2.2 Зәкірдің негізгі элементтерін есептеу

Зәкірді тізбекпен байланыстыратын күштердің тепе-теңдік теңдеу келесідей түрде:

(11)

мұнда - зәкірді жоғары қарай жылжытуға талпынатын күш, кг;

- өзекше диаметрі, см;

- қысымның құлауы, МПа;

- өзекшелер саны;

- өзекшелердің шегендеу тізбектермен байланысу коэффициенті.

Байланысу коэффициентінің өзі өзекшеге қалыпты және жанасу ағыттарында әсер ететін күш қатынастарының өзі болып табылады:

мұнда - жанасу күші немесе үйкелу күші;

- қалыпты күш.

Көптеген тәжірибелер нәтисінде келесілер орнатылды, яғни С және D болаттарынан жасалған шегендеу тізбегінің денесі бар 40Х болатынан жасалған және RC 48-53 беріктігіне дейін шынықтырылған өзекшелі зәкірдің байланысу коэффициенті 0,6-дан 1,1 шамасында болады; байланысу коэффициентінің мәні стендте зәкірдің шынайы үлгісі мен моделі үшін анықталды.

Байланысты коэффициент таралымының соншалықты маңыздылығын бұрандалы кескіштер мен құбырлардың жанасу беттерінің түрллі жетілу өрістерімен түсіндіріледі.

Өзекшелі зәкірлерді есептеу үшін деп қабылдау ұсынылады.

Сенімді зәкірлеу үшін (1) формулаға қор коэффициентін енгізу керек оны, η = 1,6 етіп қабылдай отырып 1,5+1,7 тең етіп қабылдау ұсынылады, сол кезде (1) формула мынадай түрге ие болады:

бұл жердегі зәкір өзекшелерінің саны

немесе

(12)

Бұрандалыкескішті зәкірлер үшін µ=1, η=1,3 (2) формула мынадай түрге ие болады:

Мысал ретінде өзекшелер саны мен 1ЯГ8^” гидравликалық зәкірлеріне қатысты қабылданатын остік күш шамаларының есебін жүргіземіз.

Бастапқы мәліметтер:

D – шегендеу тізбегінің ішкі диаметрі, D = 168 мм;

d – өзекше диаметрі, d = 35 мм;

p – қысымның құлауы, p = 50МПа;

d₁ – штоктың ішкі диаметрі, d₁ = 75,0 мм.

Зәкірден пакерге берілетін остік күштер:

Өзекшелер саны

2.3 Пакерлеу есебі және зәкірді қолдану

Пакер астындағы күтіліп отырылған қысым 15МПа жоғары болса, онда пакер астынан әсер ететін осьтік күштен сақтану қажет, олар сорапты-компрессорлы құбырлардың деформациясын туындатуы мүмкін және тіпті оларды ұңғымадан ығыстырып шығаруы мүмкін, ол келесі есепте көрсетілген.

Пакер түсірілген ұңғыма толығымен салыстырмалы салмағы 𝛾=1 сумен толтырылған деп есептелік. Онда пакерлеуден кейін Н₁ тереңдікте пакерге гидростатикалық қысымдар әсер ете бастайды, ол мынаған тең:

(13)

Пакеленген ұңғымаға суды айдау кезінде (р₃ қысымымен), пакерге төменнен жоғарыға қарай әсер ететін күш мынаған тең:

(14)

мұнда - (z – сорапты-компрессорлы құбырларда сұйықтықтың қозғалу кезіндегі арын шығындары).

Егер деп қабылдайтын болсақ, онда бұл теңдеу мына түрге ие болады:

(15)

Шегендеу тізбегінің қабырғаларына пакердің үйкелу күшін аз деп есептей отырып максималды мүмкін болатын қысымның алдыңғы теңдеуін табамыз, олардың көмегімен құбырлар ұңғымадан ығыстырылады:

(16)

Пайдалану тізбектерінің 6^” (168мм) ұңғымасы 2000 метр тереңдікте пакерленуі тиіс, ал пакердің өзі қалыңдығы 7 мм 4^” (114мм) сорапты-компрессорлы құбырларға түсірліген деп болжаймыз, ондай дағдайда сағадағы максималды рұқсат етілген қысым мынадай болады:

Есептеу барысында пакердің шегендеу тізбегіне үйкелу күші мен пакердің артқы бөлігіндегі күш ескерілмейтіндіктен біздің есептеген қысымымыз ғ яғни 197 кг/см² қысым, бірнеше есе төмендетілген болып табылады. 4 қбырдағы арын шығындары келесіден бөлек есептеліне алады.

Агрегаттағы қысым шамамен 300 кг/см² деп есептейміз (жару сұйықтықтарын айдау барысында). Мұндай жағдайда бұл агрегаттың өнімділігі 2,3 л/сек тең болады, ал төрт агрегатта сәйкесінше 9,2 л/сек.

Төрт сорапты-компрессорлы құбырлардағы сұйықтықтың ағу жылдамдығы мұндай жағдайда мынаған тең:

(16)

Рейнольдс саны

(17)

Жару сұйықтықтары үшін (тұтқыр мұнай) кинематикалық тұтқырлықты 1 ст тең деп аламыз.

Онда

Re 2000, сәйкесінше сұйықтықтың қозғалу режимі ламинарлы. Ламинарлы режимге қатысты үйкелу коэффициентін анықтаймыз

Сонымен, 9,2 литр жару сұйықтығын айдау барысында ұңғыма сағасындағы максималды рұқсат етілген қысым секундына мынаған тең болады:

Іс жүзінде қазіргі таңда қабатты сумен жару барысында терең ұңғымасындағы қысым көбінесе 300 кг/см² және одан да көп болады.

Құбырлар қысылмас үшін оларды шегендеу тізбегінің шек жағына бекітіп қоюға болады. Дегенмен мұндай жағдайларда төрт сорапты-компрессорлы құбырлардың бұзылуы (иіліп қалуы) туындайды және резеңкелі манжеттер де бұзылымға ұшырауы мүмкін болып табылатын шарттар туындайды.

Негізінде, қысыммен сұйықтықты ұңғымаға айдау барысында резеңкелі манжеттер пайдалану тізбектерінің қабырғаларына қатты тақалады, ал 4 құбыр өстік күштермен шектелген пайдалану бағандарының кеңістіктеріне тақалады. Пакер астындағы сұйықтық қысымы ауытқыған кезде төрт құбырға төменнен жоғары қарай әсер ететін осьтік күш ауысады, ол дегеніміз өз кезегінде пакердің орын ауыстыруын тудырады, ал ондай жағдайда резеңке жарылып кетуі мүмкін.

Өстік күштердің әсерінен төменнен жоғары қарай бағытталған, ашылып қойылған пакерлердің орын ауыстыруларын, пакердің үстіне орналастырылған арнайы зәкір көмегімен іске асыруға болады.