6.1. Бұрғылау қондырғысының тәлдік жүйесінің құрылымдық ерекшеліктері

Тәлдік жүйе қазіргі бұрғылау қондырғыларының ең басты жауапкершілікті түйіндерінің бірі болып табылады. Арқанның үзілуімен болатын апаттардың қауіптілігі тәлдік жүйе параметрлерін есептеуге, сонымен қатар пайдалану үрдісінде арқан күйін қадағалауды негіздейді. Тереңдіктердің және бұрғылау көлемдерінің перспективті ұлғаюы және көтеріп-түсіру үрдістерінің қарқындауы арқанның жұмыс жағдайын ауырлатады және сәйкесінше арқан шығынын да арттырады. Бұрғылау құрылғыларының тәлдік жүйесі шығыр барабанының айналмалы қозғалысын бұрғылау тізбегі ілінген ілгектің орын ауыстыруына түрлендіру, сонымен бірге оның қозғалыс жылдамдығын арттыру есебінде шығыр барабанына оралатын тәл арқанның тартылу күшін азайту қызметін атқарады. Тәлдік жүйе жылжымайтын кронблоктан, жылжымалы тәлді блоктан, иілгіш байланыстан (жылжымалы және жылжымайтын блокты біріктіруші тәл арқаны), бұрғылау тізбегі немесе құбырлары ілінілетін бұрғылау ілгішінен, штроптан және элеватордан, тәл арқанның жылжымайтын соңын бекіту құрылғысынан тұрады.

Тәлдік жүйе ауыспалы циклдік жүктемелер шартында, әсіресе КТО кезінде, бұрғылау үрдісіндегі және КТО кезіндегі дірілден болатын жүктеме жағдайында жұмыс істейді. Тізбектердің дірілі тәлдік жүйеге беріледі және оның элементтерінің ғана емес, сонымен бірге мұнараның да тербелістерін болдырады. Тәлдік жүйе әбзелдері құрылымдарын бағалау және таңдау кезінде, оның құрылымы мен түріне КТО жұмсалатын уақыт тікелей байланысты болатынын ескеру қажет.

Ұңғымалар тереңдіктерінің артуымен бірге түсіру және қайта көтеру қажет болатын барлық бұрғылау тізбектерінің салмағы артады, ал тәлдік арқанның шығыр барабанына оратылу жылдамдығы барлық бұрғылау құрылғылары сыныбы үшін өзгеріссіз (V<20м/с) қалады. Сондықтан да құрылғылардың әр сыныбы үшін өзіндік еселік жабдықталған тәлдік жүйе қолданылады. Бұрғылау құрылғыларында тәлдік жүйелердің 4х5, 5х6, 6х7 жабдықталу түрі кеңінен қолданылады, сонымен бірге МЕМСТ бойынша 7х8 типтік жабдықталу жоспарлануда. Мұндай жабдықталуда диаметрлері 25, 28, 35, 38мм арқандар кеңінен қолданылады.

Тәлдік жүйенің еселілік жабдықталуын дұрыс таңдаудың маңызы зор. Жабдықталу еселігінен және ілгіш жүктемесіне ұңғымаларды бұрғылаудағы көтеріп-түсіру операцияларында қатысатын бұрғылау құрылғы кешенінің көтеріп-түсіру элементтерінің параметрлері тікелей байланысты. Сонымен бірге жабдықталу еселілігіне және ілгіш жүктемесіне қолданылатын тәлдік арқанның ұзындығы мен диаметрі, трансмиссиялық бөліктің кинематикасы және тәлдік механизм, бұрғылау шығыры және оның жетектерін қамтитын бұрғылау кешенінің барлық көтеру бөлігінің жүктелуі де байланысты.

Арқан ішектері күшінің төмендеуімен бірге оның диаметрін, сәйкесінше шығыр барабанының диаметрін және тәлдік блок пен кронблоктың шкивтерінің диаметрін азайтуға болады. Ал арқанның ұзындығын арттыруда барабанның арқансыйымдылығына, орамдау қабат санына, тартқыш ішектің қозғалу жылдамдықтарына қажеттілік артады. Жабдықталу еселіктерінің артуынмен бірге шкивтердегі арқандардың иілу (бүгілу) санына да артадаы.

Ілгіштің көтеру жылдамдығы келесі формуламен анықталады:

, (6.1)

мұндағы - шығыр барабанына арқанның орамдалуының орташа есептік диаметрі, м; - қозғалтқыш білігінің айналу жиілігі, айн/мин; - тәлдік жүйе жабдықталуының тасымалдану саны (еселік); - трансмиссияның тасымал саны (қозғалтқыш білігінен шығырға дейінгі).

(6.1) формуласына негізделе

, (6.2)

(6.2) формуласынан дәстүрлі бұрғылау шығырларының жетектеріндегі трансмиссияның қажетті тасымалдық саны тәлдік жүйе әбзелінің еселігінің артуымен бірге төмендейтіні анықталды. Жабдықталу еселігінің артуымен бірге шығыр мен қозғалтқыш арасында орналасқан көтеру механизмінің бөлшектеріне әсер ететін иілу (бүгілу) және айналу моменттері азаяды.

Жалғастырғыштар мен тежегіштердегі үйкеліс жылдамдықтарының артуымен байланысты, үйкелетін беттердің де тозуы артады. Сонымен қатар динамикалық жүктеме және арқанның тозуы артып, жүйенің инерциялылығы, тәлдік жүйенің ПӘК нашарлайды, яғни бір сөзбен айтқанда, КТО барысындағы машиналық уақыт шығыны артады.

Тартқыш ішектің қозғалыс жылдамдығы, атанақтың айналу жиілігі, атанаққа арқанның орамдалуы есептік диаметрі, ілгіш жылдамдығы мен тәлдік жүйенің жабдықдалуы тасымалдық қатынастары арасындағы өзарабайланыс номограмма бойынша анықталады (6.1 сурет) немесе келесі формуламен анықталады

6.1-сурет. Тартқыш ішек жылдамдығы, ілгектің көтеру жылдамдығы, тәлдік жүйенің жабдықталу түрі, арқанның орамдалуының орташа есептік диаметрі және атанақтың айналу жиілігі араларындағы өзара байланыс

- қарапайым (дәстүрлі) тәлдік жүйесі үшін, - біруақытта барабанға орамдалатын екі тартқыш арқанды тәлдік жүйе үшін

, (6.3)

Белгіленген қуатты рационалды пайдалану үшін және ілгіштің көтергу уақытын азайту үшін шығыр жетегі ілгіштегі жүзеге асыралатын қуаттың тұрақтылығын қамтамасыз ететін сипатта болуы тиіс

, (6.4)

Шығырдың кіріс білігіндегі қажетті қуатты келесідей анықталады

, (6.5)

мұндағы - ілгіштегі қуат, Вт; - ілгіштегі жүктеме, Н; - тәлдік жүйенің қозғалмалы бөлігінің салмағы, Н; - шығырдың кіріс білігіндегі қуат, Вт; - тәлдік жүйенің және шғырдың ПӘК; - ілгектің есептік көтері жылдамдығы (0,4-0,5мс); - ауадағы бұрғылау тізбегінің ең жоғарғы салмағы.

Көтергіш механизм жетек қозғалтқышының қуаты келесі формуламен анықталады

(6.6)

мұндағы - - көтергіш агрегаттың трансмиссия ПӘК (қозғалтқыш білігінен шығырдың кіріс білігіне дейін).