1.5 Пакерлердің резеңкелі тығыздағыштары.
Пакерлер құрылысындағы негізгі және басты элементке – тығыздағыштар жатады. Пакер жұмысының сенімділігі, ең алдымен тығыздағыш материалдың сапасы мен құрылысының жетілгендігімен сипатталады.
Көптеген тығыздағыштар – беріктілігі жоғары, мұнайға тұрақты келетін найритті резеңкеден дайындалады.
Штангісіз сорғы (насос) бойынша Арнайы конструкторлық бюро мәліметінше, тығыздағыш жасауға қажетті резеңке келесі сапаларға ие болуы қажет:
Қаттылығы - Шор бойынша 70 – 80 бірлік.
Үзілуге қарсы кедергісі – 200 кГ/ см2 төмен емес.
Үзіліп кету кезіндегі созылуы – 350- 400 % төмен емес.
Қалдықты созылуы – 5% - дан жоғары емес.
Айтарлықтай қаттылық пен беріктілікке ие емес резеңкелер – жүктемелер кезінде пакердің металдық бөлігімен шегендеуіш сабы арасындағы саңылауларға бекітіліп қалады да, пакердің үзілуі кезінде зақымдалады.
Резеңкелер айтарлықтай серпімді болмағандықтан, ұзаққа шыдамайды, ал қалдықты созылуы 5% - дай болатын резеңкеден дайындалған тығыздағыштар – өзінің формасын лезде жоғалтып, істен шығады.
Жүкті қию әдісі бойынша резеңкелі тығыздағыштарды екі негізгі түрге бөлуге болады: механикалық және гидравликалық. Механикалық тығыздағыштарға – құбыр сабының салмағымен жүкті қию кезінде пакерлерде деформацияланатын барлық тығыздағыштар жатады. Механикалық тығыздағыштың ең қарапайым түрі – тіректері бар пакерлердің тығыздағыштары болып табылады (39 -сурет).
Гидравликалық тығыздағыштарға – пакер астында езуші сұйықтықтың әсерінен деформацияланатын тығыздағыштар жатады (40 -сурет).
41 – суретте стендтерде сынақтан өткізілген механикалық тығыздағыштың төрт түрі келтірілген. Тығыздағыштар Шор бойынша қаттылығы 70 – 80 бірлікке тең резеңкеден дайындалған.
А типі- қозғалғыш штоқта жинақталған бірнеше жазық резеңкелі тығырық (шайба) түрінде болады. Резеңкелі тығырықтар арасында металдан жасалған сақиналар бекітілген. Стендтегі сынақтар көрсеткендей, бөлгіш сақиналары бар немесе жоқ болатын жазық резеңкелі тығырықтардың жиынтығы – жиынтықтың барлық ұзындығы бойынша тығырықтардың бірқалыпты радиалды деформациялануын қамтамасыз ететіндігі анықталды.
Қысым жасайтын тығырықтан берілетін өстік жүктемелер – әрбір сақинаға бірдей дәрежеде берілмейді екен, сақинадан сақинаға берілу кезіндегі үйкелудің арқасында, алдымен пакер штоқы бойынша, кейіннен құбырдың қабырғалары бойынша төмендеп отырады.
Осы аталған тығыздағышта айталықтай дәрежедегі лабиринтті әсер байқалады, яғни тығыздағыш сақиналар – пакерге әсер ететін қысымды төмендететін бөліктегі сақинадан сақинаға өту кезіндегі қысымды алып тастай алмайды. Сынақтың барлық жағдайларында құбырды нығыздау – бірінші және біршама екінші сақиналарды деформациялау арқылы жүзеге асырылады.
Резеңкелер кішкентай аудандағы стендтің шегендеуіш құбырымен байланысқа түсіп отырады, нәтижесінде резеңкенің асқын жүктелуі орын алады. Стендтен алынған төменгі асқын жүктелген сақина – қалдықты деформацияға қаттырақ ұшырайды.
Б типі- штоқта жинақталған біртегіс резеңкелі цилиндр түрінде болады. Жоғары бөліктен тығыздағышқа – ішкі бұрандасы бар металдық бас желімдендірілген (вулканирован), ол штоқты муфтамен орау үшін жасалған. Резеңкелі цилиндрдің төменгі бөлігі ұшы бар тіректі тығырыққа еркін жанасып тұр. Шегендеуіш құбырдың шеттерінде өстік күшпен жүктеу кезінде осы резеңкелі тығыздағыш – максималды түрде цилиндрдің ортасында емес, бос ұштарында шамамен 1/3 ұзындықтарында орналасқан қимасында деформацияланады.
В типі. Осы тығыздағыш типі конструкциясының Б типіндегі тығыздағыштардан айырмашылығы сол, мұның резеңкелі цилиндрінің екі ұшынан ішкі бұрандасы бар металдық бас желімдендірілген.
Осы тығыздағыштардың стендтегі сынақтары көрсеткендей, резеңкенің екі жақтағы қамсаулауы (заделка) – тығыздағыштың герметикалық шарттарын айтарлықтай өзгертпейді, бірақ оны дайындау аса күрделене түседі.
Г типіндегі тығыздағыштар – конусты немесе сатылы оқтаумен резеңкелі цилиндрді ішкі сығу принципі бойынша жұмыс жасайтын тығыздағыш түрінде болады. Құбырлардың салмағының әсерімен цилиндрлік қалыпқа ие, резеңкелі тығыздағышқа конусты немесе сатылы цилиндрлік бос денелі оқтау ендіріледі де, ол резеңкелі цилиндрді шегендеуіш құбырдың қабырғасымен жанасуға дейін оны қысады. Тығыздағыштардың стендтік сынақтарының нәтижесі – оқтау мен резеңкелі цилиндрдің ішкі беті арасында пайда болатын үйкеліс күші, сондай – ақ, резеңкенің сыртқы беті мен шегендеуіш құбыр арасындағы үйкеліс күштері аса үлкен мәндерде болатынын көрсетеді, әрі осының есебінен оқтауды тығықдағыштан алу, және оқтауы бар тығыздағышты шегендеуіш құбырдан алу өте қиынға соғады.
Осы көрсетілген себептер бойынша – конустық және сатылы оқтауды енгізу арқылы сығу жолымен резеңкені деформациялайтын тығыздағыштарды пакерлерде қолдану жарамсыз болып табылды.
Әр алуан конструкциялық қалыпқа ие механикалық тығыздағыштардың стендтік сынау нәтижелерінде келесілер анықталды:
1) А,Б және В түріндегі тығыздағыштар үшін резеңкенің сыртқы беті мен құбырдың қабырғасы арасында туындайтын резеңкенің үйкеліс күші – пакерді көтеретін гидравликалық қысымның 1/8 – 1/10 бөлігінен асып кетпеуі керек, яғни пакер өстік тірекпен қамтамасыз етілуі тиіс.
2) механикалық тығыздағыштың тиімді түріне – ұзындығы бір жарым – екі құбырдың ішкі диаметрін құрайтын цилидрлік тығыздағыштарды жатқызуға болады.
3) пакерлеудің өстік күшін төмендету үшін тығыздағыштың ішкі бұрышы 90o тең конусты қуысы болуы тиіс, әрі осындай жағдайда баспалы тығырықтың сыртқы конусының бұрышы 110-120o құрайды, ал қозғалмалы баспа тығырығы сұйықтықтың қысымы бөлігінде орналасуы қажет.
Тығыздағыштардың кейбір түрінде резеңкелі элемент – металдық басқа желімдендірілген түрде кездеседі. (сурет-42).
Тартпасы бар ұңғымалардағы қондырғылардан пакерді шешіп алу кезінде, ең алғашқы күштер айтарлықтай мәндерге жетеді, әрі металдық бас арқылы резеңкеге беріледі де, көп жағдайларда бастың резеңкеден жұлынып кетуі орын алады.
Металдық бастың резеңкеде бекітілуін күшейту мақсатында ГрозНИИ – металдық бас конструкциясын өзгертті, яғни қалпақшасы бар бастың орнына төлкелі типтегі бастар қолданылды (В типі, сурет-43). Мұндай бастардың қабырғаларында тесіктері болады және ол резеңкелік элементте – екі жағынан да қабырғадағы тесіктер арылы бекітіліп тұрады.
43 - суретте стендте сынақталған төлкелі типтегі бастардың әртүрлілігі көрсетілген, олар өзара төлке ұзындығы, мөлшері, тесіктердің өлшемдері мен қалыптары бойынша ерекшеленеді.
Диаметрі 140 мм тең, резеңкелі элементтері бар бастарды стендтік сынау негізінде келесідей қорытынды жасауға болады, яғни төлкелі типтегі бастар қалпақшалы бастарға қарағанда резеңкеде 3-4 есе берік бекітіледі.
Сонымен қатар, сынақтар нәтижесі бойынша металдық бастың резеңкеге бекітілуін- чефер немесе корд тканьдарының көмегімен қол жеткізуге болатындығы анықталды, әрі осы тканьдар резеңке мен бас қосылатын жерлерде армирленеді. 7 -8 т созылмалы күштер кезінде осындай бастары бар резеңкелі элементтерде зақымданулар байқалмаған, алайда элементтерді созу 350 % жеткен болатын.
Шор бойынша қаттылығы 70-80 бірлікке тең, және үзілуге қарсы кедергісі 170 – 180 кГ / см2 төмен емес, үзіліс кезіндегі созылуы шамамен 350 – 400 % құрайтын резеңкеде төлкелі бастар өте жақсы бекітіледі.