6.21Сурет. Орамдалу қабаты мен ілгектегі жүктемеге байланысты, арқанның бір қабаттан екіншісіне өтуінен болған, жылжымайтын ішектегі күш тербелісі құлашының өзгеруі
Көпқабатты орамдалу ерекшелігіне байланысты қапсырмалау кезінде динамикалық жүктемені төмендету екі тартқыш соңы бар тәлдік жүйеге ауысуына мүмкіндік береді, олардың қозғалыс жылдамдығы – дәстүрлілермен салыстырған екі есе кіші.
6.20-суретте жылжымайтын ішектегі арқанның бір қабаттан екіншісіне ауысуынан туындаған тартқыш ішектің жылдамдығына байланысты күш тербеліс құлашының тәуелділігі берілген. Тәуелділік Уралмаш-3Д бұрғылау қондырғысынан эксперименттік мәліметтер бойынша алынған.
Жүргізілген эксперименттер динамикалық жүктемелер тартқыш ішектің жылдамдығы шаршысына пропорционал екенін көрсетті. Ішектердегі күш тербелісі 5 т жуық.
6.21-суретте жылжымайтын ішектегі арқанның бір қабаттан екіншісіне өтуіндегі орамдалу қабатына және ілгіштегі жүктемеге байланысты күш тербелісінің құлаштану тәуелділігі берілген. Суреттен орамдалу радиус өсімінің тербеліс құлашына әсер анық көрінеді.
Мұнай-газ өндірісінің қосарланып, дөңгелете өрілген болат арқандардың негізгі тұтынушысы болып табылатыны белгілі. Мысалы, қазіргі кезде тәлдік арқандарға жылдық қажеттілік 10 мың тоннадан асты (1990 жылы жылдық қажеттілік 32 мың тоннаны құрады).
Тәлдік арқандар бұрғылауда сыртқы күштер әсерлері жинағының (статикалық және айнымалы таңбалы динамикалық, арқанның көлденең қимасын созушы және июші, сығушы-езгілеуші күшсалмақтар, қажалу және абразив әсері және т.б.) ауыр шартында жұмыс істейді. Арқан жұмысының тиімді қосымша мүмкіндігінің бірі күрделі сыртқы күшсалмақтар мен қажалудың әрбір түрлерінің біріккен әсері шартарында жұмыс істеуге қабілетті болаттарды қолдану болып табылады.
Арқан
сымдары құрамындағы көміртегі 0,55-0,70%
жоғары көміртектенген болаттардан
жасалады. Арқан сымдарын жасау технологиясы
қысымдау мен қақтау, талшықтарын
бағыттау, болатты илеу кезінде құрылымын
майдалау есебінен сымның беріктік
сипаттамаларын өсіруге мүмкіндік
береді. Арқан сымдарының жасап болғаннан
кейінгі беріктік шегі
МПа.
Есесіне сымдардың беріктіктері өскен
сайын олардың морттығы да өседі және
арқанның жұмыс қабілеті төмендейді.
Осыған байланысты терең ұңғыларды
бұрғылау кезінде тәлдік арқандардың
ресурсы жеткіліксіз болып табылады.
Мысалы интервалы
мың
метр Кольскдегі өте терең ұңғымаларды
бұрғылау кезінде диаметрі 38 мм тәлдік
арқандардың жылдық қажеттілігі әрқайсысы
1500 метрден
бухтаны құрады. Беріктірек және
жұмысқабілетті арқандарға қажеттілік
интервалы 4-6 мың метр терең ұңғымаларды
өткізу кезінде де туындайды.
Жұмыс процесінде тәл арқандардарының жүктелу сипатын талдай келе сым материалына қойылатын негізгі талаптарды қалыптастыруға болады:
- сымның беріктігі шегі 2000 МПа-дан кем емес;
- жоғарғы тұтқырлығы (соққылық тұтқырлығы 0,5 МДж/м2-ден кем емес);
- салыстырмалы ұзаруы 10%-дан кем емес;
- салыстырмалы тарылуы 50%-дан кем емес.
5.12-кестеде мұнай-газ саласында қолданылатын жақсартылатын болаттар қатарының қасиеттері келтірілген. Бұл болаттардың қасиеттерінің кешенін Д5 болатымен салыстыра, соңғысы көрсетілген талаптарға сәйкес келетінін және кең қолданылуы мүмкін екені, оның ішінде тәлдік арқан өндірісінде де, атап өткен жөн. Бірақ, Д5 болатынан арқандарды жасау арқан сымдарын илеудің арнайы технологиясын жасауды талап етеді.
5.12-кесте
Жақсартылатын арқандардың механикалық қасиеттері
-
Болат
HRC
Кс, МДж/м2
Н/мм2
%
15
-
620
440
19,5
-
-
-
20
-
960
890
6
76
0,7
72960
30
41
1540
1310
10
41
0,4
64140
35
44
1870
1590
13
45
0,3
84150
40
45
1500
1300
7
45
0,3
67500
45
51
2040
1740
3
16
0,3
21600
50
55
2000
1900
3
19
0,2
38000
55
55
1800
1150
3
12
0,2
21600
70
60
1050
850
8
30
-
31500
38ХА
45-50
1500
1300
6
22
0,4
33000
40Х
45-50
1500
1300
6
22
-
33000
35ХНА
48-54
1600
1400
7
40
0,4
64000
40ХН
48-54
1600
1400
7
40
0,4
64000
50ХН
48-54
1700
1500
8
25
-
42500
34ХН1М
30
-
-
-
-
0,6
-
38ХНМА
52-54
1800
1600
10
50
0,7
90000
40ХНМА
52-54
1800
1600
10
50
0,7
90000
30ХГТ
56
1500
1300
-
40
0,6
60000
40ХН2МА
30-35
950
850
12
55
1,0
-
30ХМА
45-53
1600
1400
12
38
0,8
60800
35ХРА
50
1900
-
10
45
0,8
85500
38ХС
48-50
2000
1700
10
40
0,6
80000
38ХГН
48-52
1500
1360
7
28
-
42000
38ХМЮА
-
1900
1800
5
-
-
-
40ХФА
48-52
1600
1300
-
35
0,4
56000
40Г2
42-45
1120
950
9
40
-
44800
55СМА
55-57
2330
1640
8
31,1
0,8
77220
55СМФА
55-57
2340
1650
9
33
0,9
72460
60С2
40-55
1300
-
5
25
0,7
32500
65Г
55
1350
-
-
-
-
-