Шегендеу тізбектері 8 глава

Электркабельдің секцияларын монтаждау үшін ЭБШ типті жуу каналы біршама кеңейтілген бұрғылау құбырлары қолданылады. Олардың ұштары сыртына отырғызылып орындалған, диаметрлері 140 және 114 мм болады. Құбырларды Д және Е беріктік тобына жататын болаттардан жасайды. Жұмыс жасау кезінде тығыздығы жеткіліксіз жалғамаларда тесілулер, түйіспелердің үзіліп сыну жағдайлары болуы мүмкін.

Электрбұрғымен бұрғылайтын қондырғыларда қосымша электржабдықтар қарастырылады: жоғары кернеуді үйлестіретін қондырғы, трансформатор, электрбұрғыны басқаратын станция. Бұрғышының басқару орнында қосымша амперметр, вольтметр сияқты электрбұрғының жүктелуін бақылайтын және оны іске қосу үшін басылатын кілт, автоматты жұмыс істеуін реттегіш басқару тетіктері орнатылады.

Түптік қозғалтқыштарға тән барлық артықшылықтарымен қатар электрбұрғылар гидравликалық түптік қозғалтқыштарға қарағанда да келесідей артықшылықтарымен ерекшеленеді:

- электрбұрғының жұмыс режимі жуу сұйығының беріліс мөлшеріне тәуелді емес, сұйықтың берілу мөлшерін шламды толық тазалауға жетерлік шамада беруге болады;

- электрбұрғының жұмыс режимі циркуляциялық жуу сұйығының қасиеттеріне байланысты болмағандықтан, ұңғыны жуу агенті ретінде ауырлатылған бұрғылау сұйықтарын, пневматикалық үрлеу әдістерін қолдануға болады;

- электрбұрғының токөткізгіш жүйесін қашаудың жұмыс режимін немесе ұңғының азимуттық бағытының өзгерістерін бақылау үшін байланыс желісі ретінде қолдануға болады;

- электрбұрғының қозғалтқышы бұрғылау сұйығынан қорғалған май ваннасының ішінде орналасқандықтан оның жұмыстық мінездемесі бүкіл жұмыс жасау аралығында өзгеріссіз қалады.

Электрбұрғының кемшіліктеріне оның жоғары құндылығы, осындай құнды машинаның ұңғы ішінде тұтылып қалып қою мүмкіншілігі, тығыздағыш сальниктердің тозу уақыты шектеулі болуынан жөндеуаралық мерзімінің қысқалығы, токөткізгіш жүйенің сенімділігі аздығы жатады.

Төменгі 6.3, 6.4-кестелерде электрбұрғының техникалық көрсеткіштері келтірілген

6.3-кесте

Қазіргі заманғы электрқозғалтқыштардың сипаттамасы

6.4-кесте

Жалпы электрқозғалтқыштардың сипаттамасы

7. КӨТЕРІП-ТҮСІРУ КЕШЕНІ

Бұрғылау қондырғысының көтеріп – түсіру кешені деп жеке агрегаттар мен механизмдер және түсіріп көтеру мен бұрғылау, шегендеу құбырлар тізбегін ұстап тұруға арналған технологиялық, апатты операциялардың кезінде қолданылатын аспаптар жиынтығын айтамыз.

Ұңғыны бұрғылау процесінде көтеріп түсіру кешені келесі функцияларды орындайды:

- жүйеге түсетін жүктеме тізбектің ауадағы салмағынан аспайтындай болғанда, тозған қашауды ауыстыру үшін бұрғылау тізбегін көтеріп-түсіру (КТО);

- жүйеге түсетін жүктеме тізбектің ауадағы салмағынан асатындай кездегі, қосымша, технологиялық және апаттық жұмыстарды тындыру.

Қосымша және апаттық жұмыстарға:

- бұрғылау процесімен бір кезде ұңғыны жуып, бұрғылау тізбегін көтеру және жіберу;

- шегендеу құбырларын түсіру;

- қиындықтарға байланысты немесе құбырды ұзартудан кейінгі элеваторды немесе сыналарды босату үшін шегендеу құбырларын көтеру;

- апатты жағдайдағы, тұтылған бұрғылау және шегендеу құбырларын шығарып алу;

- жантайған және көлденең ұңғылардағы бұрғылау құбырларын көтеріп-түсіру.

Көтеріп түсіру кешені элементтерінің ұзақ тұрақтылығын анықтайтын, циклдық ауыспалы динамикалық жүктеменің есебінен, бірінші категориядағы операциялар (КТО) біршама ұзағырақ болып табылады.

Екінші категория операциялары кездейсоқ мінездемеге ие, кешен элементтерінде азмерзімді біршама артығырақ жүктемені қолданады. Бұл жүктемелердің орындалу заңдылығы болмағандықтан, шектік жүктеме ретінде ілмектегі ең үлкен жүктемені қабылдайды, ол ұңғыны бұрғылау кезіндегі барлық циклдарда қолданылатын бұрғылау құбырларының беріктігінің шектік шамасынан немесе түсірілетін ең ауыр шегендеу құбырлары тізбегінің ауадағы салмағының 0,8 бөлігінен аспауы керек.

Көтеру кешенінің жабдықтары қайталанбалы – аз уақытта жүктеме шамасы тез өзгеретін режимде жұмыс жасайды. Ұңғыдан тізбекті көтеру процесі, бөлек секциялардан (свечалардан) құралған, қатаң анықталған бірізді операцияларды (7, а-сурет) құрайтын n_п циклдарынан тұрады;

- тізбекті элеватормен ұстау;

- ілмекке түсетін жүктеме кезінде свеча ұзындығына ұңғыдағы тізбектің барлық жүктемесін көтеру, оның ұңғыдағы қозғалысы кезінде қарсыласу күшіне және көтерілетін тізбек салмағына тең келуі;

- ротор столына тізбекті орнату;

- свечаны жоғары көтерілген жүктемеден босату;

- кілттермен бекіту және т.б.

Тізбекті түсіру кезінде (7.1, б-сурет) бұл операциялар кері бағытта, басқа ұзақтылықпен және басқа жүккөтергіштілікпен орындалады. Әрбір свечаның көтеріп түсіру ұзақтығы машиналық және машина-қолдық уақытпен жиналады.

7.1-сурет. Жүктелудегі көтеру жүйесінің циклдык диаграммасы:

а, б – тізбектің бір свеча ұзындығына сәйкес көтеруі және түсіруі;

N – шығыр барабанындағы қуат; t –уақыт; tэ – элеватордың тізбектен шешілуі немесе жалғануы; tп.э, tп –элеватор тізбегінің көтерілу уақыты; tу –свечаның қондырылуы және қармалу уақыты; tк, tо, tсв и tкр – свечаны ажырату, және бекіту, қатайту; tп.к – тізбекті көтеріңкіреу уақыты; tс, tс.э – элеватор тізбегінің жіберілу уақыты;

А – келесі свечаларды көтеру уақыты

Әрбір свечаны көтеріп түсірудегі машиналық уақыт, көтеру кешені құрылымының жетілдірілуне, оның қуатына, көтеру жылдамдығына т.с.с. байланысты.

Осы операциялар кезіндегі свечаларды көтеріп түсіру (7.1-сурет) циклының диаграммасынан машиналық және машина-қолдық қатынасты көруге болады.

Бұрғылау тізбегін көтеріп түсіруге кететін жалпы уақыт, мынандай жұмыс жасау уақытына бөлінеді; свечаны ұстау үшін жүктелген элеваторды түсіруге, магазинде орналасқан түсірілетін свечаларды кигізу және орнынан алу үшін жүктелмеген элеваторды көтеруге, тізбекті түсіруге кететін уақыт.

Ұңғыны қазу кезіндегі көтеру кешенінің рейстер саны, оның тереңдігіне байланысты, себебі ол қашау өтетін аралықтың функциясы болып табылады. Ол ұңғы, қашау конструкциясы мен бұрғыланатын тау жынысына, бұрғылау техникасының деңгейі мен әдісіне, қашаудың сапасына және т.б байланысты.

Терең ұңғыларды бұрғылау үшін, жұмсақ жыныстарға арналған бірнеше ондаған қашауларды, ал қатты жыныстарда бірнеше жүздеген қашауларға дейін пайдаланады.

Бұрғылау процесі кезінде ұңғыны тереңдету үшін бұрғылау тізбегінің ұзындығын периодты түрде ұзартады, одан тізбек салмағы да ауырлай түседі, сонымен қатар көтеру кешеніне түсетін жүктеме көбейеді. Көтеру кешеніне түсетін жүктеме тізбекті ұңғыдан шығару барысында азаяды, ал түсірер кезінде керісінше көбейеді.

Тәл жүйесіне түсетін жүктеменің өзгеру циклдарының саны, әрбір рейс үшін тізбектегі свечаның санымен теңеседі.

Осы айтылған функцияларды орындау үшін әр түрлі көтеру жүйелерін қолдануға болады: механикалық полиспастар, рычагты, тісті немесе гидравликалық және т.б. Бірақ конструкторларға қазіргі уақытқа дейін бұрғылау қондырғыларында қолданылатын басқа полиспасты және бәсекеге қабілетті (7.2-сурет) көтеру жүйесін құрастыру мүмкін болмады.

Әрбір бұрғылау шартын және жүктемесін тағайындау кезінде конструктор жүйедегі ең тиімді тармақтар санын табуы тиіс (қазіргі кезде 2-14-ке дейін тармақтар қолданылады).

7.2-сурет. Көтеру кешенінің конструктивті сұлбасы:

1 – ілмек; 2 – тәл блогы; 3 –бағыттаушы тармақтар; 4 – кронблок;

5 –мұнара; 6 – шығыр; 7 – арқанның қозғалмайтын бөлігін қатайтуға арналған қондырғы; А және Б – арқанның қозғалмайтын және басты бөлігінің тармақтары; 0 – ұңғы өсі;

7.1. КТО кешеніне арналған кинематикалық сұлба

КТО кешенінің кинематикалық сұлбасы 7.3 - суретте келтірілген. Барабандағы арқандардың орамдалу радиусының өзгеруі, ұңғыдағы тізбек қозғалысының қарсыласуы мен механизм ПӘК-нің тұрақты еместігі КТО кешені сипаттамасы болып табылады. Кинематикалық байланыстылық пен сұлба параметрлерін келесі мысалдардан көруге болады.

7.3-сурет. Көтеру кешенінің кинематикалық сұлбасы:

1 – қозғалтқыш; 2 – беріліс қорабы, трансмиссия;

3 – шығыр; 4 – кронблок; 5 – тәл блогы; 6 – ілмек

Көтеру кезіндегі шығыр барабанының орташа айналу жиілігі:

n_бі = n_д/u_дб (об/мин) (7.1)

мұнда, n_д-қозғалтқыш білігінің номиналь айналу жиілігі, айн/мин;

u_дб- қозғалтқыш білігінен шығыр барабанына дейінгі жалпы беріліс қатынасы, u_дб = u₁ u₂u₃.., u_n;

u₁ u₂u₃... u_n –қозғалтқыш білігінен шығыр барабанына дейінгі беріліс аралығының беріліс қатынасы.

Барабанның әрбір қатарындағы арқан орамының жылдамдығы (м/с)

u_ві = πD_іn_бі /60, (7.2)

мұнда D_і –әрбір қатарағы арқанның орам диаметрі, м.

Арқан орамының минималь диаметрі

D₀ = D_б + d, (7.3)

мұнда D_б – барабан бөшкесінің диаметрі;

d – арқан диаметрі.

Арқан орамының ең үлкен диаметрі

D_е = D_б + α(z – 1)d, (7.4)

мұнда, z-арқан орамының қабат саны;

α- төменгі қабат арқандары қатары аралығына жоғарғы қабат арқандары отыруы есебінен орам диаметрінің кішірею коэффициенті, α=0,93÷0,95.

Арқанды барабанға бірнеше қабат етіп немесе спиральдің қарама-қарсы бағыттағы бұрандалық желісі бойынша орналасқан қатарлармен орауға болады. Арқанның тозуының азаюына ең жақсы жағдай орамдардың параллелдігі сақталуы, сонымен қатар α коэффициентінің ең кіші мәні болып табылады.

Арқан орамдарының барабандағы орташа диаметрі

D_ср = (D₀ + D_e)/2. (7.5)

Тәл арқанының ең үлкен (7.1, 7.2 формулалар), ең кіші және орташа жылдамдықтарын, ілмектің тежелу екпінін ескермей, шығыр барабанының өлшемдері мен айналу жиілігін біле отырып анықтаймыз.

Тәл арқанының жетекші тармағының орташа жылдамдығы

v_{ж. ор} = πD_орn_бi/60. (7.6)

Тежеумен екпіні ескерілмеген кездегі ілмектің орташа жылдамдығы (м/с)

v_і.ор = v_ж.ор/u_n (7.7)

мұндағы: u_т – тәл жүйесі жабдықталуына байланысты жұмыс тармақтарының саны.

Арқан қозғалысының жылдамдығы (7.3-сурет):

v₁ = v_в;

v₂ = v₁ – 2v_к = v₃;

v₄ = v₃ – 2v_к = v₁ – 4v_к

мұндағы: v₁ > v₂ = v₃ > v₄ - арқанның қозғалмайтын бөлігі жылдамдығы v_м = 0.

Блок шкивтерінің айналу жиілігі (айн/мин):

n₁ > n₂ > n₃ > n₄ >… > n_б = 0

мұндағы: D_ш – блок шкивтерінің диаметрі, м;

v_в, v₁, v₂, …, v_м – арқан қозғалысының жылдамдығы, м/с;

n₁, n₂, …, n – шкивтердің айналу жиілігі, мин^-1.

Жоғарыда көрсетілгендерге қарай отырып, тәл жүйесі арқандарының ең үлкен жылдамдығы жетекші тармағында, ал ең үлкен айналу жиілігімен осы тармақ өтетін шкив айналатындығына көз жеткіземіз. Үлкен жылдамдықтарда арқанның шығыр барабанына тегіс жатпайтындығынан арқанның ең үлкен қозғалу жылдамдығы v_в ≤ 20 м/с мөлшерінде болуы керек.

Көтеру кешендерінің элементтерін беріктікке есептеу кезінде шектік жүктемені анықтап, олардың динамикалық жүктемелері мен қозғалу уақытын білуіміз керек. Ілмектің нақты жылдамдығын анықтау үшін тәл жүйесінің КТО кезіндегі қозғалыс процесін қарастырамыз.

Ілмектің көтерілуі ұңғыдан тізбекті шығаратын кезде, жүктелген шығыр көмегімен, ал жүктемесіз – оны түсірер кезде қолданылады. Жүктелген ілмекті түсіру тізбекті ұңғыға түсірер кезде, ал жүктемесіз свечаны көтерген, подсвечниктен шығарған кезде орындалады.

Тежеу мен екпінді ескере отырып, ілмектің көтеріп түсіру кезіндегі нақты орташа жылдамдығы (м/с)

(7.8)

мұндағы: h-ілмектің жүріс ұзындығы, м;

есептеу кезінде h = εl қолдануға болады;

1-свеча ұзындығы;

ε = 1,01÷1,02 – свеча ұзындығы үстіндегі ілмек жүрісінің асу коэффиценті.

Свечаның әрбір көтеру және түсіру циклі екі немесе үш периодтан тұрады: t₁–ілмектің қозғалыс жылдамдығын көбейтетін екпінді период; t₂–орныққан қозғалыс жылдамдығы периоды; t₃–толық тоқтағанға дейіңгі қозғалыстың бәсеңдеу периоды. Кейбір жағдайларда орныққан қозғалыс периоды болмауы мүмкін. Көтеру кезіндегі арқанның нақты орташа жылдамдығы бірінші және соңғы барабан қатарларына оратылған арқанның ұзындығына және екпіннің қарқындылығына байланысты. Нақты орташа жылдамдық арқанның оратылуының орташа қатарымен анықталған жылдамдығынан 3-8% -ға ғана ерекшелінеді.

Көтеру кезіндегі ілмектің екпінді уақыты (с):

мұндағы: I_б – қозғалмалы бұрғылау тізбегінің және трансмиссияның барлық айналмалы бөліктерінің инерциялық моменттері келтірілген көтеру білігінің инерция моменті, Нмс²;

ω_б – барабанның бұрыштық жылдамдығы, с^–1;

γ_л – екпінді периодтың соңындағы шама мен негізгі шығырдың жетекші бөлігінің айналыс жиілігінің және орныққан қозғалыстың өзара қатынастық коэффициенті (бұрғылау шығырлары үшін γ_л = 1,85);

M_б – ілмектегі жүктемеден барабандағы айналу момент, Н*м;

мұндағы: – свеча ұзындығына тізбекті көтеру уақыты.

Көтерудің орташа жылдамдығы, шығырдың лездік қосылуы мен тежелу мүмкіндігін беретін қозғалтқыштың толық (номиналды) айналмалы жиілігіндегі жылдамдығынан кем.

Свеча ұзындығына тізбекті көтерудің орташа машиналық уақыты былай анықталады,

(7.9)

мұндағы: және – тізбекті көтеру кезіндегі орташа және шектік ілмек жылдамдықтары, м/с;

- көтеру кезіндегі тахограмманы толтыру коэффиценті.

Көтеру кезіндегі тахограмманы толтыру коэффицентін келесі формула бойынша анықтаса болады:

(7.10)

мұндағы: с – шығыр жетегінің түріне байланысты коэффициент, (электрлік, дизель – электрлік, газотурбоэлектрлік жетекте с=2,4; газотурбиналық және дизельді гидротрансформаторларда с=3,6; дизельді-механикалық және гидромуфталы дизельді жетектерде с=4,8).

Қашаудың түпте жұмыс істеу уақыты, оның конструкциясы мен түріне, жасалу сапасына, бұрғыланатын жыныстар қасиеттеріне және қашауды пайдалану режиміне байланысты. Қашаудың ұңғы түбінде орташа жұмыс істеу уақыты (сағат): қатты тау жыныстарында турбиналы бұрғылау кезінде шарошкалы қашау 1,5-3; жұмсақ жыныстарда 5-15, қатты жыныстарда роторлы бұрғылау кезінде 20-100, жұмсақ жыныстарда 80-250, кескіш және қажайтын қашаулар турбиналық бұрғылау кезінде 10-30, роторлық бұрғылауда 30-60, қатты жыныстарда алмаз қашаулар 10-20 сағат, орташа және жұмсақ жыныстарда 200-ге дейін. Бұрғылау қондырғысының барлық агрегаттары мен механизмдері белгіленген уақыт ішінде үздіксіз жұмыс істеуді қамтамасыз етуі керек.

Бұл көрсеткіштер бағдарлаушы. Қашаудың жаңа типтерін қолдану кезінде және бұрғылаудың режимін жақсартуда қашаудың ұңғы түбінде жұмыс жасау уақыты көбеюі мүмкін.

Бұрғылау құбырын өсіру кезінде бұрғылау процесін ұңғының әр 6, 9 немесе 12 м тереңдеген сайын тоқтатып отырады. Өсіруге кететін уақыт 3-10 минутты құрайды.

7.4-сурет. БҚ-ның бір циклдік (қашау рейсі) диаграммасы:

С – тізбектің түсірілуі; Пр – өтпесі; Ц – ұңғыны циркуляциясымен жуу; П – тізбекті көтеру; Д – қашауды ауыстыру; Б – бұрғылау;

Н – өсіру; t –уақыт; ′P,к ′′P,к ′′P′к –бұрғылау кезінде және рейс соңында, басындағы ілмекке сәйкес түсірілген жүктемесі;

Pд – қашауға түсетін жүктеме; n – рейс нөмірі; Hд – қашаудың жүктелуі; Qт – тәл жүйесінің салмағы

Ұңғы түбіне жақындаған кезде жаңа қашауды сыналап қыспау үшін бұрғылау тізбегін түсіру шапшаңдығын бәсеңдетеді, себебі алдыңғы тозған қашаудың диаметрі кішіреюі салдарынан ұңғының формасы мен диаметрі өзгереді. Ұңғы түбінен біраз аралықта қашауды тоқтатады да ұңғыны жуады, содан кейін қашауды айналдырып, ұңғы түбіне қарай аздаған жүктемесімен оқпанның тарылған бөлігін кеңітеді. Содан соң қашауға жүктемені тез әрі қалқымалы түрде түсіреді, бұрғылау шартының көрсеткіштері үшін анықталған, мүмкін болатын минимал уақыттан максималға дейін жеткізеді. Содан кейін өтпелі жыныстың сипатына байланысты жүктемені реттейді. Бұрғылау жылдамдығы 0,1 ¸ 60 м/сағ-на дейін және одан да жоғары жылдамдыққа ауысуы мүмкін.

Жетекші құбырдың бүкіл ұзындығына ұңғы тереңдетілгеннен кейін бұрғылауды тоқтатады, тізбекті көтереді және бұрғыланған жынысты құбыраралық кеңістіктен жоғарыға шығару үшін ұңғыны жуады. Сондай-ақ құбырлар тізбегінің ішінде және құбыраралық кеңістікте жуу сұйығы параметрлерін түзеу үшін де жуу қажет.

Ұңғыны жуғаннан кейін жетекші құбыр ұзындығына тізбекті көтереді, ротор столындағы сынада орнатып, элеватор көмегімен ұршық пен жетекші құбырды тізбектен ажыратып, оны ұңғы сағасына жақын орналасқан шурфқа орнатады. Одан кейін тізбекті алдын ала дайындалған құбырға жалғастырады. Жалғастырғаннан кейін тізбекті көтеріп ротордан босатады, қосылған құбырдың ұзындығына түсіреді, оны қайта роторға орнатып жетекші құбырды бұрғылау тізбегіне жалғайды. Содан кейін ұңғыны жуып, түбіне дейін тізбекті түсіріп қайта бұрғылауды жалғастырады.

Әрбір рейсті бұрғылау кезінде ұзартылған құбыр саны қашау өтуі мен жалғанатын құбыр ұзындығымен анықталады, ал бұрғылап өту уақыты- тереңдетілу жылдамдығымен және қашаудың жасалыну конструкциясына, ол талқандайтын тау жынысы түріне сай келуімен және бұрғылау режимі, ұңғы тереңдігі, бұрғыланатын жыныстардың физика-механикалық қасиеттерімен, бұрғылау сұйығының қасиеттерімен, бұрғылау бригадасының квалификациясымен және т.б анықталады. Алайда барлық жағдайда, ұңғы тереңдігінің өсуімен қашаудың жұмыс істеу көрсеткіші нашарлайды. Қашаудың жұмысы басталғаннан кейін бұрғылау тізбегін қашауды ауыстыру үшін көтереді. Тізбектерді көтеру жылдамдығы көтеру жүйесінің қуатына байланысты, орташа 1м/с, жалпы 0,4-1,8м/с аралығы шамасында тізбек ұзындығы мен салмағына байланысты өзгереді.

7.2. Тәл жүйесі

Бұрғылау қондырғыларының тәл жүйесі, шығыр барабаны айналмалы қозғалысын ілмектің ілгермелі қозғалысына айналдыру және тәл арқаны тармақтарына түсетін салмақты жеңілдету қызметін атқарады.