канат по ГОСТ 2688-80 имеет простую конструкцию 6х19 с органическим сердечником и тонкими проволоками, рассчитанными на работу по блокам небольшого диаметра. Талевый канат ГОСТ 16853-88 конструкции ЛК-РО имеет 31 проволоку в пряди разного диаметра, особо плотную свивку, цельнометаллический сердечник повышенной прочности и специальную заводскую пропитку, рассчитанную на тяжелые ударные нагрузки и высокие скорости навивки буровых лебедок.

Какое направление свивки талевого каната выбрать: правое (Z) или левое (S)?

Направление свивки выбирают в зависимости от направления навивки каната на барабан лебедки. При гладком барабане с навивкой каната слева направо применяют канат правой свивки (Z). При нарезке канавок лебедки типа Lebus направление свивки каната строго регламентируется паспортом буровой установки для предотвращения соскакивания витков из ручьев.

Какой запас прочности закладывается для талевого каната при спуске обсадных колонн?

Согласно «Правилам обеспечения промышленной безопасности для опасных производственных объектов нефтяной и газовой промышленности Республики Казахстан», коэффициент запаса прочности талевого каната при спуске тяжелых обсадных колонн должен составлять не менее 2.0 (с учетом статического веса колонны в растворе). При обычном эксплуатационном бурении и СПО запас прочности должен быть не ниже 3.0.

В каких бухтах поставляется талевый канат и как организовать доставку в Казахстане?

Талевые канаты поставляются на усиленных деревянных барабанах (№18–26) цельными отрезками от 800 до 2000 метров. Масса одного барабана составляет от 3 до 12 тонн. Компания АТЛАНТ Snab City организует прямые поставки сертифицированных талевых канатов со склада в Алматы и транзитными вагонами/тралами на буровые площадки по всему Казахстану с предоставлением заводских паспортов качества и актов испытаний на разрыв.

Вывод

Надежность талевого каната ГОСТ 16853-88 — залог безаварийной проводки скважины и безопасности всей буровой бригады. Использование конструкции ЛК-РО с металлическим сердечником МС, точный учет наработки в тонно-километрах и своевременный регламент перепуска позволяют выработать полный ресурс каната без риска внезапного обрыва.

Компания АТЛАНТ Snab City поставляет оригинальные талевые канаты ведущих метизных заводов с заводской гарантией, паспортами качества и оперативной отгрузкой со склада в Алматы в любой регион Казахстана.