Главная | Обратная связь

Шегендеу тізбектері 13 страница

 

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;

 

7.1КТО 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.

Тәл жүйесі қозғалмайтын кронблоктан, қозғалмалы тәл блогынан, иілмелі байланыстан (қозғалатын және қозғалмайтын блоктарды байланыстыратын тәл арқанынан), бұрғылау немесе шегендеу құбырлар тізбегін ұстап тұратын бұрғылау ілмегі мен штроптан, арқанды қайта жіберуді реттейтін тәл арқанының қозғалмайтын ұшын бекітуші қондырғыдан тұрады.

Бұрғылау қондырғыларының тәл жүйесіне келесі талаптар қойылады: тәл жүйесі элементтері істен шығуы апаттық жағдайларға алып келетіндіктен қолданымдық сенімділік; қызмет ету ыңғайлылығы мен қауіпсіздігі - барлық қозғалатын элементтер мұнараға тиіп кету мүмкіншілігін болдырмау үшін қаптамамен қорғалған және аққыштық формалы болуы тиіс; ұзақ мерзімді қызмет етуі; қайта жабдықтау кезінде арқанды ауыстыру, монтаж және демонтаж жұмыстарының тез іске асыру мүмкіншілігі; біртипті механизмдер мен элементтердің өзара ауыспалылығы.

Тереңдігі 1200-3000 м ұңғыларды бұрғылау үшін бұрғылау қондырғыларында кронблоктағы және тәл блогындағы шкивтер саны 2х3, 3х4 тәл жүйесін қолдану керек; тереңдігі 3000-7000 м бұрғылайтын қондырғыларда шкивтер санын 3х4-тен 6х7-ге дейінгі аралықта таңдаған жөн.

Арқанның қозғалмайтын ұшын арнайы механизм арқылы бұрғылау қондырғысы негізіне бекітеді.

Тәл жүйесінде блок өлшемі мен саны, сонымен қатар арқанның тармақ саны ілмектегі мүмкін жүктемемен, шығырдың тарту күшімен, өлшемдерімен, тәл арқанының түрі және беріктігімен анықталады. Бұл көрсеткіштер өзара ұштастырылған болуы керек.

Әртүрлі жағдайда, бірдей тереңдіктегі ұңғыларды бұрғылау кезінде ілмекке бірдей жүктеме әсер етеді, бірақ бұл бұрғылау жағдайларындағы КТО саны басқа жағдайдағы бұрғылау кезіндегі КТО санынан бірнеше рет ерекшеленеді. Егер КТО саны үлкен емес болса, онда тәл жүйесінің беріктігі, ал КТО саны үлкен болуы кезінде - арқанның және басқа элементтердің абразивті және шаршаулық тозуы шешуші фактор болып табылады. Бір жағдайда арқан тармақтарының және шкивтердің үлкен санды жүйесін бірақ кіші диаметрлерімен таңдауға болады, ал басқа жағдайда – абразивті және шаршаулық тозуға жақсы қарсы тұратын үлкен диаметрлі арқандар мен шкивтердің санын аз қылып таңдауға болады. Бұл тапсырманы дұрыс шешу үшін алдымен жүйенің қолданылу шартын, арқан құрылымын және жүйе элементтерін білу керек; бұл мүмкін болатын сантүрліліктің арасынан тиімді шешім таңдау үшін қажет. БҚ-ның тәл жүйелерінде диаметрі 20-дан 42 мм-ге дейінгі болат арқандарды қолданады. Тәл жүйелері – шектік мүмкін жүктемесімен, жұмыс тармақтарының санымен және арқан диаметрімен сипатталады.

Қолданыс тәжірибесінде шкивтердің санын азайтып, олардың диаметрін үлкейтіп, үлкен диаметрлі және берік арқандарды қолдану қолайлы болып саналады.

Кронблок шкивтерінің саны тәл блогына қарағанда бір бірлікке көп болу керек, ал жабдықталуда тармақ саны –жұп болуы керек: z_кб = z_тб+ 1, u_т = 2 z_тб, мұнда z_тб және z_кб –кронблоктағы және тәл блогындағы шкивтер саны.

Арқанның жетекші тармағының жылдамдығы Vв шығыр барабанының айналу шарты бойынша 20м/с-тан аспауы керек, яғни V_в =V_к U_т ≤20 м/с, мұнда V_к –ілмек жылдамдығы, м/с.

Сол уақытта жетекші тармақтың тартылуы мынадай болу керек

 

(7.11)

 

мұнда, Р_т- ілмекке түсетін максимал жүктеме, Н;

R_д –арқанның дәл үзілу беріктігі, Н;

и_т –тәл жүйесінің берілістік қатынасы немесе жабдықталудағы тармақ саны;

S_в –арқан беріктігінің қор коэффициенті (бұрғылау қондырғысына максимал жүктемеге қарағанда 2-ден, және номиналь ұзындықта бұрғылау тізбегінің салмағына қатысты 3-тен аз емес болу керек).

Шығыр барабанына арқанының оралу қатарлар санын азырақ етіп, 2-3 тен асырмай таңдау керек.

Тәл жүйесі көбінесе КТО-сы кезінде, ауыспалы циклдік жүктеме жағдайында және бұрғылау процесінде вибрациялық жағдайларда да жұмыс жасайды. Тізбек вибрациясы тәл жүйесіне беріледі де оның тербелісін тудырып қана қоймай жиі-жиі мұнараны да тербеліске түсіреді.

 

7.3. Тәл жүйесіне арналған болат арқандар

Бұрғылау қондырғыларының тәл жүйелерінде көлденең қимасы тек дөңгелек болат арқандар ғана қолданылады. Арқандардың жұмыс уақыты кейбір жағдайларда бірнеше күн болса, кейде апталап, айлап жұмыс жасайды, сондықтан әр түрлі жағдайларда жұмысының ұзақ тұрақтылығын қаматамасыз ету үшін арқандарды таңдау және есептеудің маңызы зор.

Бұрғылау қондырғыларында түрлері шектеулі, яғни құрылымы бойынша тек дөңгелек өрімді арқан ғана пайдаланылады. Алайда мұндай арқандарды әр түрлі құрылымдарда дайындағандықтан, оларды таңдау қиынға түседі. Бұл арқандар құрылымына байланысты үш түрлі топқа бөлінеді: бір тінді, екі тінді және үш тінді. Бір тінді арқан екі тінді арқанның элементі болып табылады және бұл жағдайда тін өрімді құрайды, ал екі тінді арқан үш тінді арқанның элементі. Өрімдердегі сымдар тобы өзекше айналасында спираль бойынша бірнеше концентрленген қабат құрып орналасады. Арқан өрімдері үш типті болып жасалынады: бір жақты бағытты, ЛК типті (7.4, а-сурет) – тіндері бірдей бұрыш жасай, сымдардың қабаттарымен сызықтық жанасатын (линейное касание); барлық қабаттардағы арқан тіндері өрімдері бірдей қадаммен есілген (7.4, б-сурет); арқан өрімдері аралас, қабаттары әртүрлі бағытпен есілген (7.4, в-сурет).

7.5-сурет. Болат арқандардың көпқабатты өрімдері:

1 – өзекше; 2 – өрімнің ішкі қабаты; 3 – сыртқы қабаты;

Екінші және үшінші жағдайда қабаттардағы сымдар айқышталынып, оларда нүктелік жанасу (ТК типті) пайда болады. Өрімдер бір қалыңдықпен әр түрлі сандардағы (1 + 6 + 12 + 18=37) бір өзекшенің айналасындағы сымдармен (7.5, а сурет); әр түрлі жуандықтағы δ₁ және δ₂ сымдарымен және әр қабатта – ЛК типі бірдей сандармен (1 + 9 + 9 = 19) (7.5, б сурет); екі жуандықтағы сымдармен 1 + (6 + 6) + 12 = 25 (7.5, в-сурет) қиманы толтыру үшін аралық қабатпен; әр түрлі жуандықтағы сымдармен 1 + (6 + 6) + 12 = 25 сыртқы қабатпен (7.5, г-сурет) жасалынып, дайындалынады.