Шегендеу тізбектері 2 глава

3.5-кесте

АБҚТ техникалық сипаттамалары

3.6-кесте

Қашау диаметрлеріне байланысты ауырлатылған

бұрғылау құбырлары диаметрі

3.7-кесте

Шегендеу құбырларына байланысты ауырлатылған

бұрғылау құбырларының ұсынылатын диаметрлері

3.2. Құбырлардың бұрандалы байланысы

Құбырлар, муфталар, аудармалар және бұрғылау тізбегінің басқа да элементтері конустық бұрандалармен қосылады, олар цилиндрлік бұрандалармен салыстырғанда бұрғылау шарттары үшін маңызды артықшылықтарға ие. Бұрап шығару кезінде конустық бұранда тудыратын керіліс бұрғылау тізбегінің бөлшектерінің тоғысқан жерлерінің сенімді герметизациясын қамтамасыз етеді. Конустық бұранданы бұрап шығару мен бұрап кіргізу үшін керек айналым саны цилиндрлік бұрандаға қарағанда айқас орамдар санына тәуелді емес

n = (2h+D)/KP, (3.1)

мұнда h – бұранда пішінінің жұмысшы биіктігі;

D – бұрап шығарылған қосылыстың диаметрлік керілісі;

К – бұранданың конустылығы;

Р – бұранда қадамы.

Бұранданың конустылығы мен қадамы артқан кезде бұрап шығаруға кететін айналым саны азаяды. Сондықтан бұрғылау құлыптары және басқа да жиі бұрап шығарылатын және бұрап кіргізілетін бөлшектерде ірі конустық бұранда болады. Бұрап шығару кезінде бұрғылау құлпының ниппелі муфтаға белгілі бір тереңдікке кіреді және осыған байланысты ротор үстелінде ұсталатын бұрғылау тізбегіне қатысты тәл механизміне ілінген свечаның өздігінен центрленуі қамтамасыз етіледі. Қадам мен конустылықтың артуымен іліністегі орамдар санының қысқаратындығын ескеру керек. Бұранда қадамы мен тереңдігінің артуы оның тозуға және жаншылуға төзімділігін арттырады, бірақ бұранда астындағы қиманың азаюына әкеледі.

Конустық бұрандалардың әртүрлі пішіндері болады. Мұнай құбырларында үшбұрыш пішінді биіктік бойынша бұрышы 60°, пішіннің шет жақтарымен қарсыласатын және бұранданың ішкі және сыртқы диаметрлерінің саңылаулары бар конустық бұрандалар кеңінен таралған (3.6-сурет). Трапеция тәрізді және тіректі (упорный) пішінді, бұранданың ішкі және сыртқы диаметрлерімен қарсыласатын және пішіннің бір жағының саңылаулары бар конустық бұрандалардың қолданылуы кеңейіп келеді. Трапеция пішінді бұрандада ірі қадам Р бұранданың азғантай тереңдігімен h₁ үйлестіріледі.

3.6-сурет. 1,2-түрлі бұрғылау құбырларына арналған

үшбұрышты бұранданың беттік көрінісі

1 – муфта; 2 – құбыр; I – бұранда өсіне параллель сызық;

II – бұранда орта диаметрі сызығы

3, 7-сурет. Әртүрлі бұрғылау құбырларының трапециялық бұрандасы

I – бұранда өсіне параллель сызық; II – құбыр бұрандасының өсі

Конустық бұрандалардың негізгі есептелетін диаметрлік өлшемдері негізгі жазықтықта беріледі.Негізгі жазықтық деп бұранда өсіне перпендикуляр конус базасынан берілген қашықтықта орналасқан есептелген қиманы айтады. Негізгі жазықтықта конустық бұранда өлшемдері тура сол диаметрдегі цилиндрлік бұранданың өлшемдерімен сәйкес келеді. Конустылық К:

К = (d₁- d₂) /l (3.2)

мұнда d₁, d₂ – екі қимадағы бірдей диаметрлер;

l – екі қиманың арасындағы арақашықтық

Конус және бұранда өсі арасындағы бұрышты еңістік бұрыш деп атайды.

Еңістік бұрыш j және конустылық бір-бірімен байланысты, К=2tgj

Бұранда қадамы құбыр бұрандасы және муфта өсіне параллель есептеледі. Бұранда пішіні бұрышының биссектрисасы муфта мен құбыр бұрандасының өсіне перпендикуляр болуы керек.

Құбырлық бұранда пішінінің МЕСТ 631-75 бойынша негізігі параметрлері төменде көрсетілген.

25,4 мм ұзындықтағы жіп саны(нитка)............................8

Бұранда қадамы Р,мм..................................................3,175

Тереңдік h₁, мм............................................................1,810

Пішіннің жұмыстық биіктігі .....................................1,734

Жұмырлау радиусы, мм:

пішін төбелерінің, r....................................................0,508

пішін ойымының, r₁....................................................0,432

Саңылау z, мм.............................................................0,076

Конустылық К..............................................................1:16

Еңістік бұрыш ..................................................1⁰47'24''

Құбырлық бұранда жалғағыш муфталарда және бұрғылау құлыптарының жалғанатын шеттерінде, бұрғылау құбырларының шеттерінде ойылады. Ауырлатылған бұрғылау құбырларының, бұрғылау құлыптарының ниппельдері мен муфталарының жалғастырғыш шеттерінде, жетекші құбырлардың аудармаларының сыртқы шеттерінде, сонымен қатар қашауларда және ұстағыш жабдықтарда МЕСТ 5286-75 бойынша құлыптық бұрандалар қолданылады. Құлыптық бұранда пішіндерінің негізгі параметрлері төменде келтірілген.

25,4мм ұзындықтағы орам саны(нитка) 5 4 4

Бұранда қадамы Р,мм....................................5,08 6,35 6,35

Бұранда конустылығы К................................1:4 1:6 1:6

Тереңдік h₁, мм............................................2,993 3,742 3,755

Пішіннің жұмыстық биіктігі .....................2,626 3,283 3,293

Ойымның жұмырлану радиусы r_1,мм........0,508 0,635 0,635

Төбелердің кесілу биіктігі, мм..................0,875 1,094 1,097

Еңістік бұрыш ...............................7⁰7'30'' 7⁰7'30'' 4⁰45'48''

Тұрақтандырушы конустық белдемшелері бар бұрғылау құбырлары үшін ЗШК және ЗУК құлыптары қолданылады, олардың стандартты құлыптармен салыстырғанда бұрандаларының пішін биіктігі 25%-ға және төбелерінің кесілу биіктігі 23%-ға қысқартылған. Осының арқасында бұранданың тозуға төзімділігі және оның қажуға кедергілігі артады. Бұл типті бұранда теңгерілген ауырлатылған бұрғылау құбырларында да қолданылады.

Бұрғылау құбырларын ЗШК және ЗУК (3.3,б-сурет) құлыптарымен қосқанда трапециалы бұранда ТТ қолданылады (3.6,б-сурет), олардың өлшемдері төменде көрсетілген:

Бұранда қадамы Р,мм.........................................................5,08

Бұранда конустылығы К....................................................1:32

Еңістік бұрышы .......................................................0⁰53'42''

Бұранда пішінінің биіктігі һ, мм.................................1,90^+0,10

Пішін төбесінің алаңының ені b, мм...............................1,99

Ойым алаңының ені b₁, мм.................................... .....2,18^+0,05

Пішін төбесінің жұмырлану радиусы, мм....................0,3^+0,1

Ойымның жұмырлану радиусы, мм..................... .......0,3^+0,05

МЕСТ 631-75 талаптарына сәйкес муфталар мен құбырлар бұрандалары мырышталуы және фосфатталуы керек. Құлыптық бұрандалардың тозуын азайту үшін және коррозиялық қажуға төзімділігін көтеру үшін майлауды қолданады, және олардың ішінде ГС-1 және Р-416 майлары тиімдірек.

3.3. Бұрғылау құбырларының материалы

МЕСТ 631-75 бойынша бұрғылау құбырлары мен муфталар механикалық қасиеттеріне байланысты төмендегі беріктік топтарына бөлінетін болаттардан жасалады.

Болаттың механикалық қасиеттері

Болаттың барлық беріктік топтары бірдей пластикалық қасиеттерге ие: салыстырмалы ұзаруы d=10 12% (болаттың Д-12-16% топтары); созудан кейінгі салыстырмалы жиырылу y³40%; соққыға қарсы қаттылығы а_н³400кДж/м².

d, y және а_нмәндері бойынша болаттың барлық беріктік топтары бірдей илемділік қасиеттерге ие.

МЕСТ 631-75 бойынша күкірт пен фосфордың (0,045% артық емес) болуы шектеледі, ал бұрғылау құбырларын жасауда қолданылатын болаттардың химиялық құрамы онда бекітілмейді. Құбырлық бұйымдарды жасауда болаттың 45; 36Г2С; 40Х; 40ХН; 40ХНМ; 20ХГ2Б түрлері қолданылады. Беріктік тобы К және одан жоғары болаттардан жасалған құбырлар ары қарай термоөңдеумен (нормализация, нормализация с отпуском) легирленеді, ал көміртекті болаттан жасалған құбырлар шынықтырудан (закалка) және босаңдатудан (отпуск) өтеді. Диамтері 114мм дейінгі құбырларға арналған муфталардың беріктік тобы құбырлар беріктік тобынан бір топқа жоғары болатын болаттардан жасалады. 114мм-ден жоғары диаметрлі құбырлар және оларға арналған муфталар бірдей беріктік топты болаттардан жасалды.

Жеңілқорытпалы бұрғылау құбырларын жасау үшін дюралюминий - алюминий мен мыс (3,8 - 4,9%), магний (1,2-1,8%) мен марганец (0,3-0,9%) қорытпасы қолданылады. Термиялық өңдеу нәтижесінде Д16-Т қорытпасы келесі физика-механикалық қасиеттерге ие болады.

Тығыздық, кг/м³..........................................................2,78х10³

Серпімділік модулі, МПа................................................72х10³

Сызықты кеңейтілу коэффициенті ............................22,7х10^-6

Бриннель бойынша қаттылық, МПа.................................1200

Соққы тұтқырлығы, 10кДж/м²...............................................17

Беріктік шегі, МПа...............................................................470

Ағу шегі, МПа.......................................................................330

Салыстырмалы ұзару, %........................................................10

УБТС типті ауырлатылған бұрғылау құбырларын ТУ 39-076-74 бойынша дайындауда 40ХН2МА және 38ХН3МФА маркалы болаттар қолданылады. Бұрғылау құлыптарын 40ХН маркалы болаттан, ал ТБПВ типті құбырларға арналған жалғамалық ұштарын 45 немесе 36Г2С маркалы болаттан дайындайды.

Шегендеу тізбектері

Шегендеу тізбектерін тұрақсыз тау жыныстарынан құралған ұңғы қабырғасын бекіту, әртүрлі қабаттарды бөлектеу және мұнай мен газды ұңғыдан көтеруге арналған ұзақмерзімді арнаны жасау үшін қолданады. Шегендеу тізбектері ұңғыға сұйық немесе газды айдау үшін қолданылуы мүмкін.

Қолданылуына байланысты шегендеу тізбектері төмендегідей бөлінеді:

– бағыттауыш – шегендеуші бірінші тізбек, ұңғы сағасын бекіту және бұрғылау процесі кезінде ұңғыдан циркуляциялық жүйеге кететін жуу сұйығы ұңғы қабырғасын шайып кетпеу үшін орнатылады;

– кондуктор – жоғарғы қабат тау жыныстарын опырылудан қорғау, су қабаттарын ластанудан сақтау, лақтыруға қарсы жабдықтарды монтаждау және келесі шегендеу құбырларын ілу үшін орнатылатын құбырлар тізбегі;

– аралық тізбектер жоспарлы тереңдікке дейін ұңғыны тереңдету кезінде бұрғылау шарттарына сәйкес келмейтін тау жыныстарын бекіту үшін орнатылады;

– пайдалану тізбегі - соңғы шегендеу тізбегі, ұңғыны пайдалану кезінде мұнай мен газды шығару және өнімді қабатты барлық басқа тау жыныстарынан бөлектеу үшін қолданылады.

Бұрғылаудың шиеленіскен жағдайларында (оқпанның қисаюы) аралық шегендеу тізбектерінің арнайы иілуге және ауыстыруға ыңғайлы түрлері қолданылады.

Шегендеу тізбектері ретпен жалғанған шегендеу тізбектерінің жиыны. Тізбектер ұңғыға түсірілгеннен кейін құбыраралық кеңістіктер цемент ерітіндісімен бекітіледі. Ұңғыны ұзақ пайдалану үшін шегендеу тізбектері жоғары герметикалыққа, жеткілікті беріктікке және тозуға төзімділікке ие болуы керек. Осы қасиеттердің барлығы шегендеу тізбектерінің жеңілдігімен және үнемділігімен үйлесуі қажет.

Шегендеу құбырларын тігіссіз болат құбырлардан жасайды, олардың ұштарына конустық жалғастырғыш бұранда қазылады. Бұрғылау құбырларына қарағанда шегендеу құбырларының ұштары шығарылып жасалмайды, сондықтан олардың керілуге беріктігі бұранданың беріктігімен шектеледі.

МЕСТ 632-80 бойынша шегендеу құбырлары дәлдігімен және жасалу сапасымен ерекшеленетін А және Б екі түрде шығарылады. Шегендеу құбырлары жалғасу түрі, құбырдың диаметрі мен қабырға қалыңдығы, болаттың беріктік тобымен және муфта түрімен ерекшеленеді.

Бұранда түрі бойынша шегендеу құбырлары бес топқа бөлінеді:

– үшбұрышты қысқа бұрандалы және муфталы;

– ұзартылған үшбұрышты бұрандалы және муфталы –У;

– трапециялы бұрандалы және муфталы - ОТТМ;

– жоғары герметикалық қосылыстармен және муфталы - ОТТГ;

– муфтасыз бір-біріне бұралатын құбырлар - ТБО.

МЕСТ 632-80 бойынша құбырлардың барлық түрлерінің жалғамаларында бұранда конустылығы 1:16 болады. Үшбұрышты бұранда 3.8, а-суретінде көрсетілген сұлбаға сәйкес пішін мен өлшемдерге ие (қадамы 3,175 мм, пішін бұрышы 60⁰). Бұранда құбырдың бүйіржақтарында ойылады (3.8, а-сурет). Құбырларды муфталармен бірге бұрау кезінде майлау немесе жалғамалардың герметикалығын қамтамасыз ететін және оны қажаудан, коррозиядан сақтайтын басқа тығыздауыштар қолданылады. Ұзартылған бұрандалы жалғамалар керілуге қарсылығы, герметикалығы жоғары болып келеді және 245мм-ге дейінгі диаметрлі құбырларда қолданылады. Ұзартылған бұрандалы құбырлар әдетте шегендеу құбырларының өте ауыр жүктелген секцияларында қолданылады.

ОТТМ, ОТТГ және ТБО құбырларының жалғамаларында, конустық теңгерілген белдемшелері бар бұрғылау құбырларында, басқаларға қарағанда кейбір ерекшеліктері бар трапециялы бұрандалар қолданылады. Шегендеу құбырларының трапециялы бұрандаларының пішіндерінің пішімдері 6.1,а-суретте көрсетілген, ал өлшемдері - төменде келтірілген.

Бұранда қадамы Р, мм..........................................................5,08

Пішіннің биіктігі һ₁, мм...........................................1,60 0,03

Пішіннің қабырғалары қиылысқандағы

төбесінің бұрышы a*, градус................................................13

Пішіннің әр қабырғасының көлбеу бұрышы

₁..........3⁰ 1⁰(А орындалуы)........3⁰ 1⁰30 (Б орындалуы)

₂........10⁰ 1⁰(А орындалуы)......10⁰ 1⁰30 (Б орындалуы)

Пішін төбесінің ені b, мм....................................................2,29

Пішін оймасының ені b₁,мм.......................................2,43+0,05

Пішіннің жұмырлану радиусы,мм:

r........................................................................................0,20^+0,05

r₁.......................................................................................0,80^+0,05

r₂........................................................................................0,20_-0,05

r₃........................................................................................0,80_-0,05

Бұранданың көлбеу бұрышы ..................................1⁰47'24"

Конустылық 2tgj.................................................................1:16

3.8,а-сурет. Шегендеу құбырларының трапециялы

бұрандаларының пішіндерінің пішімдері

Трапециялық бұрандалы жалғамаларда керілуге беріктік үшбұрыштымен салыстырғанда 1,5-2 есе жоғары. Керілуге жоғары қарсыласу пішін бүйіржағының көлбеу бұрышын кішірейтумен іске асырылады, ол құбырдың бұрандалық бөлігіндегі жүктемелерді қолайлы таратуға әсер етеді, бұл бірдей беріктік қорында үшбұрыштық бұрандамасы бар құбырлармен салыстырғанда қабырға қалыңдығы (1-2 мм) аз шегендеу құбырларын пайдалануға мүмкіндік береді. Қадамды арттыру нәтижесінде трапециялы бұрандамасы бар құбырларды бұрауға қажетті айналым саны 2 есеге азаяды.

ОТТМ құбырлары шегендеу құбырларының жоғарғы секцияларында қолдануға арналған.

ОТТГ және ТБО құбырлары жалғамалардың жоғарғы герметикалығына ие және газ қысымы 50 МПа-ға дейінгі терең және өте терең ұңғыларды бекітуге арналған. Бұл құбырлардың жалғамаларының герметикалығын арттыру бұранданың кіші диаметрлі бөлігі жағында орналасқан конустық нығыздауыш беттер арқасында жүзеге асырылады. Сондай-ақ, жалғамада құбырлардың саңылаусыз түйісуін қамтамасыз ететін ішкі қарсыласу бүйіржақтарының ойма бойынша әсерлесуі қарастырылған. ОТТГ және ТБО құбырлары сақиналық бөлімдерімен ерекшеленеді: ОТТГ – муфталы тегіс, ТБО – муфтасыз.

А және Б түрінде орындалған құбырлар 9,5-13 метрге дейін ұзындықпен шығарылады. Б түрінде орындалған құбырлар тобында 8-ден 9,5 метрге дейінгі ұзындықта 20% құбырлар және 5-тен 8 метрге дейінгі құбырлар ұзындығы рұқсат етіледі.

Шегендеу құбырларының ұзындығы олардың ұштарының арасындағы қашықтықпен анықталады, ал бұралған муфталары бар кезінде муфтаның шетінен құбырдың екінші шетінің аралығымен анықталады.

МЕСТ 632-80 бойынша шегендеу құбырлары 114 мм-ден 508 мм-ге дейінгі диаметрлермен жасап шығарылады. Құбырлардың диаметріне байланысты олардың қабырға қалыңдығы 5,2 мм-ден 16,5 мм-ге дейін өзгереді. Муфталардың сыртқы диаметрі орташа және кішірейтілген болуы мүмкін. Сыртқы диаметрі кішірейтілген муфталарды тек А түрінде жасалған құбырларға арнап шығарады. Муфталарда жонылған бұрандалар мен тығыздағыш конус беттері мырышталуы және фосфатталуы керек.

Шегендеу құбырларын және муфталарды беріктік топтары бірдей болаттардан жасайды. Тұтынушылардың сұранысы бойынша ОТТМ және ОТТГ құбырларына диаметрі кішірейтілген арнайы муфталарды құбырлардың беріктік топтарына қарағанда бір саты жоғары болат топтарынан жасайды. Шегендеу құбырларын жасау үшін қолданылатын болаттардың механикалық қасиеттері төменде келтірілген.

Шегендеу құбырларына және муфталарға келесі талаптар қойылады:

– барлық шартты диаметрлі құбырлардың сыртқы диаметр бойынша шектік ауытқуы +0,75% (А түріндегі);

– 219 мм-ге дейінгі шартты диаметрлі құбырларда 1% (Б түріндегі);

– шартты диаметрі 219 мм-ден артық құбырларда 1,25% (Б түріндегі); қабырға қалыңдығы бойынша шекті ауытқу – 12,5%;

– муфталардың сыртқы диаметрі бойынша шектік ауытқу 1%, бірақ 3 мм-ден артық емес, арнайы муфталар үшін 0,8% және -0,4мм;

– муфтаның ұзындығы бойынша шектік ауытқу 3 мм.

К және одан жоғары беріктік тобынан жасалған ОТТГ және ОТТМ құбырлары мен муфталары термиялық және термомеханикалық өңдеуге ұшырайды. Барлық беріктік топтарындағы ТБО құбырлары ішкі құбырлық бұрандалышеті отырғызылғаннан кейін термоөңдеуге жіберіледі.

Муфталары бұралған құбырлар және де екі жағынан ішкі құбырлық бұранда ойылған муфтасыз құбырлар ішкі гидравликалық қысымға сынаққа келесі шартқа сәйкес шыдауы керек,

p=2sR/D (3.3)