Шегендеу тізбектері 6 глава

<3 4 567 8 9 >

Бұрғылау барысында қашауға өстік жүктеме турбобұрғы арқылы беріледі, өйткені оны тау жынысын талқандау аспабының дәл үстіне орнатады. Өстік жүктемені қабылдау және беру үшін, турбобұрғы тұрқының төменгі не жоғары бөлігіне орнатылған арнайы тіреумен жабдықталады. Турбобұрғы білігі жоғарғы жиілікпен, жоғарғы өстік жүктемемен жұмыс істейтіндіктен, біліктің центрін теңестіру үшін радиалды мойынтіректермен жабдықталады.

Өстік тіреу ретінде сериялық турбобұрғыларда резинамен металдан жасалатын сырғанау мойынтіректері қолданылады. Стандартты тербелмелі тіреуіш мойынтіректерін өстік тіреу ретінде қолдану керекті нәтиже бермеді. 1960 жылы ВНИИБТ-да (Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники) турбобұрғыларға арнайы көпқатарлы шар тәріздес конструкциялы тіреу жасалынды.

Резинаметалдық мойынтірек бірнеше сатыдан тұрады. Әрбір саты корпусқа бекітілген өкшеден (подпятник) және турбобұрғы білігінде орнатылған дискіден тұрады. Сақиналар турбобұрғы білігін тозудан сақтауға және диск араларын берілген қашықтықта ұстауға арналған. Өкше жоғарғы, яғни дискі жағынан резинамен қапталған, төменгі және ішкі цилиндрлік беттері метал. Өкше тұрқы жуу сұйықтығын өткізуге арналған арналардан тұрады.

Турбобұрғының радиалды резинаметалдық тіреуіші ішкі беті резинамен қапталған тұрқыдан тұрады. Төменгі радиалды тіреуіш ретінде ниппель қолданылады. Ниппелдің резиналық қаптамасы сонымен қатар сальникті тығындауыш қызметін аткарады.

Турбобұрғының резинаметалдық мойынтіректерінің абразивті ортада жұмыс істеу қабілеттілігі бұрынғы Кеңес үкіметінің әртүрлі мұнайлы өлкелерінде 50-150 сағ. аралығын қамтыған. Осы уақытпен турбобұрғы жұмысының жөндеу аралық уақыты анықталады. Турбобұрғының резинаметалдық мойынтіректерінің салыстырмалы ұзақ жұмыс істеу уақыты- жуу сұйықтығындағы қатты ұсақ бөлшектер өкшенің жылтыр бетімен болаттан жасалған табан арасындағы қуысқа түскенде резиналық бетке күштеп батырылуымен түсіндіріледі. Осының салдарынан қатты бөлшектердің болат дискіге күштеп жанасуы резина тығындылығымен анықталады және метал мен резиналық бет аралығындағы меншікті қысымға байланысты емес. Осындай беттердің тозуы абразивті ортадағы екі қабатты беттердің жұмысына қарағанда 4-6 есе аз.

Турбобұрғының өстік өкшелік тірегінің қорабы өстік жүктемені сатыларға бірдей 0.5-1.0 МПа мөлшерінде бөледі. Резинаметалдық тіреудегі үйкеліс коэффициенті сумен жуғанда 0.04-0.10 саздық ерітіндіде – 0.06-0.16-ны құрайды.

Өстік тіреуі - көпсатылы сепараторсыз радиалды-тіреуішті шарикті мойынтірек (6.2 сурет) көрсетілген. Мойынтіректің әрбір сатысы араларында шарик 3 орналасқан сыртқы 1 және ішкі 2 жұмыс сақиналарынан тұрады. Жұмыс сақиналарының арақашықтығы сыртқы 4 және ішкі 5 аралық сақиналар қалыңдығымен анықталады. Мойынтірек үлкен абразивті бөлшектердің түсуінен сальникпен қорғалған. Сеператорсыз мойынтіректер абразивті ортада жұмыс істейтіндіктен олардың жұмыс істеу қабілеттілігіне тіреудің дұрыс орналасуы үлкен ықпал етеді. Өстік жүктеменің мойынтірек сатыларына бөлінуі бастапқы жұмысқа қосылу кезінде іске асады. Өкше тіректер сатылары арасында жүктеменің тең болуы тербелмелі мойынтіректердің ұзағырақ дұрыс жұмыс істеуіне жағдай жасайды.

6.2-сурет. Көпқатарлы өстік тербеліс тірегі

6.3. Бірсекциялы турбобұрғы

Т12М3 типті турбобұрғылардың сериялық шығарылымы 1952 жылы игерілді. Біріншіден осы турбобұрғылардың конструкциясы мұнай және газ ұңғыларын бұрғылаудың техникалық-экономикалық көрсеткіштерін арттыруға арналған талаптарына сәйкес болатын. Бірсекциялы турбобұрғылар диаметрі 240, 212, 195, және 172 мм болып жасалатын.

Т12М3 типті турбобұрғылар 100-120 сатыдан тұратын турбинадан, резинаметалдық өкшелік тіректерден, корпус бөлшектерінен тұрады. 6.3-суретте Т12М3Б-240 типті турбобұрғылардың ең тиімді конструкциясы көрсетілген. Білікте 22 ротор дискілері 13 орнатылған, төменгі тіреу төлкесі 20, төзімді төлке 18 және екі ортаңғы тіреу төлкесінен 14 тұрады. Барлық аталған бөлшектер ротордағы гайкамен 6 тартылған, өздігінен ағытылудан сақтау үшін контргайкамен 4 бекітілген сығушы қалпақ 5 қарастырылған. Гайканың 4 жоғарға бөлігі формасы конустық болып келген және бойлық тіліктерге ие. Қалпақ 5 контргайка әсерінен ішкі конуспен роторлы гайканың 6 тілінген аймағын біліктің бетіне қысып цанго эффектісін тудырады. Осының арқасында роторлық гайка 6 өздігінен ағытылудан сақталады. Төменгі тіреу төлкесі 20 және төзімді төлке 18 білікке 22 қарағанда буатпен (шпонка) 19 бекітіледі. Корпус 3 ішінде статор дискілері 12, ортаңғы тіреулер 15, жинақталған турбобұрғыда ротордың статорға қатысты орнын анықтайтын реттегіш сақина 10, және өкше тіректер 8 орнатылады. Ниппель 21 статор дискілер жүйесін, ортаңғы тіреу және өкшелерді корпуста 3 бекіту үшін арналған. Жоғарғы тіреу қызметін корпусты 3 бұрғылау тізбегімен жалғастыруға арналған аударма бүртігі 1 атқарады. Турбобұрғы білігі 22 төменгі бөлігінде қашауды немесе басқа да аспапты жалғауға арналған аудармамен 23 жалғастырылған.

Ниппельдің 21 цилиндрлік (Т12М3Б-9 және Т12М3Б-6⅝ турбобұрғылары) немесе конустық (Т12М3Б-240, Т12М3Б-8, Т12М3Б-7½ және Т12М3Е-6 ⅝ турбобұрғылары) бұрандасы бар. Конустық бұранданы қолданған кезде турбобұрғы корпусында, бекіткіш бөлшектің ниппельді шетінде 16 бұрандалы реттегіш сақина орнатылады. Тығындаушы сақиналар 11, 17, білік пен ротор аралығындағы бос кеңістікке саздық ерітінді құйылуынан сақтайды.

Т12М3 типті турбобұрғыларда қайнатылған резиналық өкшелерден басқа ауыспалы резиналы ішпегі бар өкшелердің де қолданылуы қарастырылған. Бұл жағдайда турбобұрғы шифрына өлшемнен кейін СР әріптері қойылады. Өлшемі 195 және 172 мм турбобұрғыларда металдан жасалған ступица және пластмассалық ағындық торы бар құрастырмалы турбина қолданылады. Осы кезде турбобұрғы шифрына П әріпін жалғайды.

6.3-сурет. Т12М3Б-240 Турбобұрғысы

1 – аударма; 2 – тұрқы төлкесі; 3 – тұрқы; 4 – контргайка; 5 – қалпақ;

6 – ротор гайкасы; 7 – өкше дискі; 8 – өкше төсемі; 9 – өкше сақинасы; 10, 16 – реттегіш сақина; 11, 17 – тығыздауыш сақина; 12 – статор;

13 – ротор; 14, 20 – сәйкесінше ортаңғы және төменгі тіректер төлкесі; 15 – ортаңғы тірек; 18 – тірек төлкесі; 19 – шпонка; 21 – ниппель;

22 – білік; 23 – білік аудармасы

Т12М3К типті қысқа турбобұрғылар бір секциялы турбобұрғылар негізінде жасалады. Олар едәуір аз (30-60) турбиналық сатыларымен, тіреулерімен ерекшелінеді. Қысқартылған турбобұрғылар көлбеу бұрғылау кезінде ұңғыны бағдарлы бұрғылау үшін қолданады.

6.4. СТ түріндегі секциялы турбобұрғылар

Бұл турбобұрғылар екі және одан да көп өзара дәйекті түрде жалғанған секциялардан тұратын құрылым. Әрқайсысын жеке тұрқыда турбинаның 100 сатысынан жинайды. Турбобұрғыны секциялармен тікелей бұрғылау алаңында қосады. Секциялы турбобұрғылар терең ұңғыларды бұрғылауға арналған, өйткені бірдей жұмыс істейтін турбина сатылары санының артуының арқасында үлкен қуатқа ие болады. Секцияның диаметр өлшемдері бірсекциялы турбобұрғылардың өлшемдеріне сәйкес. Турбобұрғыны секцияларға бөлу кіші диаметрлі (127 және 104.5 мм) үлкен энергетикалық көрсеткіштерге ие турбобұрғыны жасауға мүмкіншілік берді. Турбобұрғыларда секциялар саны төртке дейін жетеді.

Секциялы турбобұрғы құрылысы 6.4-суретте көрсетілген. Секция корпусы өзара конустық бұранда арқылы жалғасқан аудармалармен жабдықталған. Секция біліктері төменгі 8 және жоғарғы 7 жартылай жалғастырғыштардан тұратын конусты-шлицалы жалғастырғыштар көмегімен бекітіледі. Шлицаны ойықсыз конусты жалғастырғыштарда да қолдануға болады.

Секциялы турбобұрғыларда өстік тіреу 12 ортақ, сондықтанда ол төменгі секцияда орналасады. Резинаметалдық тірек мойынтірек құрылысы бірсекциялы турбобұрғылардың мойынтіректер құрылысынан айырмашылығы жоқ.

Секциялы турбобұрғылардың төменгі секциясының конструкциялық ерекшелігі, жоғарғы жағында тұрқы арнайы конустық бұрандасы бар аудармамен, ал біліктің жоғарғы жағы жалғастырғыш жартылай муфтамен жабдықталған. Ротордың статорға қатысты орналасуы турбинамен өстік тіреу араларына орналасқан арнайы сақина 13 арқылы реттеледі.

Статорды секция корпусында статор дискілеріне керекті жүктемені тудыру үшін реттегіш сақина 16 цилиндрлік немесе конустық бұрандасы бар ниппельмен 17 бекітеді.

Турбобұрғыларда ортаңғы және жоғарғы секциялардың өстік тіреулері жоқ, өйткені қосымша бөлек тіреулерді қолдану жалғастырғыш торабының конструкциясының күрделенуіне әкеледі. Жоғарғы секцияларда ротордың статорға қатысты орналасуы статор дискісімен жалғастырғыш аударма арасында орналасқан реттегіш сақинаның 4 биіктігімен анықталады.

Статор жүйесінің ортаңғы және жоғарғы секция корпусына бекітілуі кейбір турбобұрғылардан басқа реттегіш сақина биіктігін таңдаушы конустық бұрандамен іске асады.

6.4-сурет. 3ТС секциялық турбобұрғысы

I, II, III – сәйкесінше жоғарғы, ортаңғы және төменгі секциялар;

1 – аударма; 2 – контргайка; 3, 10, 14 – жоғарғы, ортаңғы және төменгі секциялар тұрқы; 4 – жоғарғы және секциялардың реттегіш сақиналары; 5, 11, 15 – жоғарғы, ортаңғы және төменгі секциялар біліктері; 6, 9 – жоғарға және төменгі жалғамалық аудармалар;

7, 8 – жоғарғы және төменгі жартылай муфталары; 12 – өстік тірек;

13 – төменгі секцияның реттегіш сақинасы;

16 – ниппелдің реттегіш сақинасы; 17 – ниппель

6.5. Шпиндельді турбобұрғылар

Шпиндельді турбобұрғы секциялыға қарағанда бөлек торапқа шығарылған өстік тіреуге ие құрылым. Бұл турбобұрғылар ұңғыны шарошкалы, сонымен қатар гидромониторлық қашаулармен бұрғылауға арналған. Гидромониторлық қашаумен бұрғылау мүмкіншілігі білік пен ниппель арасындағы саңылауда жылжудың азаюымен іске асады. Өйткені шпиндельді турбобұрғыларда өстік тіреу тұйық және турбобұрғының төменгі бөлігінде орналасады.

Шпиндельді турбобұрғылар диаметрі 240, 195, 185, 172 және 164 мм болып жасалады. Диаметрі 195 және 172 мм турбобұрғылар ұңғыны алмазды қашаумен бұрғылауға арналған.

ЗТСШ шпиндельді турбобұрғыларда өстік тіреуге екі немесе үш турбиналық секция жалғанады. Шпиндель құрылғысы 6.5-суретте көрсетілген.

6.5-сурет. Турбобұрғы шпинделі 1, 18 – аудармалар; 2 – төменгі жартымуфта; 3, 15 – реттегіш сақиналар; 4 – контргайка; 5– қалпақ; 6 – гайка; 7, 13 – радиалды тіректер; 8, 12 – тығыздауыш сақиналар; 9 – өкше; 10 – өкше төсемесі; 11 – өстік тірек; 14 – тұрқы; 16 – ниппель; 17 – білік

Шпиндель корпусқа 14, орналасқан біліктен 17 тұрады. Білік екі радиалды тіреумен 7, 13 жабдықталған. Өстік тіреу 11 тірек дискілер жинағынан 9 және резинаметалдық өкшелерден 10 құралған. Шпиндель білігі тығындауыш сақиналармен 8, 12 жабдықталады.

Төлке корпус бұрандасының реттегіш сақинасы ретінде қолданылады. Турбиналық секция шпиндельге аударма 1 және төменгі жартылай жалғастырғыш арқылы жалғанған. Корпуста бөлшектердің бекітілуі ниппель 16 арқылы, ал білікте қалпақ 5 және контргайка 4, гайка 6 арқылы бекітілген. Қашауды жалғау үшін білік төменгі бөлігінде аудармамен 18 жабдықталған.

ЗТСШ-7¼ ТЛ және ЗТСШ-6½̋ ТЛ шпиндельді турбобұрғыларды тура құймалы турбиналармен бірге жасайды. Мұндай турбобұрғылар шифрына ТЛ әріптерін қосады. Қалған ЗТСШ типті турбобұрғылар тура құймалы турбиналармен немесе топырақ қалыпта құйылған қарапайым турбиналармен бірге жеткізіледі.

Турбобұрғыларды бөлшектердің, сонымен қатар жиналмалы бірліктердің, тіпті үлкен секциялардың өзара алмастыру мүмкіншілігі есебінен, қолдану тиімділігін арттыру үшін сериялы турбобұрғылардың сәйкестендірілуі жүргізілді. Негіз ретінде ЗТСШ шпиндельді турбобұрғылары алынды (6.1-кесте). Бұл турбобұрғыларды бірсекциялы, сонымен бірге көпсекциялы түрінде қолдануға болады.

6.1-кесте. Шпиндельді турбобұрғылардың техникалық көрсеткіштері

6.6. Жоғарғы шектік моментті турбиналы

турбобұрғылар

А9К5С, А7Н4С және А6КЗС типті турбобұрғылар терең тік және көлденең ұңғыларды бұрғылауға арналған. Турбобұрғылардың жоғарғы энергетикалық көрсеткіштері ұңғыларды тек қарапайым шарошкамен ғана емес, сонымен қатар гидромониторлы және алмазды қашаулармен де бұрғылауға мүмкіндік береді.

Диаметрі 240, 195 және 164 мм А типті турбобұрғылар Кунгур машинажасау заводында шығарылады. Жоғарғы моментті турбобұрғылар екі секциялы түрде жасалады. Терең емес ұңғыларды бұрғылауда төменгі секцияны жекедара турбобұрғы ретінде қолдануға болады.

Турбобұрғы конструкциясы 6.6-суретте көрсетілген. Жоғарғы моментті турбобұрғылардың ерекшелігі болып оның статор 23 және ротордан 24 тұратын турбиналармен жабдықталуы және олардағы қысым ауысымы тұрақты сұйық шығыны кезінде, тежелу режимінде, бос жүрістен азаюы. Бұл жоғарғы моментті турбобұрғыларда жоғары циркуляциялы турбиналар қолданылуымен түсіндіріледі. Мұндай турбиналарда қысымның тұрақты ауытқуы сұйықтың жартысын турбобұрғыға соқпай құбырсырты кеңістігіне шығаратын өткізгіш қақпақша арқылы іске асады. Нәтижесінде сұйықтың ауыспалы шығыны кезінде турбинаның тұрақты режимде жұмыс жасауына қол жеткізіледі. Турбобұрғының төменгі секциясында турбинаның 110 сатысы, жоғарғы секциясында Э43-50-31/18 типті турбинаның 128 сатысы орнатылады.

Жоғарғы моментті турбобұрғыларда шарлы тіреулер қолданылған. Турбобұрғының төменгі секциясында тербелмелі таған 28 радиалды-тіреуіші орналасқан және сепараторсыз құрылымды, 10-қатарлы шарикті мойынтірек түрінде жасалған. Өстік тіреуді абразивті бөлшектерден сақтау үшін турбобұрғы сальнигінің қызметін атқарушы шеттік жұппен 27 жабдықталған.

6.6-сурет, А7Н4С турбобұрғысы

I, II – сәйкесінше жоғарғы және төменгі секциялар;

1 – тұрқының аудармасы; 2, 17 – контргайка; 3, 18 – қалпақ;

4 – бұранданың реттегіш сақинасы; 5, 19 – ротор гайкасы;

6, 21 – тұрқы; 7, 22 – ортаңғы шар тірек; 8, 23 – статор; 9, 24 – ротор; 10, 26 – білік төлкесі; 11 – турбинаның реттеуіш сақинасы;

12 – жалғағыш аударма; 13 – жоғарғы секцияның білігі;

14, 15 – жоғарғы және төменгі жартылаймуфталар; 16 – тұрқының аудармасы; 20, 25 – корпус төлкесі; 27 – шеттік сальник;

28 – радиалды-тіректік мойынтірек; 29 – тіректік төлке; 30 – тірек;

31 – реттеуіш сақина; 32 – ниппель; 33 – білік; 34 – білік аудармасы

Қазіргі кездегі турбобұрғылар 50-350 сатыдан тұрады. Сыртқы диаметрі 104,5мм-ден 240мм-ге дейін жасалынады. Секциялы турбобұрғылардың ұзындығы (110 сатыдан жоғары) 26м-ге, ал бірсекциялыда 8м-ге жетеді. Турбобұрғылардың қуаты 14 - 220 кВт-ты құрайды. Қысымының өзгеруі 2,7-10 МПа-ға дейін. Барлық турбобұрғылар жұмыс принципі бірдей құрылғыдан тұрады, тек тіректерінің орналысуымен ерекшелінеді.

Турбобұрғы ротордан және статордан тұрады және ротордың айналу жиілігі бір секциялы турбобұрғыларда 800 айн/мин, және көп секциялыда 200 айн/мин жетеді. Ротордың сатылары статордың сатыларының араларында орналасқан және олар қозғалтқыш білігінде кілтектер арқылы орнатылады. Статордың сатылары айналып кетуден статор шетіндегі ниппельді тартудан болатын үйкеліс күшімен ұсталады. Ротордың секциялары бұрандамен және ротор білігіндегі контргайкамен тартылады.

Алдымен барлық секциялар мен тіреулер роторда, білікте жиналады, кейін олар статорға орнатылып, ниппельмен тартылады.

Тіректерінің орналасуына байланысты турбобұрғылардың үш сұлбасы болады (6.7-сурет).

6.7-сурет. Турбобұрғының тіректері

орналасуы бойынша сұлбалары

1–сұлба бірсекциялы турбобұрғыларда кеңінен тараған, онда 1 резинометалды өкшелік орнатылған.

Бұл сұлбаның артықшылығы, өкшелік жуу сұйығы бағанасынан шектік гидравликалық жүктемені қабылдайды.

Кемшілігі – ұзындығы 6м. және одан артық кезінде майысу қауіпі мен өкшелік пен ниппелдің арақашықтығы үлкендігі. Үлкен жүктеме кезінде қосымша үйкеліс моменті пайда болып, бұрау моменті 12-15%-ға азаяды.

ІІ – сұлбада ротор білігінің деформациялы майысуы болмайды, бірақ өкшеліктегі гидравликалық жүктеме турбинадағы қысымның шамасынан аз. Үйкеліс моменті тіректік өкшелікте ұлғаяды.

ІІІ – сұлбада төменгі бөлігінде тербелу мойынтіректерінде тірек орнатылады. Бұл сұлбада тіректі турбобұрғыны бұзбай-ақ ауыстыруға болады.

Турбобұрғылардың негізгі түрлері

Турбобұрғылардың 4 түрі болады

І. Т-12 и ТС түріндегі секциялы турбобұрғылар. С – секциялы турбобұрғылар. Турбобұрғылар бір, екі және үш секциялы болып шығарылады. Гидравликалық турбинаның ең аз саты саны 98, ең көбі 240.

Т12 турбобұрғысының бір секциясының ұзындығы 8 метр, олар аз габаритті - диаметрі 104,5 және 127мм етіп шығарылады.

ІІ. 3 ТСШ түріндегі шиндельді турбобұрғы

Төрт секциялы турбобұрғы, бір секциясы шпиндельдік. 3 секцияның 300-дей сатысы бар, қуаты 225 кВт-қа дейін, жиілігі 500-600 айн/мин, жалпы ұзындығы 25м-ге дейін, ал массасы 3,5 - 6,2 т. ТР2Ш -195 ТО турбобұрғысы да осы түрге жатады.

ІІІ. А түріндегі иінді турбобұрғы. Екі негізгі турбиналар секциясында роторлар мен статорлар саны 200, егер қосымша шпиндельдік секциясы болса, шифрына қосымша Ш әріпі жазылады, мысалға А7Ш.

Кейбір турбобұрғыларда гидротежегіш секциясы болады, онда ГТ әріптері жазылып А7ГТШ деп аталады.

ІV. Арнайы тағайындалған турбобұрғылар. Оларға жататын турбобұрғылар – ТО түріндегі ауытқытушылар, КТД түріндегі тізбекті турбобұрғылар және КД түріндегі тізбекті снарядтар.

Ауытқытушы турбобұрғылар қисық-бағытталған ұңғыларда азимутты өзгертуге немесе көлбеу бұрышты реттеуге арналған.

Турбобұрғыдағы ағын жылдамдығының өстік құраушысын келесі формуламен анықтауға болады:

c_z=Qh/pД_рhx, (6.1)

мұнда: Q – сұйықтық шығыны;

h – турбинаның көлемдік ПӘК-і;

Д_р – турбинаның өтпелі бөлігінің есептік диаметрі, ;