Дәріс 7. Түптік қозғалтқыштар
Турбобұрғылар
Турбобұрғының бірінші құрылымы 1922 жылы И.А. Капелюшников ойлап тауып, өндірісте қолданыла бастады және 1924 жылдан бастап 1934 жыл аралығында ұңғыларды бұрғылау үшін қолданылды. Сол кезде турбобұрғыда бір сатылы турбина, айналу жиілігі 2000-2500 айн/мин болды. Қашаудың айналу жылдамдығын төмендету үшін бір, екі және үш ярусты планетарлы редуктор қолданылды.турбобұрғының қуаты 10 л/с тең, сұйықтың ағу жылдамдығы 60-70 м/с тең болады. Орташа жұмыс жасау өтімділігі 3-5 сағат.
Осы турбобұрғыны пайдалану негізінде П.Б. Шумилов турбобұрғының теориясын өңдеп шығарды. П.Б. Шумилов Р.А. Иванесяновпен, М.Г. Гусмановпен және басқалармен бірлесе отырып бірінші рет көп секциялы турбобұрғы өңделген. Көп секциялы турбобұрғы 1934 жылы шығарылды.
П.Б. Шумилов теориясының негізгі қағидалары:
турбобұрғының қажетті айналу жиілігі мен қуатын алу үшін көп сатылы болуы керек;
барлық турбиналар бірдей болуы қажет;
турбина қалақтарының гидроабразивті қажалуын төмендету үшін ротор статор сатысы сияқты орындалуы қажет, ал ағын жылдамдығы 10-12 м/с аспауы керек;
турбобұрғының жұмыс режим жиілігі ауысуы кезінде турбинадағы қысым түсуі керек.
Соңғы кездері ротордан басқа қашауды айналдыруға түпкі қозғалтқыштар да қолданылып жүр. Оларға турбобұрғылар, бұрандалы сораптар және электробұрғылар жатады.
Турбобұрғылар
Турбобұрғы көп сатылы гидравликалық турбина. Оның білігіне тікелей немесе редуктор арқылы қашау жалғанады. Әр саты статор және ротор дискаларынан тұрады.
Қазіргі кездегі турбобұрғылар 50-350 сатыдан тұрады. Сыртқы диаметрі 104,5-240 мм болады. Секциялы турбобұрғылардың ұзындығы (110 сатыдан жоғары) 26 м, ал бірсекциялыда 8 м жетеді. Турбобұрғылардың қуаты 14...220 кВт құрайды. Қысымның төмендеуі 2,7...10 МПа. Барлық турбобұрғылар принципиальді бірдей құрылғыдан тұрады, тек тіректерінің орналысуымен ерекшелінеді.
Тіректерінің орналасуына байланысты турбобұрғылардың үш сұлбасы болады:
І – сұлба бірсекциялы турбобұрғыларда кеңінен тараған, онда І резинометаллды өкшелік орнатылған. Бұл сұлбаның артықшылығы, өкшелік жуу сұйығы бағанасынан максимальді гидравликалық жүктемені қабылдайды. Кемшілігі – 6 және одан көп метр кезінде майысу қауіпі мен өкшелік пен ниппелдің арақашықтығы үлкен.
II – сұлбада ротор білігінің деформациялы майысуы болмайды, бірақ өкшеліктегі гидравликалық жүктеме турбинадағы қысымның төмендеуінен аз. Үйкелу моменті тіректік өкшелікте ұлғаяды.
III – сұлбада төменгі бөлігінде тербелу мойын тіректерінде тірек орнатылады. Бұл сұлбада тіректі турбобұрғыны бұзбай-ақ ауыстыруға болады.
8 Сурет. Бір секциялы турбобұрғы.
Турбобұрғылардың негізгі түрлері
Турбобұрғылардың 4 түрі болады
І. Т-12 и ТС түріндегі секциялы турбобұрғылар. С – секциялы турбобұрғылар. Турбобұрғылар бір, екі және үш секциялы болып шығарылады. Гидравликалық турбинаның ең аз саты саны 98, ең көбі 240. Т12 турбобұрғысының бір секциясының ұзындығы 8@тең метр, олар аз габаритті - диаметрі 104,5 және 127 мм етіп шығарылады.
ІІ. 3 ТСШ түрдегі шиндельді турбобұрғы. Төрт секциялы бурбобұрғы, бір секциясы шпиндельді. 3 секцияның 300 жуық сатысы бар, қуаты 225 кВт, жиілігі 500…600 айн/мин, жалпы ұзындығы 25 м, ал массасы 3,5-6,2 т. ТР2Ш -195 ТО турбобұрғысы да осы түрге жатады.
ІІІ. А түріндегі иілген сызықты турбобұрғы. Екі негізгі турбиналар секциясында роторлар мен статорлар саны @200. Егер қосымша шпиндельді секциясы болса, шифрына қосымша Ш әріпі жазылады, мысалға А7Ш. Кейбір турбобұрғыларда гидротежегіш секциясы болады, онда ГТ әріптері жазылып А7ГТШ деп аталады.
ІV. Арнайы тағайындалған турбобұрғылар. Оларға жататын турбобұрғылар – ТО түріндегі ауытқытушылар, КТД түріндегі тізбекті турбобұрғылар және КД түрдегі тізбекті снарядтар.
Ауытқытушы турбобұрғылар қисық-бағытталған ұңғыларда азимутты өзгертуге немесе қисаю бұрышын таңдауға арналған.
Түптік бұрандалы қозғалтқыштар және электробұрғылар
Түптік бұрандалы қозғалтқыштың жұмысшы органы статор және ротордан тұратын бұрандалы жұп. Статор ішкеі беті резинамен қоршалған роторға қарай теріс бағытталған 10 бұрандалы тістері бар металл құбыр. Ротордың теріс бағытталған және статор өсіне эксцентрлі орналасқан тоғыз бұрандалы тістері бар. Дұрыс алынған бұрандалы жұп киниматикалық және оның тістерін тиісті пішіндеу жуу сұйығы өткенде ротордың статор тістері арқылы еркін сырғанауын қамтамасыз етеді. Бұл кезде ротор мен статор бүкіл ұзындығына еркін түйіседі. Осының салдарынан жоғарғы және төменгі қысым қуыстары пайда болады да, қозғалтқыштың жұмыс үрдісі іске асырылады.
Айналдыру моменті ротордан екі таспалы торап арқылы көп қатарлы өстік шар тірекпен және ралиальді резина металл тіректермен жинақталған шпиндел білігіне беріледі. Шпиндел білігіне қашау жалғанады.
Қозғалтқыш сипаттамасы. Қозғалтқыш максималды ПӘК-мен жұмыс істегендегі режім оптималды, ал максималды қуатпен – экстрималды деп аталады. Қозғалтқыштың жұмыс режимі экстрималды режімге жеткеннен кейін қашауға түсірілетін өстік салмақты өсіру, қозғалтқыш білігін тежеп, сипаттамаларын нашарлатады.
Түптік бұрандалы қозғалтқыштармен бұрғылау режімінің ерекшелігі олардың сипаттамаларында. Айналдыру моменті жоғары, айналу жиілігі төмен. Ең басты артықшылығы ұңғы ішіндегі қысым бойынша қашау жұмысын қадағалау мүмкіндігі. Қашау тіректері тозған сайын қысым көтеріледі.
Винттік түптік қозғалтқыш
Винттік түптік қозғалтқыштар 1916 жылдан бастап ұңғыларды бұрғылауда қолданыла бастады, содан кейін мұнай өнеркәсібінде қолданылды. Винттік түптік қозғалтқыштар үш секциядан тұрады – клапан, қозғалтқыш және шпиндель. Қозғалтқыш секциясы статорданғ ротордан және екі шарнирлі қосылыстардан тұрады. Статорда эластомерлерден жасалған солға қарай бағытталған 10 ішкі винтті тістері бар. Роторда солға қарай бағытталған кесілген 9 винтті тісті білігі бар. Ротордың осі көлемнің эксцентрлі тістің жарты биіктігіне тең статор осі бір қалыпты болып келеді. Ротордың белсенді ұзындығы Д2-172 М қозғалтқышы үшін 1400 мм болады. Қозғалтқыштың төменгі бөлігінде екі шарнирлі қосылыс бар, олар ротордан шпиндельге дейінгі айналу берілісін қамтамасыз етеді.
Қозғалтқыш шпинделінде резеңке металды компенсатормен көп қатарлы шарлы тірегі бар. Шпиндельді подшипниктерді көп қатарлы етіп қолдану кезінде осьтік салмақты 250-300 кН дейін қабылдауға болады. Көтерпі-түсіру операциясына кеткен уақытта ұңғы оқпаны мен құбыр арасындағы кеңістіктің ішінде жатқан бұрғылау құбырларының жағдайларын айту үшін клапан жұмыс атқарады, ротор қозғалтқышының айналу кезінде берілістегі саңылауды жауып қалады.
