6.10.2. Ұңғыма оқпанының жылутасығыш беру кезіндегі кернеулік күйі
Ұңғымалардың ең көп тараған түрлерін қарастырайық. Оларды екі белгілі телімдерге бөліп қарауға болады: еркін тізбекті бөлігі, цементтелмеген және цементтелген тізбек бөліктері.
Бірінші жағдайда, шегендеуші тізбектің беріктігі қарастырылады. Жылулық әсерге дейін де ол ұңғыма сағасына ілініп тұрады және астыңғы бөлігінде созылу кернеуі орын алады. Қыздыру кезінде тізбек ұзарып, оның астыңғы жағындағы созылу кернеуі сығылу кернеуіне ауысады. Өте қатты қызған кезде тізбек ұзарып, үстіңгі жағы сағалық жабдыққа тірелмейді де, одан жоғары шығып тұрады. Мұндай қыздыру орын алған кезде ұңғыма сағасына сальник орнатылып, тізбек сол арқылы өтеді. Құбырлар тізбегінде мұндайда өте үлкен осьтік жүктеме мен бойлық майысу байқалады. Сондықтан шегендеуші құбырлар сығылу мен майысуға тексеріледі.
Шегендеуші құбырды қыздырудың стационарлы емес режимі аса қауіпті болады. Мұндай кезде оның диаметрі ұлғайып, ұзындығы да артады және цемент сақинаға соған сәйкес жүктеме беріледі. Осыған байланысты шегендеуші тізбектің цемент сақинасы радиалды және осьтік бағыттарда созылады, ал шегендеуші тізбек те сол бағыттарда сығылады. Аталған жүктеме жер жынысына да беріледі (6.15-сурет) , [1].
6.15-сурет. Ұңғыма оқпанының элементіндегі кернеу
Суретте ұңғыма тереңінен қиылып алынған шегендеуші тізбектің (1) бөлігі, цемент сақина (2) және жер жынысы (3) көрсетілген. Болат, цемент және жыныстағы стрелкалармен жүйені қыздыру кезіндегі пайда болатын созылу немесе сығылу кернеулері белгіленген. Шегендеуші тізбекте бұл кернеу сығылу кернеуі, ал цемент сақинада созылу кернеуі орын алып, цементтің беріктігі аз болған кезде онда жарықшақ пайда болуы мүмкін. Жер жынысында сығылу немесе созылу кернеулері орын алады. Соңғы кернеу түрі қабаттың жылулық үзілуіне әкеліп соғады.
Тәжірибе көрсеткендей, ұңғыма оқпанының элементін 80-1000С-қа қыздыру нәтижесінде цемент сақинада жарықшақ пайда болып, оның нығыздығы бұзылады, себебі цемент тастың созылу беріктігі өте төмен. Сондықтан шегендеуші тізбектің маңында мөлшері ұзын бойлық жарықшақтар пайда болады. Цемент сақинаның бүйіріндегі осьтік күштер горизонталь бағыттағы жарықшақтардың пайда болуына әкеліп соғады. Соның нәтижесінде цемент сақинаның нығыздығы бұзылып, әртүрлі қабаттар бір-бірімен қажетсіз байланысады.
150-250 0С-қа қыздыру кезінде шегендеуші тізбекте қауіпті кернеулер орын алады. Шегендеуші тізбек цемент сақинаның әсерінен сығылады да, оның формасы цилиндрлік түрінен ауытқып барып сынады. Осьтік кернеулер де белгіленген қалыптан жоғары болуы мүмкін.
6.11. Ұңғының түп алдындағы аймағын қыздыруға арналған электрлі және оттық жабдықтар
Қабаттың түп алдындағы аймағын электрқыздырғыштар және оттық қыздырғыштармен жылыту ұңғыларда мерзімді түрде негізінен парафинді-шайырлы қоспаны еріту үшін және түп алдындағы аймақтың өткізгіштігін арттыру үшін жүргізіледі. Түптегі максималды температура 82-180°С-та қыздыру ұзақтығы 5-7 тәулік бойы болса, онда 0,8-1,35 м радиустағы түп алдындағы аймақ қажетті температураға дейін қыздырылады.
Негізінен электрқыздырғыштар және кей кезде оттық қыздырғыштар қолданылады.
Электрқыздыру әдісі көп жағдайда қабаттың түп алдындағы аймағын парафин және шайырдан (смола) тазалау үшін қолданылады. Электрқыздыру процесін ұңғылық сораптың қабылдауына шығарып алынатын сұйықтың тұтқырлығын азайту үшін де қолдану мүмкін. Бірінші жағдайда, түп алдындағы аймақтың периодты қыздыруын, қабаттан сұйықтың алуымен алмастырылады. Қыздыру кезінде ерітілген парафин-шайырлы заттар сұйықтың алынуы кезінде шығарылады. Бұл түп алдындағы аймақтың өтімділігін жақсартады. Екінші жағдайда, электроқыздырушы сораптың жұмысы кезінде үнемі қосылып тұруы қажет.
Түп алдындағы аймақты қыздыру үшін арналған қондырғы ұңғылық қыздырғыштан, қыздырылатын ұңғыда ілінетін және қыздырғышқа энергия тасымалдайтын кабель-тростан және беттік жабдықтардан тұрады.
Ұңғылық үшфазалы қыздырғыш (6.16-сурет) U-формалы үш құбырлы электрқыздырғыштардан (ҚЭҚ) құралып, перфорацияланған тұрқыға орнатылған. Олардың жоғарғы бөлігі изоляцияланған герметикалы басшықта орналасқан. Бұл бөлікте қыздырғыштарға кабель жалғанады. ҚЭҚ-тардың ішінде, диаметрі 17 мм болат түтікшеге кіргізілген және онда пресстелген магний тотығымен изоляцияланған, жоғары кедергілі сым болады. Магний тотығы тек қана жақсы изолятор болып табылмай, сонымен бірге жақсы жылуөткізуші материал болып табылады. Өндірісте қуаттары 3,5-тен 8,33 кВт-қа дейінгі ҚЭҚ-тар қолданылады. Қыздырғыштардың қуаты 10-нан 25 кВт-қа дейін болады. Қыздырғыштардың сыртқы диаметрі 112 және 75 мм. 112 мм диаметрлі қыздырғыштың массасы 60 кг, ал ұзындығы 3700 мм. Қыздырғыштың маңындағы сұйықтың температурасы 100-200°С-қа дейін жетеді. Қыздырғыштың төменгі жағында аспаптарды қосуға арналған резьба салынады. Мысалға, ол жерге термометрге арналған қалтаны ілуге болады, [1].
6.16-сурет. Ұңғылық электроқыздырғыштың сұлбасы
1-кабель-трос; 2-ұстаушы басшық; 3-сальникті фланец; 4- клеммалы басшық; 5- құбырлы электрқыздырғыштар (ҚЭҚ); 6- сыртқы қабы; 7- аспаптарды қондыруға арналған муфта
Кабель тростың қыздырғышқа токты әкелу үшін үш желісі және өлшеуіш аспаптарды қосу үшін үш сигналды желісі болады. Кабельдің оқшаулағышы жылуға төзімді фторпластан жасалған. Кабель-тростың сыртына жүккөтергіш сымның қабаттары өрілген. Сымның әрбір қабатының өруі әртүрлі бағытта күш салу кезінде кабель оның өруіне оралмайтын етіп жасалынған. Беттік жабдықтар автомашинада және тіркемеде орналасқан.
Электроқыздырушы қондырғылардың шифрінде келесі белгілеулер қабылданған, мысалыға ҰЭҚ-1500-25А: ҰЭҚ – қыздырғыштарды түсіруге арналған ұңғылардың электроқыздырушы қондырғысы; 1500 – түсіру тереңдігі, м; 25 – қыздырғыштың максималды қуаты, кВт; А – конструктивті орындалуы.
Оттық қыздыру тотықтаушы ауаның берілуі кезінде ұңғы оқпанында отынды жағу арқылы жүргізіледі.
Оттық қыздыруға арналған қондырғы ауа беруші компрессордан К-5, отынды беруші мөлшергіш сораптан, жану камерасы мен форкамерадан және тұтандырғыш құрылғыдан тұратын түптік қыздырғыштан құралған.
Түптік қыздырғыш ұңғыға СКҚ-ға сұйық деңгейінің астына сорап алқасының тереңдігіне дейін түсіріледі. Бірақ оны түсіргенде оның үстіндегі қысым компрессормен берілетін жұмысшы қысымнан артпауы керек. Сағадағы құбыр қуысына тегеурінді құбырлардың компрессорын және отынды сорапты қосады.
Отынды-ауалы қоспа СКҚ-мен жану камерасына түседі. Құбырдағы жану қоспасын тұтандыру үшін, сыммен зарядталған ракетті патроны бар тұтандыру құрылғысын және бензинді қоса түсіреді. Қыздырғыштың қасындағы бөлшектерге немесе қайсыбір кедергіге зональды құрылғының ұруынан ұрғыш-найза біруақытта ракетті патронның капсуласы мен бензобактың диафрагмасын ұрады. Бензин айдалатын ауамен араласып, ракета заряды тұтандырылып, бензин-ауалы қоспаны жағады.
Зональды құрылғының жалыны қыздырғыштың себуші-форсункасына кіріп айдалатын отынды-ауалы қоспаны жандырады. Сонымен, оттық қыздырғыш өзінің жұмысын бастайды.
1 кг отынға 17-20 м3 ауа беріледі. Жану процесінің бақылауы құбыраралық кеңістіктегі түтін газдарындағы СО2 және О2 құрамына қарай жүргізіледі. Оттық өңдеу, әдетте 15-30 сағаттай жүреді.
Тұтандырғыш электршырақтары бар оттық қыздырғыштар да болады. Бұл қыздырғыштарда отын-ауа қоспасы құбырлармен беріледі де, отын тұтандырғыш электршырақпен жағылады. Шыраққа энергия беттен кабель арқылы беріледі.
Отты қыздырғыштардың қуаты – 5,8-23 кВт аралығында болады.