 |
|
Шегендеу тізбектері 14 страница
7.5 – сурет. Арқан өрімдерінің құрылымы
Екі өрімді (свивкалы) болат арқандарда өрім топтары органикалық және металл өзекшенің айналасында спираль түрінде орналасады. Ауыр жүктелген тәл жүйесі үшін, металл өзекшелі жеті өрімді, әрқайсысында жеті сым орналасқан арқанды таңдаған дұрыс. Мұндай тәл арқандары қажетті иілгіштікті және өзгерілмелі қаттылықты қамтамасыз етеді.
КТО-лар саны көп емес терең емес ұңғыларды бұрғылау үшін, конструкциясы қарапайым органикалық өзекшелі арқандарды таңдаған жөн. КТО-лар саны көп терең ұңғыларды бұрғылау үшін, арқандарды таңдаған кезде: олардың үзілуге беріктігі жоғарылығына, жақсы иілгіштігіне және сыртқы сымдар тозуына қарсылығы жоғарылығына, жылжымалы қимасының формасын жақсы сақтауына, сымдардың үзілу мүмкіндіктері аздығына назар аудару керек. Мұндай шарттарға металл өзекшелі арқандар жауап береді, оладың сыртқы қабаттары үлкен диаметрдегі, ал ішкі қабаттары жіңішке сымдардан жасалған.
7.6 -суретте тәл жүйелерінде қолданылатын арқандар көрсетілген: сымдары нүктелік жанасуымен және органикалық өзекшелі 2 (ТК-О 6х1+18=114 тінді, 7.6, а - сурет) қарапайым құрылымды өрім 1; сымдардың сызықтық жанасуымен және органикалық бір өзекшелі 2 (ЛК-О 6х1+9+9=114 тінді, 7.6, б - сурет) өрім; тура алдыңғыдай тек өзекшесі металды 3 (тип 7х7=49 тінді) және әр түрлі өрімді 1 әр түрлі қалыңдықтағы сымдармен (ЛК 6х26=156+1 м.с. тінді, 7.6, в - сурет) өрілген; ауыр шегендеуші құбырларын түсіретін кезде қолданылатын, жоғары беріктікті қажет ететін ал иілгіш және тозуы маңызды емес кезде қолданылатын аралық қабаттағы әр түрлі қалыңдықтағы сымдардан өрілген өрімдер 1 мен металл өзекшеден 4 тұратын арқандар көрсетілген (ЛК-РО 6х1+6+(6+6)+12х6=186, 7.6, г-сурет).
7.6-сурет. Тәл арқандарының конструкциясы
Арқандардың беріктігіRc – арқандардың шартты берiктiгi - арқандағы барлық сымдардың жиынтығының үзілу күшіне тең. Егер есептеулерде жиынтықты үзетін күш белгiсiз болса, оны формула көмегімен сымның номиналды уақытша кедергiсі бойынша анықтайды.
Rc = σвF, (7.12)
мұнда, Rc – арқан сымдары көтеретін шектік жүктеме, Н;
Ғ - барлық сымдар қимасының жиынтық ауданы, м2;
σв – сымның уақытша қарсыласуы, Па.
Rс -арқанды үзетін күш деп, оның бұзылуы басталатын күшті атайды. Бұл арқанның жалпы нақты берiктiгі. Арқанның үзілу күші, оны құрайтын сымдардың жиынтық беріктігінен әрдайым аз.
Арқандардың ұзақжарамдылықтарыЦиклдық жүктеменің және шкивтердің, шығыр барабанының иінді жерлерінің әсерінен арқан тез тозып, істен шығады. Тәжірибе көрсеткендей, арқандар бір қадам өрім бойындағы сымдардың белгілі шамадағы үзіктер санынан ары қарай жұмыс жасауға жарамсыз. Мұндай арқандарды ары қарай қолданғаннан, үзілу саны тез арада көбейеді және салыстырмалы аздаған уақыт ішінде арқан толығымен жарамсыз болып қалады, бұл апаттық жағдайларға әкеліп соқтырады. Тәл арқандарының ұзақ жарамдылықтары сымдардың тозған үзілулерімен және үйкеліс кезіндегі қажалумен шектеледі. Созылу және ауыспалы кернеу әсер еткенде, арқанның тәл жүйесіндегі жүрісі және барабанға оралудағы иілуі, айналу кезінде тез суып кетуі мен үйкелуінен пайда болатын үлкен морттық жағдайдан сымдар бүлінеді. Бұл факторлар арқан өрімінің қадам ұзындығындағы үзілген сымдар санымен анықталады.
Шкивтер ойығына, барабанға үйкелгенде, арқанды ұзартудағы қозғалыс пен деформация кезінде арқанның сыртқы қабат сымдары тозады, ал ішкі қабат сымдары бір өрімнің екіншісіне үйкелісі кезінде және сымдардың иілген кезінде тозады. Бұл тозуды арқан диаметрінің кішірейуінен байқаймыз, ол 10%-дан аспауы керек.
Арқан сымдарының жұмыс мерзімін арқанды дайындау сапасымен; бұрғылау қондырғысындағы жұмыс шарттарымен; құрылымымен; арқанға тиесілі жүктемеге өлшемдерінің сай келуімен; шкивтер диаметрімен; шығыр барабаны диаметрі және оның науалары өлшемдерімен; барабанға оралу қабатының санымен; шкивтер арқылы өтетін кездегі майысулардың бағытымен; арқанды дұрыс пайдалану, жабдықтаумен; арқанды дұрыс сапалы майлау факторларымен анықтайды. Жұмыс нәтижелеріне және сынақтық тәжірибеге сүйене отырып, арқанның жұмыс істеу мерзіміне әр түрлі құрылымдық факторлардың әсер ететіндігі белгілі болған.
Арқан диаметрiне шкив диаметрi қатынасының үлкеюі және иілу кернеуінің азаюы арқанның жұмыс жасауының ұзақжарамдылығын арттырады. Орнатылған пайдалану шарттарында Dш/d-қатынасы және сымның жуандығы d арасындағы 
байланыстылықта арқанның жұмыс жарамдылығы шектік мәнге ие болады.
Өрімдеріндегі сымдары сызықтық жанасатын арқандар белгілі бір кернеу мөлшерінде және Dш/d-қатынасындағы қарапайым ЛК-РО 6х25 тәрізді арқандар ЛК-РО 6х37 тәрізді үлкен иілгіштікке ие және құрылымы жағынан күрделірек арқандардан ұзағырақ қолданысқа ие. Ол былай түсіндіріледі: соңғы жағдайда айқас орналасқан сымдардың жапсарлас жіктерінің қиылысу нүктелерінде қосымша кернеулер пайда болады және ол жұқа сымдардың жылдамырақ мыжылуы мен үзілуіне әкеледі.
Шкивтер ойығы профилінің өлшемдері, барабан мен шкивтер материалы, арқан мен ойық арасындағы меншікті қысым арқанның ұзақ жұмыс жарамдылығына үлкен әсерін тигізеді, сондықтан ойық профилі арқан диаметрімен нақ сәйкес келуі керек.
Тәл арқандарын пайдалану кезінде олар қосымша майлауды қажет етпейді, себебі арқанды құрылымдау кезіндегі майлануы, оның барлық жұмыс жасау кезіне жеткілікті. Тәл арқандарының ұзақмерзімділігін арнайы молибден қосылған майлармен майлау біршама ұзартады.
Госгортехнадзор ережелеріне сай тәл арқандары келесі жағдайларда пайдалануға жарамсыз болып табылады: арқанның бір өрімінің үзілуі; үзілген сымдар барлық арқандағы сымдардың 10% -нан артық болуы; өрімнің біреуінің арқан өзегінің үзілуі кезіндегі қысылуы; арқан диаметрінің жіңішкеруі немесе жалпаюы; арқанның тозуы және арқан сымдарының 40% немесе одан да көп бөлігінің (сымның басындағы диаметріне қатысты) коррозияға ұшырауы;
КТО және бұрғылау процессі белгілі бір арқанмен орындалған кезде, тәл жүйесі арқанын үлкен жүктемемен әсер етіп, сынақ бойынша беріктікке есептейді.
Тәл арқандарын беріктікке есептеу. Өске әртүрлі бұрышпен орналасқан, арқандағы сымдардың қиын шиеленісу арқасында, сымдар арасында үйкеліс тудыратын қысым күштері, және арқанның шиеленісу күйін қиындататын қосымша жанама күштеме пайда болады.
Госгортехнадзор ережесі мүмкін күштемесі бойынша арқанды есепетеуді регламенттейді:
Рдоп=RД/SB (7.13)
мұнда, Rд –арқанның толықтай бұзылу жүктемесі, Н;
Sв –машина түріне байланысты арқанның беріктігінің статикалық қор коэффициенті.
Шкивтерде қозғалып келе жатқан арқанның үзіліп кету қаупін зерттеу кезінде, нақты немесе динамикалық бұзу жүктемесі статикалық жүктеме кезіндегі арқанның толықтай бұзылу жүктемесінен айтарлықтай төмен. Статикалық шиеленісу кезінде сымдармен өрімдер арасындағы үйкелісу және радиалды сығылатын жүктеме пайда болады да, арқанды монолитты денеге жақындатады, ол сосын бір бүтін сияқты бұзылады.
Арқанның көлденең қимасының формасы өзгереді, бөлек сымдар арасындағы тіркестік күштер төмендейді, ол арқан беріктігін төмендетеді.
Арқанның жұмысқабілеттілігін есептеу.Арқанның қызмет ету мерзімін нақты есептеу әдісі жоқ. Бұрғылау тәжірибесінде және КТО-да арқанмен жүргізілетін жұмыс мөлшері бойынша олардың қызмет ету мерзімін бағалау әдісін қоданады. Бұл әдісті тәл жүйесінің арқанын таңдаған кезде және оның қолданылуына бағдарлама құру үшін қолдануға болады. Әдіс арқан жұмысына салыстырмалы баға беруге немесе қолданыс жағдайында оның жұмысын есептеуге және арқанның нақты тозуымен сәйкес құрастырылған бағдарламаны түзетуге мүмкіндік береді.
Бұрғылау уақыты кезінде тәл жүйесінің арқанымен жүргізілетін A∑ барлық жұмысын оның жұмысқабілеттілігімен Ак салыстырады; содан кейін қайтадан түсіру бағдарламасын және тәл жүйесі арқанының бөлігін кесуді құрайды немесе ұңғыны бұрғылауға қажетті арқан ұзындығын табады.
Арқанның жалпы жұмысқабілеттілігі Ак-бұл үш шаманың қосындысы: жұмыс қабілеттілігінің қоры- арқанның Ак1 бірінші қиылуға дейінгі ресурсы, оның келесі қиылу Ак2 кезіндегі жұмыс қабілеттілік қоры және арқанның қор ретіндегі ұзындығы қолданылып қойылғаннан кейінгі тәл жүйесінде қалған арқанның жұмыс қабілеттілік қоры:
Ак=Ак1+Ак2+Ак3 (7.14)
Ак1 -бірінші қиылуға дейінгі арқан жұмысы, Дж,
Ак1=А0l0kckTkш (7.15)
мұнда, А0 –1м арқанның жұмыс қабілеттілігінің базалық немесе номинал ресурсы, Дж;
l0 –арқанның қиылатын бөлігінің ұзындығы, м;
kс, kт және kш-коэффициенттер.
Беріктік қоры коэффициенті Sв=5 және Dш/δ=600 (шетелдік фирмалардың берілгендері бойынша) арқан диаметріне d байланысты кезінде тәл арқандарының жұмыс қабілеттілік А0 ресурс мәндері төменде келтірілген.
d, мм................. 25,5 28,5 32 35 38
A0 , МДж/м....... 620–650 750–770 960 150 1350
l0 мәнін бұрғылау, арқан құрылымы мен тәл жүйесінің жағдайына байланысты қолданыс тәжірибесі негізінде таңдайды. Сонымен қатар l0 шамасын l0=(0,6÷0,7)В қатынасынан тұспалдық түрде анықтайды, мұнда В-кронблоктан бұрғылау еденіне дейінгі арақашықтық. Яғни l0-ұзындық, шамамен тәл жүйесінің бір арқан тармағының ұзындығына тең. Арқанның қиылатын бөлігінің ұзындығы шығыр барабанының бірінші қабатындағы арқан ұзындығынан аспауы керек.
Түзетуші коэффициент kт бұрғылау тізбегінің салмағына байланысты статикалық беріктік қор коэффициентін Sв нақты түрде есептейді.
kт коэффициенті көтеріп –түсіру коэффициенті болып есептеледі және бұрғыланатын тау жыныстарына байланысты болады.
Тау жыныстары жеңіл бұрғыланатын, орташа бұрғыланатын, қиын бұрғыланатын, өте қиын бұрғыланатын болуына сәйкес коэффициент кт -1; 0,9; 0,8; 0,7 мәндеріне ие болады.
kш коэффициенті шкив диаметрінің Dш, арқанның сыртқы қабаты қалыңдығына δ қатынасын есептейді.
Dш/δ .............................. 500 600 700
Kш................................... 0,7 1,0 1,2
Жоғарыда келтірілген мәндерді бұрғылау тізбектерін көтеріп түсіру операциясы кезінде, тәл жүйесінде орындалатын жұмысты болжамдап есептеу кезінде қолданады. Бұнда түсіру кезінде ілмекке түсетін жүктеме көтерер кездегі түсетін жүктемеге теңестіріліп қаралады.
Бос элеватордың көтеріп-түсіру кезіндегі жұмысы, Дж,
Аэ =2Gт.ж. hNц.с. (7.16)
мұнда, Gт.ж.- тәл жүйесінің қозғалмалы бөлігінің салмағы, Н;
һ-ілмектің жүріс ұзындығы, м;
Nц.с. = Nут + Nб.к = 2zε/l - жүктелмеген элеваторды көтеру кезіндегі жүктеме циклының саны; zε- АБТ және көтерілетін құбырлардың жалпы ұзындығы.
АБТ ұзындығына тең тереңдікке бұрғылауда АБТ түсіру кезіндегі жұмысты (Дж) шамамен мына формуламен анықтайды
AАБТ=(G АБТ. + SАБТ GСВ.АБТ)hNАБТ (7.17)
мұнда, SАБТ- түсірілетін АБТ свечалар саны;
GСВ. АБТ.- АБТ свечасының салмағы, Н;
N АБТ- ауыр АБТ тізбегін көтеріп –түсіру циклының саны.
Бұрғылау тізбектерін көтеріп-түсіру кезіндегі орындалатын жұмыс, Дж,
Aб.т. = [(GБ.СВ. + GСВ. АБТ)NБ.Т. + GБ.Т.(N1 +2N2+3N3+ …+Ni)]h (7.18)
мұнда, NБ.Т.- бұрғылау тізбегін көтеріп-түсіру кезіндегі циклдар саны;
GБ.СВ. –бұрғылау құбыры свечасының салмағы, Н;
N1, N2,..., Nі – бір сатыдағы атқарым, яғни бір, екі, үш және т.с.с свечалы тізбек кезінде жүктеме циклының саны.
Белгілі бұрғылау тізбегінің жалпы салмағы GТ.Ж. Gут, Ркс тең, және бұрғылау құбырының салмағында Gбт КТО кезінде жұмысты шамамен анықтауға болады:
A=(Gnc+Gen+G,n|2)hN,r (7.19)
7.4. Кронблоктар және тәл блоктары
Кронблок және тәл блогы тәл жүйесінің арқандары өтетін еркін айналатын шкивтердің қозғалмайтын және қозғалатын топтарын орналастыру үшін пайдаланылады. Кронблок пен тәл блогының құрылымына тоқталсақ, еркін айналатын шкивтер топтары өстегі мойынтіректерде орналастырылып, тұрқыда бекітілген. Өстердің саны және олардың бекітілуі бойынша кронблоктар мен тәл блоктары екі түрлі болады – бір өсті және көп өсті. Бір өсті құрылымдарда, барлық блоктар бір немесе бірнеше қозғалмалы өстес өстерде орналасады, ал мойынтірек шкивтер күпшесінде орналасады; көп өсті құрылымда өстер өстес емес және негіздегі тұрқыда орналасқан мойынтіректердегі шкивтермен бірге айналатын етіп жасалынады.
7.7 а, в, және г – суреттерінде бір өстінің, ал 7.7 б – суретінде көп өсті кронблок пен тәл блоктарының сұлбалары көрсетілген. Бір өсті құрылымдар артықшылығы, аз өлшемдер мен салмақтарға ие.
Бір өсті кронблок пен тәл блоктары өстерінің құрылымдары мен тіреулеріне байланысты: үштіректі (7.7, а – сурет), екітіректі (7.7, в – сурет), көптіректі (7.7, г – сурет) болып келеді.
Кронблок пен тәл блогының өстері жүктелген белдік түрінде болады. Сондықтан қандай да бір құрылымдық шешімді таңдау кезінде өстің қажетті мықтылығымен бірге мойынтіректердің ұзақжарамдылығын қамтамасыз етуге ұмтылу керек.
Екі тіректі құрылымдарда, өс диаметрі көп тіректілерге қарағанда біршама үлкен болуы керек. Көп тіректі бір өсті құрылымдарда өс диаметрі кіші болуы мүмкін, бірақ біртұтас, бөлінбеген өсте салмақты бірқалыпты үлестіруді қамтамасыз ету технологиялық түрде қиын. Үштіректі құрылым нұсқасы қарастырылған екеуіне қарағанда аралық болып табылады.
7.7 – сурет. Кронблоктардың конструктивті сұлбалары
а – бір өсті аралық тіректі; б – көп өсті; в – екі сыртқы тіреуі бар бір өсті; г – көп тіректі бір өсті; 1 – өс тіреуі; 2 – шкив; 3 – өс; 4,5 – өстің және шкивтердің мойынтіректері.
Аралық тіректері жоқ бір өсті кронблоктар аз өлшеммен салмаққа ие. Олар роликті-мойынтіректердегі бес шкивті өс бекітілген, пісірілген болат негізде жинақталады. Шектік 1,4 МН жүктемеге есептелінген кронблок құрылымдық шешімі беріктілікті, қаттылықты және қолданудағы тиімділікті қамтамасыз етеді.
Бір өсті және екі тіректі кронблок пісірілген құрылымды екі ұзына бойына, екі көлденең қоставр аралықты негізде жиналады. Кронблок (7.8- сурет) мұнараның кронблоктық алаңқайына шеткі көлденең белдіктері арқылы тіреліп орналастырылады. Шеткі бойлай орналасқан қоставрлық белдіктерге шкивтер мен мойынтірек секциялары бекітілген тіреуіш тұрқы тіректері пісірілген. Секцияның құрамына шкивтердің әрқайсысы екі роликті мойынтіректерде жинақталған өстер кіреді. Бұрғылаудағы әр түрлі бөлшектерді көтеру үшін 0,03 МН-ға дейінгі жүктемені көтеретін көмекші блок негізгі белдіктердің төмеңгі сөресіндегі кронштейнге бекітілген. Айналмалы шкивтерді қорғайтындай және арқандардың секіруінен сақтайтындай етіліп, блок секциясы топсалы қаптамамен жабылады. Көп өсті кронблоктарды бірярусты (өстері бір деңгейде орналасады) және көпярусты (өстердің орналасу деңгейі әр түрлі) етіп жасайды.
7.8 – сурет. Бір өсті бес шкивті кронблок
1 – шкивтер өсі; 2 – пресс-майлаушы; 3 – гайка; 4,12 – тіректер; 5 – өс; 6,7 – тіреуіш сақиналар; 9 – серіппелі сақина;10 – шкив; 11 – қап; 13 – тоқтатыш штифт; 14 – рама.
Тәл блогы өстері мен мойынтіректерінде шкивтер жинақталған, құйып жасалынған немесе пісірілген болат элементтері бар, болат жиналмалы тұрқыдан тұрады. Тәл блогы мұнара ішінде бұрғылау свечалары мен саусақша магазиндерінің аралығында, қозғалатындығына байланысты мұнара элементтері арасында қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін, шағын өлшемді болуы керек, әсіресе ұзындығында.
Тәл блоктары екі түрлі болады: бірсекциялы (барлық шкивтар, бүйір беттерінде бекітілген бір өсте жинақталған) және екі секциялы (шкивтердің екі секциясы тұрқыда жеке жинақталған, ал өстер арасында свечаларды жіберуге арналған кеңістік орналасқан). Екі секциялы тәл блогы свечаларды автоматты көтеріп – түсіру жүйелерінде қолданылады.
7.9-суретте шектік жүктемесі 5,0 МН болатын алты шкивті тәл блогы көрсетілген. Бұрғылау ілмегін тәл блогының төмеңгі сырғасына немесе сырықтармен оның тұрқысына бекітеді. Тәл блогының жоғарғы траверсасының монтаж кезінде ілу үшін міндетті түрде саңылауы болуы керек. Тәл блогының жоғарғы және шеткі жағында арқандар өтуі үшін саңылаулар жасалынған.
КТО-ны механизациялауға арналған жүйелерде, екі секциялы тәл блоктары қолданылады, олардың секция аралықтарында свечаларға арналған бағыттаушы кеңістік орналасқан.
Тербелмелі мойынтіректерде орналасқан шкивтер жинақталынатын өс, тәл блогының және кронблоктың шкивтері бірдей құрылымда орындалады.
Кронблок шкивтері секциясының тәл блогының секцияларынан айырмашылығы, тек өс ұшының құрылымында, оның бекітілуінде және шкивтер санында.
7.9-сурет. Алты шкивті тәл блогы
1 – сырға; 2 – аспа; 3 – тұрқы; 4 – қап; 5 – шкивтер өсі; 6 – роликті-мойынтірек;
7 – шкив; 8 – қақпақ.
Кронблок және тәл блоктары бөлшектерінің өзара алмастырылу мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін шкивтердің, мойынтіректердің секцияларын шығаратын зауыт, оларды бірдей қылып шығарады.
Бұл механизмдердің басты талаптары болып сенімділік және тәл блогының мұнарадағы қажетті шектік өлшемді кеңістікте еркін қозғалуы үшін аз өлшемділігі, сонымен қатар өс ұзындығының аздығына байланысты ию кернеуінің азаюы.
Әр шкив мойынтіректерде көрші шкивтердің айналу жиілігіне қарамсатан, еркін айналатындай етіліп орнатылуы керек. Тәл жүйесі әр түрлі қиын шарттарда жұмыс жасайтындықтан, жасалу дәлдігіне және материал сапасына жоғары талаптар қойылады. Диаметрі 1000мм шкивтердің бүйірлік және радиалды ауытқу соққылары сәйкесінше 1,0 және 0,5мм-ден аспауы керек.
Ойық профилінен өстің ауытқуы 1,5 мм, ал қабырғаның әртүрлі қалыңдығы 2 мм аспауы тиіс. Қабылдауды жүккөтергіш машиналар ережелерінің талаптарына сай орындау қажет.
Блок тұрқысы пісірілген көміртекті құрылымдық болаттан, шкивтері құрамы –40ГЛ, 50ГЛ, 30ХНЛ маркалы, құйылған легирленген болаттан, Rz = 25 мкм бұдырлығымен және НRC 30 – 40 қаттылығымен, ойықтары шынықтырылған, легирленген көміртекті болаттардан пісіріліп жасалынады. Өстер 40ХН және т.б. легирленген болат маркалырынан термиялық өңделіп, қорытылған болуы керек.
7.5. Бұрғылау ілмегі және ілмектіблок
Бұрғылау ілмегі бұрғылау процесі кезінде бұрғылау тізбектерін іліп ұстап тұру үшін, бұрғылау құбырларын көтеріп-түсіру және шегендеуші тізбекті түсіруге арналған. Басқа технологиялық процесте, ұңғыны бұрғылау кезінде ол тағы да басқа төмендегідей функцияларды орындайды:
- штропта ілулі тұрған бұрғылау тізбегі айналатын, өстік бағытта жылжитын ұршықты ұстап тұрады;
- бұрғылау тізбегі ротормен айналу кезінде, ұршық тірегінде пайда болатын бұрау моментін қабылдайды;
- түсіру операциясынан соң, бұрғылауды бастар алдында шурфта орналасқан жетекші құбыры бар ұршық штропының автоматты ұсталуын қамтамасыз етеді;
- түсетін тізбектің ұңғыда кенеттен тоқтап қалуы кезінде, ұршық штропын ілмек ашасында сенімді ұстап тұрады;
- түсіру немесе көтеру процессінде шегендеу немесе бұрғылау тізбегі бар элеваторды штроптарда сенімді ұстап тұрады;
- свечаны босату және ұстап қалу процесінде ілмектің жеңіл бұрылуын және оларға амал жасалуын қамтамасыз етеді;