Тақырыбы: Мұнайгаз бұрғылау жабдықтарының және қондырғыларының жалпы сипаттамасы

 

Кіріспе. Курстың негізгі мақсаты мен міндеттері. Бұрғылау жабдықтарын жобалау негіздері.

 

Бұрғылау жабдығы мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылауға арналған. Ол бұрғылау қондырғысынан, бұрғылау тізбегінен және ұңғыма сағасын герметикалауға арналған жабдықтан тұрады. Бұрғылау қондырғысы – бұл әртүрлі конструкциялы ұңғымаларды бұрғылауда белгілі бір технологиялық іс-әрекеттерді орындауға арналған машиналар, агрегаттар және механизмдер кешені.

Бұрғылау жабдығы конструкциясында экологиялық талаптар орындалуы тиіс. Жаңа жабдықты жобалай отырып конструктор қоршаған ортаны және жер қойнауын сақтауға өз жауапкершілігін түсіне білуі тиіс. Жабдықты жобалауда қоршаған ортаны ластаудың алдын алу, шу мен дірілден қорғаныс шараларын қарастыру қажет.

бұрғылау кезіндегі өндірістік шығындарды, істен шыққан бұрғылау ерітінділерін және суды, бұрғыланған жынысты, майды не толығымен бұрғылау орнында өңдеу керек, немесе қоршаған ортаны ластауға зиян келтірмейтін орындарға шығарып тастау керек.  

Конструкторлық және техникалық құжаттарда бұрғылау қондырғысын пайдалану барысында табиғатты қорғауды қамтамасыз ететін талаптар ашық қанды көрсетілук қажет.

Конструкциялар сонымен қатар, техникалық эстетика талаптарына жауап беруі тиіс – бұрғылау машиналарының сырт көріністері әдемі болуы тиіс. конструкциялау кезінде антропологиялық, психологиялық, санитарлық-гигиеналық, өртке қарсы және басқа норма талаптарын қатаң сақтау керек. жабдықтың атқаратын қызметі мен тағайындалуына байланысты оның элементтерінің түсі мен пішімінің ақпараттық маңызына көңіл аудару қажет. Машина конструкциясын жасауда инженер алдын болған конструкциямен салыстырғанда бүкіл қызмет мерзімінде жоғары экономикалық тиімділікті қамтамасыз ететін жағдайды қарастыруы керек. Бұл мәселені шешуге ықпалын тиігзетін негізгі фактор - өнімділікті арттыру, ұзақмерзімділікті арттыру және пайдалану шығындарын төмендету болып табылады. ұңғыманы бұрғылау технологиясы қарқынды дамып, бұрғылау жабдығының және тау жынысын бұзушы құралдың ең жақсы конструкциялары да моральдық тозып, оларды үздіксіз жетілдіріп немесе жағңаларымен алмастырып отыру керек. Есептеу және конструкциялау әдістерінің үздіксіз жетілдірілуі анағұрлым берік және сенімді жабдықты жасауға мүмкіндік береді.

 

2.1 Бұрғылау жабдығына қойылатын негізгі талаптар.

2.2 Конструкциялау мәселелері мен техникалық негіздері.

 

2.1 Бұрғылау жабдығына қойылатын негізгі талаптар.

Бұрғылау жабдығына қойылатын негізгі талаптар. Конструкциялау мәселелері мен техникалық негіздері.

Бұрғылау жабдығы өнімділігін арттырудың басты факторы бұрғылау сораптарының берілісі мен қысымының бұрғылау технологиясының талаптарына сәйкес келуі; бұрғылау тізбектерінің көтеріп-түсіру жылдамдықтарының және қуаттарының орнатылған нормаларға сәйкестігі; бұрғылау технологиясын және бұрғылау жұмыстары өндірісін бақылау және басқарудың автоматтандырылған құралдарын қолдану; қашаудың қажетті айналу жиілігімен жүктемесін жүзеге асыру мүмкіндігі болып табылады.

Мысалы, бұрғылау режимдерін оңтайландыру, жеңіл ерітінділерді қолдану есебінен түптегі төмен қысымда бұрғылау, ерітіндідегі қатты фаза мөлшерін төмендету және гидромониторлық қашауда жоғары гидравликалық қуат орнату бұрғылау қондырғысын модернизациялаусыз да  үлкен экономикалық тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Бұл іс-шаралар тек қана бұрғылдау жылдамдығын арттырып қана қоймай, сонымен бірге қашаудың өтуін арттыруға да мүкіндік береді. осының есебінен көтеріп-түсіру операцияларының көлемі бірден төмендеп, оған шығындалатын шығындар да төмендейді. 

Бұрғылау қондырғысының параметрлері мен техникалық құралдары жұмыс істеп тұрған бұрғылау техникасын қамтамасыз етіп, және де болашақ перспективаны да ескеруі тиіс. Ұңғыманы бұрғылау уақытының қысқарту қондырғының монтаж қабілеттілігінен және тасымалдау жылдамдығына тәуелді.

Конструкцияны жасаудың негізгі мақсаты пайдалану сенімділігінің тиімді деңгейіне қол жеткізумен берілген жұмыстардың орындалуын және жоғары тиімділікті қамтамасыз ету болып табылады. Сенімділік – техниканың заманауи дамуында және күрделі жүйелерді қолдануда негізгі мәселелердің бірі болып табылады.

Сенімділік – объектінің пайдаланудың берілген режимі мен шарттарына, техникалық қызмет көрсетуге, жөндеу, сақтау және тасымалдаудың берілген шарттарына сәйкес келетін берілген шектегі орнатылған пайдалану көрсеткіштерін уақыт бойынша мәндерін сақтай отырып берілген қызметтерді атқара алу қасиеті.

Сенімділік кешендік қасиет болып табылады. ол объектінің тағайындалуы және оны пайдалану шартына тәуелді істен шықпау, ұзақмерзімділік, жөндеуге жарамдылықтан тұруы мүмкін. Ол істен шығу жиілігімен, істен шығулар арасындағы жұмыс істеу ұзатығымен, қызмет көрсету мерзімінде істен шығу жиілігін өлшеу заңдылығымен, істен шығудың ауырлық дәрежесімен, көлемімен, жұмыс құны және ұзақтығымен сипатталады.

 

2.2 Конструкциялау мәселелері мен техникалық негіздері.

 

Конструкциялау мәселелері мен техникалық негіздері.

Конструкциялаудың негізгі мәселелері барынша жоғары экономикалық тиімділік беретін бұрғылау шартына тәуелді – мұнай және газ ұңғымаларын салу процесіндетехнологиялық жұмыстардың жоғары тиімділігін қамтамасыз ететін бұрғылау жабдықтарын жасау болып табылады. Яғни, 1 м ұңғыманың құнын төмендету және жоғары технико-экономикалық және пайдалану көрсеткіштеріне ие жабдықты жасап шығару.

Бұрғылау қондырғысының сапасы өндірістік технологиялық және пайдалану көрсеткіштерімен анықталады. Өндірістік-технологиялық көрсеткіштер – дайындаудың еңбек сыйымдылығы, металлсыйымдылығы, конструктивті унификация дәрежесі. Пайдалану көрсеткіштері - өнімділік, қуат, сенімділік, салыстырмалы салмағы, өлшемдері, жөндеуге жарамдылығы, энергияның меншікті шығыны, сақталуы,  қызмет көрсету оңайлығы мен қауіпсіздігі, басқару қолайлылығы, бір бұрғылау нүктесінен екіншісіне демонтаждау, монтаждау және тасымалдау оңайлылығы.

 

Бұрғылау қондырғысының схемаларын таңдау және жабдықтарын жинақтау.

Конструктор бұрғылау жабдығының ерекшеліктерін, бұрғылау технологиясын және ұңғыманы өту процесінде әрбір агрегаттың атқаратын қызметін білуі қажет.

Бұрғылау қондырғысының негізгі параметрлерін және прототипін таңдап болған соң оның схемасын және жабдықтардың жинақталуын әзірлеуге кіріседі. Схеманы және жинақталуды әзірлеу екі кезеңнен тұрады: эскиздік және техникалық. Эскиздік жинақтауда бұрғылау жабдығының және агрегаттардың негізгі схемасын және жалпы жинақталуын көбінесе бірнеше нұсқада әзірлейді. Бұл кезде жеке элементтердің конструктивтік құрылғылары бөліп көрсетілмей, тек олардың тұруы мүмкін орындарын жобалап алады. Бұл кезде шығырдың немесе бұрғылау сорабының нақты түрі ескерілмейді.

Схемалардың әртүрлі нұсқаларының артықшылыұтары мен кемшіліктерін талдау нәтижелері негізінде берілген мәселелерді қанағаттандыратын схеманы таңдап алады, содан соң жабдықтың техникалық жинақталуын әзірлейді. Әрбір элементтің конструктивтік шешімін анықтайды, беріліс шынжырлы ма, әлде тісті ме, тежегі гидравликалық болады ма, әлде электрлідинамикалық болады ма – деген мәселелер шешіледі. Содан соң бұрғылау қондырғысының кинематикалық схемасының соңғы нұсқасы әзірленеді.

Схемалар мен жинақталуды талдауда  негізгі факторларға мыналар жатады:

• Қондырғының қарапайым кинематикалық схемасында ұңғыманы салу процесінде талап етілетін негізгі іс-әрекеттерді дұрыс орындау;
• Жабдықты монтаждау, демонтждау және тасымалдау жылдамдығы мен қолайлылығы;
• Бір бұрғылау нүктесінен келесісіне көп қайтара тасымалдаудан соң қондырғы конструкциясы мен параметрлерінің берілген шектегі тұрақтылығы;
• Біліктердің бір осьтілігін сақтау немесе көп қайтара тасымалдаудан соң оны қалпына келтіру және барлық жабдықты дұрыс сақтау;
• Конструкцияның аз металлсыйымдылығы;
• Бұрғылау және ауырлатылған құбырлардың, шегендеу құбырларының свечалар жиынтығын 10% артық жинау мүмкіндігі;
• Бұрғылау негізінің жеткіліктігі биіктігі лақтыруға қарсы жабдықтың және басқа жабдықтардың орналасуын қамтамасыз етуі керек.

Жинақтаудағы басты фактор жеке агрегаттардың параметрлері мен варианттарын орнату.

 

Бұрғылау қондырғысының кинематикалық схемасын таңдау

 

Жобалаудың алғашқы кезеңінде жабдықты жинақтаумен қатар, кинематикалық схеманың бірнеше нұсқалары әзірленіп, үлкен тиімділікті қамтамасыз ететін нұсқа таңдалуы керек. Бұл кезде барлық орындаушы және аралық звенолардың кинематикалық схемасын талдау қажет.

Тау жынысын бұзушы құралдың кескіш элементтері айналмалы бұрғылауда бұранда бойымен қозғалуы керек, бұл кездегі айналмалы қозғалыс ілгері-кейінді қозғалыспен үйлесуі керек. Бұрғылау сораптарының поршендері айнымалы немесе тұрақты жылдамдықпен ілгері-кейінді түзу сызықты қозғалыс жасауы қажет. тау жынысын бұзушы құралды алмастыру үшін бұрғылау тізбегі свечаларға бөлшектеліп, ұңғымадан шығарылады және ұңғымаға ілгері-кейінді қозғалыста түсіріледі. Осыған байланысты қондырғы осы негізгі немесе басты қозғалыстарды жүзеге асыратын механизмдерден тұруы керек.

Бұрғылау қондырғысының негізгі орындаушы механизмдерінің басты қозғалыстарының жылдамдықтары келесі параметрлермен анықталады:

• тау жынысын бұзушы құрал үшін – қашау – мүмкін айналу жиілігімен және тау жынысының бұрғыланғыштығымен;
• бұрғылау сорабының поршеньдері үшін – сорап поршенінің цилиндрде мүмкін орташа қозғалу жылдамдығымен;
• көтеру жүйесінің ілмегі үшін – ұңғымадағы бұрғылау тізбегінің мүмкін жылдамдығы және көтеру механизмінің қуаты.

Негізгі орындаушы механизмдер арасындағы кинематикалық байланыс: жетекші қозғалтқыштар, ілмек, ротор столы және сорап поршені – бұрғылау қондырғысының эскиздік жобасын әзірлеуде маңызды элемент болып табылады.

Тиімді бұрғылауды қамтамасыз етіп, қуатты толығымен қолдану үшін алдымен бұрғылау қондырғысының кинематикалық құрылымын айқындап алады.

Бұрғылау қондырғысының кинематикалық құрылымы деп әртүрлі сыртқы және ішкі өзгерулерде негізгі кинематикалық қасиеттердің сақталуын қамтамасыз ететін орындаушы механизмдер мен қозғалыс көзі арасындағы кинематикалық байланыстардың жиынтығы.

Бұрғылау қондырғысының кинематикасын әзірлеу үшін алдымен құрылымдық, соңынан конструктивтік кинематикалық схемаларды дайындайды.

Кинематикалық құрылымдық схема – звенолардың, органдардың өзара орналасуы және олардың байланысы орнатылатын бұрғылау қондрығысының моделі. Ол белгілі бір қозғалыс және оның жылдамдығы қандай құралдармен жүзеге асырылатынын анықтамайды.

Кинематикалық конструктивтік схема – белгілі бір звено қозғалысының, оның өлшемі мен пішімдерін сақтай отырып, қандай құралмен жүзеге асырылатыны көрсетілетін бұрғылау қондырғысының кинематикалық моделі. Кинематикалық схемада қозғалыспен танысуға қажетті барлық мәліметтер болады.

Құрылымдық схемаға оның жеке звенолары мен элементтерінің бейнелерін ромб, квадрат, шеңбер немесе басқа фигуралар түрінде көрсетеді, ал олардың кинематикалық байланыстарын пунктир сызықтармен көрсетеді.

Бұрғылау қондырғысының кинематикалық схемасы жалпы талаптарды қанағаттандыруы керек:

• ротордың, көтеру кешенінің және сораптардың қозғалыс жылдамдықтарының қажетті

 

Бұрғылау жабдығы элементтерін есептеу принциптері. Статикалық беріктікке есептеу принциптері

 

Бұрғылау жабдығы жүктемелер және олардың әсер ету уақыты – кездейсоқ шама болатын машиналар категориясына жатады. Бұрғылау жабдығы элементтерін есептеу шартты түрлде қабылданған жүктеме шамаларымен, олардың әсер ету ұзақтығымен және сипаты бойынша жүргізіледі. Ал элементтерді беріктікке және ұзақмерзімділікке есептеу – көп жылдық тәжірибемен анықталған айрықша ерекшеліктерді ескерумен жалпы қабылданған тәсілдер бойынша жүргізіледі. Жүктеменің әсер ету сипатына тәуелді бұрғылау жабдықтарын статикалық беріктікке және төзімділікке есептейді.

Беріктік бөлшектердің белгілі бір бұрғылау тәртібінде және жүктелу шартында сынбай жүктемелерді қабылдау қабілеттілігін сипаттайды. Бөлшектердің беріктігіне материалдар, беріктік тәсілдері, өлшемдері және олардың геометриялық пішімдері үлкен ықпалын тигізеді.

Машина бөлшектерінің кернеулік-деформациялық жағдайының өзгеруін тудыратын күштік әсерлерді жүктеме деп атайды. Әсер ету сипатына қарай жүктемелер статикалық және динамикалық болып бөлінеді.

Статикалық жүктемелердің мәні, бағыты және әсер ету орны  тұрақты немесе елеусіз өзгеретіндіктен, конструкцияларды есептеуде инерция күшінің ықпалын елемеуге де болады. Өз кезегінде олар тұрақты және айнымпалы болып бөлінеді.   

Тұрақты жүктемелерге берілген конструкция үшін мәндері өзгеріссіз қалатын жүктемелер жатады. тұрақты статикалық жүктмеге мысал ретінде конструкцияның өз салмағын айтуға болады.

Айнымалы статикалық жүктемелерге ұзақ жұмыс циклында әсер ететін жүктемелер жатады (мысалы, бұрандалы қосылыстың бастапқы тартылуы, әртүрлі аппараттардағы ссұйық немесе газ қысымы, қардан және температуралық әсерден болатын жүктемелер).

 

Бұрғылау жабдықтарын динамикалық төзімділікке есептеу принциптері

 

Егер бөлшекке ұзақ уақыт айнымалы жүктеме (уақыт бойынша) әсер етсе, онда ол статикалық жүктелу кезіндегі материалдың беріктік шегімен салыстырғанда айтарлықтай төмен кернеуде сынып кетуі мүмкін. Материал сынғанға дейін көтере алатын жүктеме циклдарының саны жүктеме деңгейіне және оның әсер ету уақытына тәуелді. Кернеуді төмендеткен кезде сынғанға дейінгі циклдар саны артып, кернеудің аз шамасында артып кетеді. Материалдың айнымалы жүктемелер (уақыт бойынша) әсеріне қарсы келу қабілеттілігі төзімділік деп аталады.

Циклдық жүктемелер әсер ету нәтижесінде бөлшектің сынуы шаршау деп аталып, металдың зақымдануының жергілікті шоғырлануы нәтижесінде пайда болады.

Шаршау ұзақмерзімділігі – материал төзімділігінің сипаттамасы, сынудан алдын үлгіге әсер ететін жүктемелер циклының санымен анықталады. Қоршаған ортаның әсер ету факторларына тәуелді (коррозия, жылу, ылғылдылық) және бұйымды қолдану шартына тәуелді (тозу,коррозия, өлшемдерінің кішіреюі) пайдалану процесінде бұйымның төзімділік шегі айтарлықтай өзгереді.

Машина бөлшектеріндегі айнымалы кернеулер цикл түрі және уақыт бойынша циклдың өзгеру сипатына қарай бөлінеді. Кернеу циклы деп бірқалыпты жүктелу кезінде кернеу мәндерінің бір өзгеру кезеңіндегі жиынтығын айтады. 1 суретте айнымалы кернеу циклдарының тұрлері көрсетілген, олар келесі параметрлермен сипатталады:

циклдың орташа кернеуі, кернеулер циклының тұрақты құраушысы (оң немесе теріс):

             

цикл кернеулерінің амплитудасы, кернеулер циклының айнымалы құраушысының ең үлкен  оң мәні:

             

мұндағы: σ_max  және         σ_min – циклдың максимал және минимал кернеулері, циклдың ең үлкен және ең кіші циклдарына сәйкес келеді.

Циклдың минимал кернеуінің максимал кернеуге қатынасын кернеулер циклының асимметрия коэффициенті деп атайды:

               

 

1 сурет. Кернеулер циклдарының түрлері және оған сәйкес келетін асимметрия коэффициенттерінің мәндері

 

Бұрғылау жабдығын дайындауда қолданы-латын конструкторлық материалдар. Конструкторлық материалдар туралы жалпы мәліметтер

 

Бөлшек материалын таңдауға және жабдықты қоршаған ортаның зиянды әсерінен қорғауға қойылатын талаптар жабдықтың жұмыс істеу шартына тәулді болады.

Жабдықты пайдалану шартын бағалауда негізінен келесі факторлар қарастырылады:

• жабдық қолданылатын ауданның климаттық сипаттамасы;
• жабдық жұмыс істейтін ортаның агрессивтілігі;
• жабдық және оның бөлшектерінің жылулық жұмыс тәртібі;
• жабдық және оның бөлшектерінің жүктелу тәртібі.

Климаттық шарттар бірқатар жағдайларда материал таңдауға елеулі ықпалын тигізеді. Қоршаған ортаның төмен температурасында (минус 40 - 60ºC) болат, пластмасса, резинаны таңдау қиынға соғады, себебі, олар морт сынғыш, деформацияға икемсіз болады. Сонымен қатар тропикалық климат ылғалдың, күн сәулесінің жоғары әсерін, бөлшек жабындысы мен оқшаулағыш материалдардың құрт-құмырсқамен және бактериялармен бұзылу мүмкіндігін тудырады.

Ортаның агрессивтілігі жабдық бөлшегіне химиялық, электрлі химиялық және механикалық әсермен анықталады. Алғашқы екеуінің әсері металл коррозиясын – оның бетінің бұзылуын тудырады.  Ал соңғысы ортада қатты бөлшектердің болса пайда болады. Коррозия және механикалық қоспалардың жабдық сенімділігіне зиянды ықпалы бөлшектің және сақтандырушы жабындының дұрыс таңдалуымен және конструктивтік шаралармен төмендетіледі.

Жылулық режим жабдықта жүретін технологиялық процеспен анықталатын температураның өзгеруімен немесе жабдықтың жұмыс процесінде бөлшектердің қызуымен анықталады. Мысалы, қабатқа жылулық әсер ету ұңғыма сағасындағы жабдық, шегендеу тізбектерінің, ұңғыма ішіндегі жабдық температураларының 150 – 350 ºС дейін қыздырады. Сырғанау тіректерінде үйкелісетін бөлшектердің жергілікті қызуы орын алуы мүмкін, ал бұл суыту шараларын қарастыруға және жылуға төзімді материалдарды қолдануға алып келеді.

Жабдықтың жүктелу сипаты жүктеме түріне (созылу, сығылу, бұралу, иілу, комбинирлі жүктемелер), оның әсер ету мерзімділігіне (тұрақты статикалық жүктеме, айнымалы циклді немесе циклсыз жүтеме) тәуелді анықталады және берілген материалға мүмкін шектік кернеулерді анықтайды.

 Мұнай кәсіпшілігінің жабдықтарын контрукциялауда металлдар, олардың қорытпалары, металкерамика, қатты қорытпалармен металл емес материалдар қолданылады.

Металл және оның қорытпалары негізгі конструкциялық материалдарға жатады. Олардың ішінде көп қолдану тапқаны болат, шойын, алюминий, титан, қорғасын, мыс қорытпалары, алюминий, титан. Мыс немесе темір негізіндегі металкерамика кремниймен, асбестпен, кремнеземмен толықтырылады. Антифрикциялық метал керамикалық бөлшектер және сүзгілер графитті қоладан, графитті темірден, никельден, тот баспайтын болаттан, және қоладан дайындалып маймен немесе фторопластпен майланады.

Қатты қорытпалар мұнай кәсіпшілігінде аз қолдану тапқан (кескіш элемент жарақтары – фреза және т.б.).  бұл негізінен вольфрамды, титанды вольфрамды, карбидті және басқа қатты қорытпалар.

Металл емес материалдар – пластмасса, резина, цемонт және бетон – жабдықтарды дайындауда кеңінен қолданылады. Пластмасса көп жағдайларда металл орнына немесе оны коррозиядан қорғауға, тығыздағыш, антифрикциялық бөлшектерді дайындауға қолданылады.

Резина негізінен тығыздағыш бөлшектер, подшипниктер, үшін, металлдарды коррозиядан қорғауға қолданылады.

Бөлшекті жеңілдету үшін жеңыл қорытпалар қолданылады.

Жабдық бөлшектеріне болат таңдауда кең қолдану тапқан сапасы қарапайым көміртекті конструкторлық болаттарды (Бт.2, Бт.3, Бт.4, Бт.5) немесе сапалы көміртекті конструкторлық болаттарды (болат 10, 20, 30, 35, 40,45,50) қолдану мүмкіндігін тексереді. 

 

Көтеріп-түсіру кешені. Көтерудің орташа механикалық жылдамдығын анықтау. Көтерудің максимал және минимал механикалық жылдамдығы

 

Бұрғылау қондырғысының көтеріп-түсіру кешені деп – бұрғылау және шегендеу құбырларын түсіру, көтеру және ұстап тұруға арналған және ұңғыманы салу барысында технологиялық қажетті іс-әрекеттерді қамтамасыз ететін агрегаттардың, механизмдердің және органдардың жиынтығы аталады.

Ұңғыманы бұрғылау процесінде көтеріп-түсіру кешені келесі іс-әрекеттерді атқарады: жүйеге түсірілген жүктеме ауадағы тізбек салмағынан аспайтын кезде тозған қашауды алмастыру үшін бұрғылау тізбектерін түсіру және көтеру;  жүйеге түсірілген жүктеме ауадағы тізбек салмағынан асатын кезде қосымша технологиялық және апаттық жұмыстар. Қосымша технологиялық және апаттық жұмыстарға бұрғылау процесінде бұрғылау тізбегін айналдыру және ұңғыманы шаюмен бірмезгілде көтеру және түсіру жұмыстары жатады; кезекті құбырды өсірген соң элеватор немесе сынаны босату үшін шегендеу тізбектерін көтеру және түсіру; бұрғылау және шеендеу тізбектерін қармалуын және апаттан сақтау; қисайтылған және көлбеу ұңғымаларда бұрғылау тізбектерін көтеру және тұсіру.

Операциялардың бірінші категориясы (КТО) ең ұзақ, циклды, айнымалы динамикалық жүктемелі болып табылады, көтеріп-түсіру кешені элементтерінің ұзақмерзімділігін талап етеді.

Операциялардың екінші категориясы кездейсоқ сипатқа ие кешен элементтерінде қысқа мерзімді, жоғары жүктемелер тудырады, және оның статикалық берктігін анықтайды. Бұл жүктемелердің әсер ету заңдылығын орнату мүмкін емес, сондықтан максимал жүктеме ретінде қолданылатын бұрғылау құбырларының үзілу беріктігінен кем түспейтін ілмектегі жүктеме немесе түсірілетін шегендеу құбырларының ең үлкен жүктемесінің  0,8 бөлігі алынады.

Көтеру кешенінің жабдықтары шамасы бойынша қысқамерзімді қайталанатын өзгеретін жүктеме режимінде жұмыс істейді.

Жүктемені және оның әсер ету уақытын анықтау үшін конструктор ұңғыманы бұрғылау процесінің технолоогиялық процесін жақсы білуі тиіс.

Бұрғылау қондырғысының тиімділігі бірқатар көрсеткіштермен бағаланады, оның бірі бұрғылау жылдамдығы, ал екіншісі – әртүрлі операцияларды орындау жылдамдықтары.

Өтудің рейстік жылдамдығы – кешендік көрсеткіш, бұрғылау қондырғысы тиімділігін салыстырмалы бағалау және бұрғылау процесін салыстырмалы жағдайда бағалауға арналған. Ол тау жынысын бұзуға кеткен және тозған қашауды алмастыруға кеткен уақыт шығынын ескерумен ұңғыма оқпанын тереңдетудің орташа жылдамдығын (м/сағ) немесе (м/ай) сипаттайды:

мұндағы, Н_д – қашауға өту, яғни бір рейстегі бұрғыланған метрлер саны, м; t_р – рейстің жалпы уақыты, сағ.

мұнда, tдол – түптегі бір қашаудың жұмыс уақыты, сағ; tсп және tпод – түсіру және көтеру уақыты, сағ; tн – бұрғылау тізбегін өсіру уақыты, сағ; tпвсп – дайындау және қосымша жұмыстар уақыты, сағ; tрас – ұңғыма оқпанын кеңейту уақыты, сағ; tпр – берілген рейске қатысты басқа уақыт.  

Әрбір рейс тиімділігі ұңғыма оқпанының тереңдеген  сайын түптегі  қашаудың жұмыс уақытына тәуелді болады. Яғни, ұңғыма оқпанын тереңдетуге қатысы жоқ барлық қалған қажетті операцияларға шығындалатын өндірістік және өдірістік емес шығындар.

 

Таль жүйелерін конструкциялау. Қызметі, құрылымы, түрі және талаптар. Болат арқандарды таңдау. Арқан конструкциялары.

 

Таль жүйесі максимал мүмкін жүктемемен, арқанның жұмысшы тармақтарының санымен және оның диаметрімен сипатталады. Таль жүйесін таңдап бағалауда оның түрінен және конструкциясынан ұңғыманы салу процесінде маңызды фактор болып табылатын КТО жылдамдығы тәуелді.

Жабдықталудағы шкивтердің және тармақтардың саны артқан сайын арқан тозуы артады, ал олардың саны кеміген сайын арқан жүктелуі артады және оның иілу саны кемиді. Арқанның шығыр барабанына оралу қабаттарының саны екі-үштен аспаса жабдықталу тиімді болып саналады.

Шкив диаметрі мен арқан арасындағы қатынас үлкен болған сайын (D_ш/d < 48), шкив диаметрін ұлғайтқан сайын, үлкен диаметрлі берік арқандардың қолданылуы жұмыс тиімділігін арттырады.

Кронблок шкивтерінің саны таль блогымен салыстырғанда бір бірлікке үлкен болуы керек, жабдықталу еселігі жұп болады: z_кб = z_тб +1; u_т =2z_тб (z_тб және z_кб) – таль блогы және кронблок шкивтерінің саны.  Мұны таль жүйелерін конструкциялауда ескеріп, беріктік, ұзақмерзімділік талаптарына толығымен жауап беретін конструктивті шешімді таңдау керек.

Арқанның жетекші тармағының жылдамдығы шығыр барабанына орау шарты бойынша 20 м/с аспауы керек, яғни

υ_в = υ_к u_т ≤ 20 м/с, мұндағы υ_к – ілмек жылдамдығы, м/с.

Таль жүйесінің беріктік қор коэффициенті

немесе 

мұндағы, Р_встмах  - таль жүйесінің жетекші тармағындағы максимал жүктеме;

R_д – арқанның іс жүзіндегі үзілуге беріктігі;

u_т – таль жүйесінің еселігі;

S_в – беріктік қор коэффициенті.

Ілмектің статикалық жүктелуінде S_в =2, бұрғылау тізбектерін КТО S_в=3.

Таль жүйелерін келесі реттілікте конструкциялайды: қажетті максимал жүктемелерге және бұрғылау тізбегін көтеру жылдамдығына тәуелді таль арқанының өлшемі мен түрін таңдайды, содан соң жүйедегі шкив диаметрлерін және жабдықталу еселігін анықтайды, кейіннен механизмдердің конструктивтік схемасын таңдап, оның жеке элементтерінің өлшемдерін есептейді.

Таль арқаны

Арқанды барабанға орауда немесе одан босатуда созылу, иілу, бұралу, майысу кернеулеріне ұшырайды. Арқан барабанға әрбір айналым өткен сайын арқан диаметрінің шамасына ығыса отырып бұрандалы сызық бойымен оралады. Бұл ығысу созылу, иілу және бұралу деформацияларын толықтырады. Арқанның оралу бағытына, барабанның айналу бағытына, арқанның барабанға жайласу реттілігіне тәуелді (алдымен солға, немесе керісінше, барбанға немесе оның астына) бұралу деформациясы егер ол арқан тармақтарының бағыттарымен сәйкес келсе артуы мүмкін, немесе егер ол тармақтардың оралу бағытына қарама-қарсы болса төмендеуі мүмкін.

Арқанның жетекші тармағында ең үлкен жүктемелер түсіру кезінде тежегенде, барабанда арқанның тек бір қабаты қалғанда пайда болады. Сондықтан осы кезде арқан оралатындай жағдай жасау керек.

Кронблок және таль блоктарын конструкциялау. Конструктивтік схемалары

Бұрғылау қондырғыларныда дөңгелек алты тармақты тросты конструкциялы, екі орамды өзекшелі арқандар қолданылады.

Тармақтарда сымдар тобы өзекше айналасында бірнеше концентрлі қабатпен спираль бойынша орналасады.

Арқан тармақтары оралу түріне қарай үш түрлі болады:

1) бір жақты бағытты, оралу бұрышы бірдей және қабаттарда сымдар сызықты жанасқан – ЛК типті (2, а сурет);

2) барлық қабаттарда орам қадамы бірдей (2, б сурет);

3) комбинирлі – қабаттардағы орамдар бағыты әртүрлі (2, в сурет).

Екінші және үшінші жағдайларда қабаттардағы сымдар айқасады, сондықтан олардың жанасуы нүктелік болады (ТК типті).

Екі орамды болат арқандарда тармақтар тобы органикалық немесе металл өзекше айналасында спираль бойынша орналасады. Ауыр жүктемеге ұшырайтын таль жүйелері үшін металл өзекшелі, әрқайсысында жеті сым болатын жеті тармақтан тұратын арқандар таңдалады. Мұндай типті таль арқандары қажетті иілгіштікті қамтамасыз етеді және жоғары көлденең қатаңдыққа ие.

Арқан беріктігі

Арқанның шартты беріктігі деп арқандағы барлық сымдардың жалпы үзілу жүктемесі аталады.   Жалпы үзілу жүктемесі сымның номинал уақытша кедергісі бойынша анықталады:

мұнда σ_в – сымның уақытша кедергісі, МПа; - барлық сымдар қимасының ауданы, м².

Арқанның үзілу жүктемесі деп Rд арқанның үзілуі орын алатын жүктемені айтады. Арқанның үзілу жүктемесі барлық уақытта оны құраушы сымдардың жалпы беріктігінен барлық уақытта аз болады. Нақты беріктік келесі формуламен анықталады:

мұндағы α – орамның сыртқы қатарының сымның оралу бұрышы;

β – арқандағы сымның бұралу бұрышы;

n^/ - тармақтағы сымдар саны;

n – арқандағы тармақтар саны (таль арқандары үшін n = 1).

Бұрғылау ілмектері және ілмеблоктар. Қызметі, талаптар және схемалар. Бұрғылау ілмектерін конструкциялау.

Орындалатын жұмыс кешеніне тәуелді шығырлар әмбебап және арнайы болуы мүмкін. Әмбебап шығырлар ұңғыманы салу процесінде тізбекті түсіру, көтеру және берумен байланысты барлық жұмыстарды, сонымен қатар бұрғылау және шегендеу құбырларының бұрандалы қосылыстарын бекіту, ажырату, бұрау сияқты жұмыстарды орындауға арналған. Арнайы шығырлар іс-әрекеттердің тек бір бөлігін ғана орындайды, тізбектерді көтеру және түсіру. Бұл жағдайда қалған жұмыстарды қосымша шығырмен атқарады. Бұрғылау негізі төмен болса және шығыр еден деңгейінде орналассқан жағдайда әмбебап шығырларды қолданған дұрыс, егер шығыр бұрғылау еденінен төмен орналасса, онда арнайы бір білікті шығырды қолданған дұрыс.

Шығырды алғашқы жобалау кезеңінде алдымен кинематикалық схемасын таңдайды, білік санын орнатады, біліктер арасындағы беріліс қатынасын, берілістерді іске қосу реттілігін, жылдамдықтар санын және олардың шамасын анықтап алып, соңынан конструктивтік схеманы әзірлейді.

Конструктивтік схеманы әзірлеуде алдымен жұлдызшалар мен тісті дөңгелектер тістерінің санын, беріліс қатынастарын, берілістер мен муфталардың орналасуын анықтайды, содан кейін олардың түрі мен конструкциясын таңдайды. Білік тіректерінің орналасу орнын, олардың арасындағы қашықтықты белгілейді, тежегіш түрін және оларды басқару тәсілін таңдайды.

Шығыр схемасын таңдауға басты барабанмен беріліс қорабының шығыс білігінің осьтері арасындағы қашықтық, сонымен қатар берілістің көлбеулік бұрышы ықпал етеді. 1 суретте бұрғылау шығырларының конструктивтік схемалары келтірілген. Конструкциясы бойынша қарапайым шығырлар – бір білікті шығырлар, басты білік жетегі екі шынжырлы беріліс арқылы беріліс қорабынан болады. Бұл шығырлардың салмақтары екі- үш білікті шығырлармен салыстырғанда төмен, бұл оларды монтаждау, демонтаждау және тасымалдауды жеңілдетеді.

Орташа қуатты салмағы жоғары шығырларда негізгі және қосымша іс-әрекеттер біріктірілген. Сондықтан оларды екі- үш білікті әмбебап етіп орындайды (1 сурет, б, г).

Бұрғылау шығырларының конструкциялары. Бұрғылау шығырларының кинематикалық схемалары. 

 

 

1 – сурет. Бұрғылау шығырларының схемалары:

1 - реттеуші тежегіш; 2, 8 - жылдам және жай жылдамдықтардың фрикциялық муфталары; 3 - ротор жетегінің трансмиссиясы; 4, 7 - шығырдың көтеру білігінің жетегінің жылдам және жай жылдамдықтарының трансмиссиясы; 5 - шығыр барабаны; 6 - тұрық; 9 - беріліс қорабы; 10 - күштік жетек трансмиссиясы; 11, 12 - трансмиссиялық және катушкалық біліктер; 13 - тартальды барабан.

 

Бұрғылау шығырлары келесі іс-әрекеттерді атқарады: көтеру кезінде барабанға таль жүйесі арқанының жетекші тармағын орау және тарту, бұрғылау және шегендеу тізбектерін түсіруде арқанды орау,  КТО кезінде, тізбекті өсіруде, беруде және т.б. операцияларда. Бұрғылау шығырларын келесідей топтастырады:

• арқанның жетекші тармағындағы тарту жүктемесінің шамасы бойынша, барабан білігіне берілетін қуаты және тежегіш қуаты бойынша;
• барабан және білік саны бойынша.

Бұрғылау шығырының тұрығын, білігін және барабанын есептеу және конструкциялау.

Бұрғылау шығырларының тұрықтары берік, үлкен жүктемелер әсер еткен кезде деформацияларға төтеп беретін қатты болуы керек. Тұрықты прокаттардан пісірілген етіп конструкциялау керек: швеллерлерден, екі таврлы біліктерден және беттік болаттан.

Тұрықты әдетте Бт3 маркалы болаттын дайындайды. Шығыр тұрығы күрделі пісірілген конструкциялы, оны беріктікке дәл есептеу үлкен қиындықтар тудырады. Сондықтан тұрық есебін жуықтап жүргізеді. Бет қалыңдығы және профильдік прокат өлшемдері жиі конструктивтік болжамдар бойынша алынады. Тұрық қабырғаларын қатты бекітілген немесе еркін пластиналар сияқты қарастырып оның мүмкін беріктігін анықтайды. беріктік қорларын үштен кем емес етіп қабылдайды.

Көтеру және трансмиссиялық біліктерді бір жазықтықта орнатқан дұрыс, білік осьтерінің орналасу биіктігі барабан, жұлдызша өлшемдерімен анықталады. Катушкалы білікті оператор жұмысына ыңғайлы биіктікте орнатады.

Көтеру білігі – бұрғылау шығырынығ негізгі жиынтықтарының бірі. Білікте барабан, таспалы тежегіштің тежегіш шкивтері, шынжыырлы беріліс жұлдызшалары, фрикциялық пневматикалық муфталар орнатылады.

Шығыр біліктерін орташа легірленген конструкторлық болаттардан (хром, никель, молибден және т.б.) дайындап, механикалық қасиеттерін жақсарту үшін термиялық өңдеуден өткізу керек. Біліктерді 30ХН, 40ХН, 30ХМА, 30ХНМА болат маркаларынан (ГОСТ 4543-71) дайындайды. 

 

1.1 Бұрғылау тізбектерін айналдыруға арналған жабдықтар, атқаратын қызметі.

1.2 Жабдықтардың негізгі сипаттамалары.

Бұрғылау тізбегін айналдыруға арналған жабдықтардың атқаратын қызметі:

бұрғылау тізбегін қашаумен бірге беру және ұңғыманы салуға қажетті жылдамдықты қамтамасыз ету;

бұрғылау ерітіндісін қысыммен беру;

бұрғылау процесінде бұрғылау тізбегін 30-300 айн/мин жылдамдықпен айналдыру немесе түптік қозғалтқышпен бұрғылауда реактивтік моментті қабылдау.

Осы іс-әрекеттерді атқару үшін бұрғылау қондырғысының құрамына келесі жабдықтар кіреді:

ұршық – айналмалы бұрғылау тізбегін асып ұстап тұрады және оған қысыммен бұрғылау ерітіндісін, га немесе олардың қоспаларын айдауға арналған;

ротор – айналдырғыш, айналу моментін ұршықпен бірге тік ось бойымен ілгері-кейінді қозғалатын бұрғылау тізбегіне беруді қамтамасыз етеді.

Ұңғыманы бұрғылау процесінде, әсіресе үлкен тереңдікке бұрғылауда  айналу жиілігі мен бұрғылау тізбегін берудің барлық талап етілетін мәндерінде реттеудің бірқалыптылығы мен дәлдігін қамтамасыз ету. Айналу жиілігін 10-15 % дәлдікпен, ал қашауға түсірілетін жүктемені бұрғыланатын тау жынысының физико-механикалық қасиеттеріне, қашау типіне және бұрғылау режиміне тәуелді ±5-10 кН дәлдікпен реттейді.

Бұрғылау қашауының айналу жиілігі қашау типіне, оның диаметріне, тау жынысының физико-механикалық қасиетіне, олардың шоғырлануының геологиялық шарттарына, жүктемеге, түпті бұрғыланған тау жынысынан тазалау шарттарына және т.б. факторларға тәуелді.

1.1 Ұршықтар, схемалары және негізгі параметрлері.

1.2 Ұршық және оның негізгі элементтерін конструкциялау, есептеу

Ұршық оқпанына қашауға түсірілетін жүктеме және тізбек салмағына тәуелді өзгеретін тарту күші әсер етеді. қашауға түсірілетін жүктеме тереңдікке, тау жынысының бұрғыланғыштығына және қашау типіне  тәуелді.

Ұршық – айналмалы және ілгері-кейінді қозғалатын бұрғылау тізбегін тек ілгері-кейінді қозғалатын таль жүйесінің элементтерінен және бұрғылау жеңінен бөліп тұратын аралық звено.

Ол бұрғылау тізбегінің салмағын қабылдайтын және ол жүктемені көтеру жүйесінің ілмегіне беруші аспалы корпустан тұрады. Ұршық корпусында тербелу подшипнигі орнатылады.

Ол ұршық оқпанына орнатылған бұрғылау тізбегінің еркін айналуын қамтамасыз етеді және бұрғылау ерітіндісінің бұрғылау тізбегіне берілуін қамтамасыз ететін жоғары қысымды тығыздағыш құрылғыдан тұрады.

Ұршықм параметрлері: ұңғыманың шартты бұрғыланатын тереңдігі, айналмайтын оқпанға шартты ең үлкен статикалық жүктеме, айналатын оқпанға ұзақ уақыт әсер ететін динамикалық жүктеме; бұрғылау ерітіндісінің ең үлкен қысымы; оқпанның мүмкін ең үлкен айналу жиілігі; бұрғылау ерітіндісі өтетін оқпан каналының диаметрі; салмағы мен өлшемдері.

 Ұршықтың негізгі айналатцын бөлшегі – тізбек салмағын қабылдайтын іші қуыс оқпан. Оқпан корпуста радиал, тіректік тербелу подшипниктерінде орнатылып, тізбек салмағын негізгі тіректік подшипник арқылы корпусқа одан ары ілгекке беретін фланецпен жабдықталған. Ұршық оқпагнының тіректері осьтік және радиал қозғалуына кедергі бола отырып және айналу кезінде оның тұрақтылығын қамтамасыз ете отырып, оқпанның корпуста бекітіп ұстап тұрады.

Ұршық корпуцсының салмағы, тізбектің төменнен жоғары қарай болатын соққылары негізгі тірек үстіне орнатылатын қосымша осьтік тірекпен қабылданады. Ұршық оқпаны жетекші элемент болып табылады. 

Ұршық ілгегі корпусқа осьтермен бекітіліп, 40 ° бұрышқа бұрыла алатындай болу керек.

Корпустың жоғарғы қақпағына бұрандалы немесе фланецті иілген сұйық беруші құбыр бекітілген. Құбырға жоғары қысымды бұрғылау жеңі жалғанады.

Ұршықтың сұйық өтетін бөліктерін минимал гидравликалық шығындарды қамтамасмыз ету үшін және 6 м/с дейінгі жылдамдықпен берілетін бұрғыцлау ерітіндісінің құрамындағы абразивті бөлшектермен тозуының алдын алу үшін жылтыр пішімді етіп орындайды.

Ұршықтар оқпанға түсрілетін мүмкін жүктеме бойынша және бұрғылау тереңдігі бойынша топтастырылады. Жүктемелері бойынша ұршықтар келесідей топтастырылады: бұрғылау тереңдіктері 600-12500 м болатын қондырғылары үшін - 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 3,2; 4,0; 6,3; 8,0 МН

1.1. Ротор, құрамы, схемасы, негізгі параметрлері

1.2 Ротор және оның элементтерін есептеу, конструкциялау

Роторлардың негізгі параметрлері: ротордың айналмайтын столына ең үлкен статикалық жүктеме; ротор столының негізгі тірегінің динамикалық жүк көтерімділігі; ротор столының ең үлкен мүмкін айналу жиілігі; ротор столында ең үлкен мүмкін айналу моменті; ротордағы өту саңылауының диаметрі; ротор центрінен жетекші жұлдызша тістерінің бірінші қатарының жазықтығына дейінгі қашықтық.

Ротор – айналымды көлденеңнен тік жазықтыққа өзгерте отырып бұрышпен беруге және айналу жиілігін төмендетуге арналған конустық тісті берілісі бар бұрыштық редуктор болып табылады. Ротор столы саңылауының диаметрі ол арқылы өтетін қашау немесе шегендеу құбырларының диаметріне тәуелді болады.

Бұрғылау барысында айналым және айналдыру моменті жетекші құбырға ротор столына бекітілген төлкенің конустық ойығына орнатылған төсемдермен қысқыштар арқылы беріледі.

Ротор столы төлкемен бірге екі тірекке орнатылады – негізгі және қосымша. Стол диаметрі ротордың типтік өлшеміне және оған орнатылатын сыналы қармағыштармен басқа элементтерге тәуелді. Ротор диаметрі 500 – 2000 мм аралығында болуы мүмкін. Жұмыстың қауіпсіздігі мен қолайлылығы үшін ротор столының бір бөлігін қозғалмайтын қақпақпен жауып қояды.

Негізгі тірек динамикалық циклдық әсер ететін жүктемелерді қабылдайды. Радиалдық – берілетін айналу моментінен болады, осьтік – тізбекті беру кезінде жетекші құбырдың ротор төсеміне үйкелуінен және ротор столының салмағынан болады, статикалық осьтік жүктеме - тізбекті ротор столына орнатуда тізбек салмағынан болады. 

Қосымша тірек бұрғылау кезінде немесе бұрғылау тізбегін көтеруде тісті берілістен және осьтік соққылардан болатын радиал жүктемелерді қабылдауға арналған.

Жетекші көлденең білік конустық тісті дөңгелекпен бірге тербелу подшипниктерінде айналады, олар  біліктің осьтік ығысуына жол бермейді және жүктемелерді қабылдайды. Күштік жетектен айналым ротордың жетекші білігіне кардандық білікпен немесе шынжырлы беріліспен беріледі.

Ротор столының жетегі конустық тісті беріліспен дайындалады. (ХV.2 сурет).

Ротор столының іші қуыс білік-төлкесі екі тірекке орнатылады. Осьтік статикалық және жұмысшы жүктемелерді қабылдайтын негізгі тіректе радиалды-тіректік шариктік подшипниктер қолданылаты. Қосымша тіректе тіректік-радиалды тербелу подшипниктері немесе тіректік шеті бар сырғанау подшипниктері қолданылады.

ХV.2, а суретте келтірілген ротордың конструктивтік схемасында стол жетегінің конустық жетекші дөңгелегі екі шариктік тіректік-радиалды подшипниктер арасына орнатылған, бұл конструкцияның базасын және тұрақтылығын арттырады. Негізгі тірек төменде және қосымша тірек – үстінде орнатылған. Ротордың жетекші білігі екі сфералық роликті подшипниктерде орнатылған. Осьтік жүктемелерді жұлдызша қасында орнатылған тіректер қабылдайды.

ХV.2, б суретте конустық тісті дөңгелегі консольды орналасқан және тіректік-радиалды шарикті подшипниктері бар негізгі тірегі үстінде орналасқан ротор схемасы келтірілген. Мұндай конструкциялы роторлар терең ұңғымаларды бұрғылауға арналған қондырғыларда қолданылады. Жетекші білік тербелу подшипниктеріне орнатылады. Конустық тісті дөңгелек қасына орнатылатын тірек подшипниктері радиал және осьтік жүктемелерді қабылдайды, ал жұлдызша қасындағы подшипник – тек радиал жүктемелерді қабылдайды.

Ротор схемалары:

1 – ротор столы; 2, 7 – қосымша және негізгі тіректер; 3 – конустық тісті беріліс; 4 – жылдам жүрсті білік; 5 – жұлдызша; 6 – тұрық; 8 – цилиндрлік тісті беріліс; 9 – тік білік

 

Ротор столының жұмысшы бағыты барлық уақытта үстінен қарағанда сағат тілімен бағыттас болуы керек, сонымен бірге жөндеу жұмыстарын орындау барысында кері айналу мүмкіншілігі де болуы керек.

Роторлар өту саңылауының диаметрі және ротор столына түсірілетін статикалық жүктеме бойынша топтастырылады. ГОСТ 16293-82 бойынша роторлардың 6 класы бар: өту саңылауының диаметрі бойынша 460, 520, 560, 700, 950 және 1260 мм; мүмкін статикалық жүктемесі бойынша 2; 3,2; 4; 5; 6,3 және 8 МН.

1.2 Бұрғылау құрылыстарының тағайындалуы, конструкциялары

1.1 Бұрғылау құрылыстарын есептеу және конструкциялау.

Бұрғылау мұнаралары ұңғыма сағасында орнатылатын металлдан жасалған құрылыс. Ол таль механизмін, КТО-рын механикаландыруға арналған құрылғыларды орнатуға және бұрғылау свечаларын орнатуға арналған. Бұрғылау мұнараларының техникалық жетілгендігінен бұрғылау қондырғыларының монтаж қабілеттілігі және тасымалдануы, сонымен қатар бұрғылау тиімділігі мен қауіпсіздігі тәуелді. Бұрғылау мұнараларының істен шығуы ауыр апаттарға алып кеп соғады, сондықтан сенімділікпен беріктік бұрғылау мұнараларына қойылкатын негізгі талаптар болып табылады. Мұнара конструкциясында кронблок орнатылатын жоғарғы жұмысшы және бұрғылау еденінен кронблокқа дейінгі баспалдақтары мен тепкішектері бар өтпелі алаңдары болуы керек.

Жоғарғы алаңда КТО кезінде бұрғылау свечаларын орнатушы жұмысшы үшін жылжымалы люлькамен жабдықталуы тиіс.

Бұрғылау мұнаралары машталық және мұнаралық (башня) болып екіге бөлінеді.

Башнялық миұнаралар иілгіш (а) және қатаң (б) (15.12 сурет) торлардан дайындалады. Сонымен қатар, башнялы мұнаралар пісірілген төрт жақты фермалардан (в) немесе үлкен диаметрлі құбырлардан (г) дайындалады. Бұл типтегі мұнаралар пилондық деп аталады. Конструктивті схемасына тәуелсіз башнялы мұнаралар үлкен қаттылықпен және таль арқанының қозғалмалы және қозғалмайтын тармақтарының тартылуы кезінде пайда болатын күш моментінің әсерінен бұралуға кедергісімен сипатталады. Бірақ көп мөлшердегі болттық қосылыстар санынан башнялы мұнараларды жинау үлкен қол еңбегін талап етеді.

Машталы мұнаралар (д) А-тәрізді пішімді болады және аяқ секцияларының пісірілген конструкциясынан жеңіл монтаждалады. Мұнара аяқтары үшбұрышты 1 және 2, төртбұрышты 3 немесе сақиналы 4 қималы болады.

Ендері біркелкі өлшемде болғанда төртбұрышты қималы аяқтар үлкен металл сыйымдылығын талап етеді. сақиналы қималы мұнара үлкен диаметрлі құбырлардан дайындалады, бұл оның салмағының ауырлануына себепші болады.

Төрт (е)  немесе екі тіректе (ж) орнатылған алдыңғы жағы ашық және көлденең қимасы П-тәрізді болатын бұрғылау мұнаралары қаттылығы және монтаждалу қабілеттілігі жағынан тиімді болып табылады.

15.12 сурет. Бұрғылау мұнараларының конструктивтік схемалары.

 

Бұрғылау мұнаралары құбырлардан, бұрыштардан және дөңгелек прокаттардан дайындалады. Құрылғылар ілінетін, асылатын элементтері құбырлы профильдерден дайындалады. Себебі, олар басқа профиль түрлерімен салыстырғанда үлкен инерция радиусына ие және мұнараға түсірілетін жел жүктемелерін төмендететін қолайлы аэродинамикалық қасиеттерге ие.

Башнялы мұнара төрт жақты қиылған пирамидадан тұрады. Пирамида өзара белбеулермен және иілгіш диагональ тартпалармен байланысқан төрт көлбеу орнатылған аяқтардан тұрады. Мұнараның аяғы және белбеуі құбырлардан, ал диагональ тартпалары – дөңгелек болат прокаттан дайындалған.

Қауіпсіздік талаптарына сай бұрғылау мұнарасы алаңдарының ені 750 мм кем болмау керек. Алаң биіктігі 1200 мм болатын перилалармен жабдықталған. Мұнара ені 650 мм кем болмайтын сатылармен жабдықталған.

Мұнара аяқтары болттық фланецтермен түйістірілетін тіректерден жиналады.

1.1 Фонтандық арматура, оның схемасын таңдау

1.2 Фонтандық арматура элементтерін және бөлшектерінің материалдарын таңдау

Фонтандық арматура фонтанданушы ұңғыма сағасында орнатылып, сораптық-компрессорлық құбырларды асып тұрады, құбыр аралық кеңістікті саңылаусыздандырып, дроссельдер көмегімен ұңғыманың жұмыс тәртібін реттейді, ұңғыма өнімін манифольдқа және кәсіптік торапқа шығарып, манометрлер көмегімен құбыр сыртындағы кеңістікті және арматураның негізгі оқпанындағы қысымды бақылап тұруға мүмкіндік береді.

Фонтанданушы ұңғымалардағы қысым 100 МПа дейін көтерілуі мүмкін және ол үнемі өзгеріп отырады.  Ұңғымадан шыққан қоспалардың сұйық, газ және механикалық қоспалардың қозғалу жылдамдығы арматураның кейбір бөліктерінде секундына бірнеше ондаған метрге дейін жетеді. Сұйық және газ көп жағдайларда агрессивті және арматураның қарқынды коррозиясын тудырады.

Фонтандық арматура параметрлері мен схемасы ГОСТ 13846–84 қарастырылған.

Фонтандық арматураны әзірлеуде оның негізгі параметрлерін анықтап алады: жұмысшы қысымы, фонтандық шыршаның  оқпандық бөлігінің өту қимасының диаметрі, сонымен қатар қосымша мәліметтер – түсірілетін сораптық-компрессорлық құбырлар тізбегінің саны және өлшемі, қабат өнімінің сипаттамасы, оның агрессивтілігі, онда механикалық қоспалардың болуы.

Фонтандық арматураны есептеу реттілігі келесідей:

- арматура схемасын таңдайды – үшжақты және төрт жақты;

- фонтандық щыршаның тармақтарының саны анықталады; тиекті құрылғы түрлері; негізгі бөлшектерінің материалдары;

- арматураның жалпы көрінісін және бөлшектерін графикалық рәсімдеп, есептейді.

Төмен және орташа қысымдар үшін (7-35 МПа) үшжақты; орташа және жоғары (35-105 МПа) – төрт жақты арматура қолданылады.

 

3.1 сурет. Үшжақты және төртжақты схемалар:

1 – манометр; 2 – манометрдің тиекті құрылғысы; 3 – манометр фланеці; 4 – тиекті құрылғы; 5 – үшжақ; 6 – дроссель; 7 – құбыр басының өткізгіші; 8 – фланец; 9 – құбыр басы; 10 – фонтандық шырша.

 

1.1 Ұңғыма өнімін дайындау және сақтауға арналған жабдықтарды жобалау.

1.2 Өнімді дайындау және сақтауға арналған ыдыстарды конструкциялау.

 

Мұнайхимия машиналары мен аппараттары элементтерінің үлгілерінің деформациясын өлшеу мен кернеу жағдайының шамасын анықтау үшін (1,2,4,6) тәжірибелік жұмыстарда тензометрлеу әдісін қолданамыз. Тәжірибелік жұмыстарды жүргізу алдында студенттер берілген жұмыспен танысып, тәжірибелік зерттеулер барысында басқарма ретінде пайдаланулары керек. Электротензометрия әдісі тензостанция құрайтын өлшеу құралдарының жинағы көмегімен жүргізіледі. Тензометрлеу кезінде алғашқы өзгерткіш ретінде тензорезисторларды қолданады. Тензорезисторлар деформация өзгерістерін электр кедергісі өзгерістеріне айналдырады. Деформация өзгерістерін тензорезисторлар көмегімен өлшеу тензоэффект кезінде жүргізіледі.

Тензоэффект деп өткізгіш және жартылай өткізгіш материалдардың көлем немесе кернеу өзгерісінде электр өткізгіштігін өзгерту қасиеті аталады. Көп жағдайда сымнан, сым қаңылтырдан жасалған және жартылай өткізгіш тензорезисторлар қолданады. Тензорезисторлар зерттеліп жатқан бөлшек беттеріне желімделіп, сымдар жүйесімен өлшеу приборы – ЦТМ-5 - пен жалғанады. (Орысша - цифровой тензометрический мост). Бұл прибор тензорезисторлардан берілген белгіні өлшеп, сонан соң өлшемдерді тіркеп тұрады. ЦТМ-5 приборы тік бұрыш формалы электр импульстары арқылы жұмыс істейтін автокомпенсатор схемасы бойынша жиналған. Приборға бір уақытта бір белсенді тензодатчик (трензорезистор) жалғауға болады. Приборды қайта іске қосу үшін қолмен немесе автоматты түрде және қайталау түрінде жүргізіледі. Прибор көрсеткіштері сандарды көрсетіп тұратын цифротрон - индикаторларының көмегімен іске асырылады. Приборды сол жағындағы үш сан зерттелетін үлгінің тензодатчик желімделген үш нүктесіне сай. Оң жақтағы төрт сан салыстырмалы деформациялар өлшем бірлігіндегі прибор көрсеткіші.

 

Мұнайхимия аппараттарының қаңқасының құрастырма элементі түп болып келеді ол аппарат қабығымен сол материалдан жасалған пісірілмелі қосылыс немесе гайка арқылы біріктіріледі.

 Жарты шар формалы түпте  (сурет 2.2) кернеу жазықтық бойында  бірдей және бір біріне    d_m=d_t  

                                              (2.1)

Бұл жерде:  Р- ортаның ішкі қысымы;    D_в – түптің ішкі диаметрі; S – түптің қабырғасының қалыңдығы.

Сурет 2.1-Қабық                            Сурет 2.2- Жарты шар формалы түп

 

         Эллипстік түптерде яғни беті элипсоидалы айналым болатын бетте сақиналы және меридионалды кернеу келесі өрнекпен анықталады:

                           (2.2)

(2.3)

                                 (2.4)

Сурет  2.3 - Эллипстік түп

                                      (2.5)

Конустық түптегі кернеуді келесі өрнекпен анықтаймыз:

                                                  (2.7)

 

                                                   (2.8)

Бұл жерде:  Р –ортаның ішкі қысымы; Х – қаңқаның жоғарғы нүктесінен зерттеліп жатқан нүктеге дейінгі ара қашықтық;  - қаңқаның жоғарғы нүктесінің жарты бұрышы; - түптің қабырға қалыңдығы.

Жазық қақпақтағы кернеу:

                             (2.9)

 

                (2.10)

Бұл жерде:  Р – ортаның ішкі қысымы; D_n- төсемнің орташа диаметрі; S - қақпақ қалыңдығы; m- пуассон коэффициенті.

 

 

1.1 Роторлық бұрғылауға арналған тау жынысын бұзушы құрал конструкциялары.

1.2 Қашауға әсер ететін жүктемелер

Мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылауда негізінен тау жынысын бұзудың механикалық тәсілі қолданылады. Бұрғылау станогының жетегінен болатын энергия бұзылатын тау жынысына жыныс бұзушы құрал арқылы беріледі. Энергия тау жынысын бұзушы құралдың үздіксіз бір бөлігімен немесе бүкіл жұмыс бетімен ұңғыма түбіне беріледі немесе ұңғыма түбінің бір бөлігіне ғана дискретті беріледі.

Осылайша, тау жынысын бұзушы құрал жынысты бұзу мақсатында оған энергияның концентрлі берілуіне арналған.

Тау жынысын бұзушы құрал деп тау жынысын бұзу арқылы бұрғылауда қолданылатын құралды атайды.

Алғашқы тау жынысын бұзушы құралдар кесіп-уатқыш әрекетті ұңғыманы бұрғылау басталғанда дайындалған. Алғашқы ұңғымалар соққылау тәсілімен бұрғыланғандықтан, тау жынысын бұзушы құралдар  ағаш (қашау) өңдеуге (қашауға) арналған

Алғашқы тау жынысын бұзушы құралдар ұңғыманы бұрғылап бастаумен байланысты дайындалған. Бірінші ұңғымалар соққылап бұрғылау тәсілімен бұрғыланғандықтан, тау жынысын бұзушы құралдар өңдеуге арналған құралға (қашауға) ұқсас болған. Соңынан, айналмалы бұрғылаудың дамуына байланысты қашаулар үздіксіз жетілдіріліп отырған. Тау жынысын бұзушы құралдарды жетілдіру қазіргі уақытта да жалғасын табуда.

Бұрғылау процесінде шарошка тірегінің элементтеріне майлағыш заттарды беру үшін табанда майлағыш резервуар түйіні қарастырылған. Майлағыш зат стаканда орналастырылған және қысым айырмашылығында майысатын диафрагма әсерінен қашау тірегіне беріледі.

Шарошкалардың жұмысшы беті тісті тәждермен жабдықталған, олар шарошка денесімен тұтастай етіп орындалады немесе шарошка қатты қорытпалы тау жынысын бұзушы элементтермен қапталады.