№8 Дәріс. Штангасыз сораптармен скважиналарды пайдалануға арналған жабдықтар.

1. Штангасыз сораптардың классификациясы.

2. Электржетекті батырмалы ортадан тепкіш сорапты қондырғылар. Принципиялды артықшылықтары.

3. Батырмалы ортадан тепкіш сорапты кондырғылардың негізгі түйіндері.

§1. Мұнай өндірудің фонтанды және компрессорлы әдістері жеткілікті қабаттық қысымда және айтарлықтай газ фокторы болғанда ғана тиімді. Кең орнын игеру кезінде қабаттық қысым азаяды, өндірілетін сұйықтың сулылығы өседі. Қоспада сәйкесті газ құрамы азаяды. Скважинадағы өндіретін сұйық деңгейі төмендейді. Мұнай өндірудің фонтанды әдісі мүмкін болмайды, ал компрессорлы әдісі тиімсіз болады, сонда олар мұнай өндірудің сорапты әдісімен алмастырылады.

Мұнайды өндіру үшін штангамен және штангасыз сораптар қолданылады. Штангалы сораптар жер бетіндегі жетектен, ұңғы сорабынан және металл штангасымен құралған тізбек түрінде жасалған аралық ұзын байланыстан тұрады.

Штангасыз сораптар бір-бірімен тікелей байланысқан ұңғы сорабынан және сораптың ұңғы жетегінен тұрады. Сорап жетегіне энергия кабель арқылы (электржетекте) және құбыр арқылы (гидро және пневможетекте). Жетек және сорап арасындағы ұзын механикалық байланыстың бомауына байланысты штангасыз сораптар штангалы сораптарға қарағанда едәір үлкен қуатқа ие болады.

Мұндай сораптарға негізінен электржетекті ұңғы ортадан тепкіш сораптары жатады.

Қазіргі уақытта штангысыз сораптарды 10-ға жуық түрі кең қолданылуда немесе өндірістік сынақтан өтуде. Олардың ішіндегі негізгілері-ортадан тепкіш, винтті және поршенді (диафрагмалық).

§2. Мұнай өндіруші кәсіпорындар скважинадан үлкен мөлшерде сұйықты өндіру үшін сораптар қажет етуде. Үлкен беріліс үшін жабдықталған қалақшалы сораптар қолайлы. Қалақшалы сораптарда жұмыс дөңгедекті ортадан тепкіш типті сораптар тарау алды, себебі олар берілген сұйық берілісінде және сорап габаритінде үлкен ағынға ие болады, сонымен қатар пайдалы әсер коэффициенті жеткілікті және сенімді жұмыс істейді.

Скважиналы ортадан тепкіш сорап батырылған электр қозғалтқыш көмегімен қозғалысқа келеді. Электр энергиясы қозғалтқышқа скважинада СКҚ тізбегімен бірге орналасқан арнайы кабель арқылы беріледі. Электр жетекті скважиналы ортадан тепкіш сораптардың (ЭЦН) кең қолданылуы көптеген факторлларға негізделген. Скважинадан сұйықты көп мөлшерде өндіруде скважиналы ортадан тепкіш сорапты қондырғылар компрессорлы өндірумен және басқа типті сораптармен сұйықты көтеруде салыстырмалы түрде қызмет көрсетуде тиімді жән аз еңбек шығынды.

Үлкен берілісте қондырғығы кететін энергетикалық шығында үлкен емес. Осы жұмыс істеу обылысында оның п.ә.к жеткілікті. Скважиналы ортадан тепкіш сорапты қондырғыларға қызмет көрсету қарапайым, яғни жер беттіне әрдаайым қызмет көрсетуді талап етпейтін басқару станциясы және трансформатор орналасады.

Скважиналы ортадан тепкіш сорапты қондырғылардың жөндеу аралық жұмыс істеу мерзімі орта есеппен 320 тәлікті құрайды.

Скважиналы сорабы көп сатылы және 80÷400 дейін сатыға ие болады. Сұйық сорапқа оның төменгі бөлігінде орналасқан тор арқылы келіп түседі, сорап сұйықты скважинадан СКҚ тізбегіне береді. Батырылған электр қозғалтқышы – май толтырылған саңылаусыздандырылған. Қозғалтқышқа қабаттық судың кіруін болдырмау үшін гидроқорғау түйіні болады. Қозғалтқыш білігі гидроқорғау білігімен және сол арқылы сорап білігіне жалғасады. Біліктердің айналу жиіліктері 2500-2950 мин^-1.

Электр энергиясы жер бетінен қозғалтқышқа кабель арқылы беріледі. СКҚ тізбегінің жанында қимасы дөңгелек, ал сорапқа маңында – жалпақ кабель қолданылады.

Автотрансформатор және трансформатор кәсіпшілік желіден алынатын кернеуді жоғарлату үшін қолданылады.

Басқару станциялар қондырғысын қолмен немесе автоматты түрде іске қосуға және ажыратуға және авриялық режимде тоқтатуға мүмкіндік береді. Бұдан басқа станцияда ток күшін және кернеуді көрсететін аспаптар болады.

СКҚ тізбегін кері жіберу клапанымен жабдықталған. Кері клапан СКҚ тізбегіне орнатуға мүмкіндік беретін конус тәрізді арнайы муфта болады. Кері клапан сорап тоқтаған жағдайда СКҚ тізбегінде сұйықты ұстап тұру үшін керек. Жіберу клапаны егер тізбекте кері клапан болса скважинадан агрегатты көтеру алдында құбыр тізбегін сұйықтан босатуға мүмкіндік береді.

Скважиналы ортадан тепкіш сорапты қондырғылары 146 және 168 мм шегендеуші құбырлар үшін екі габаритті батырылған агрегаттар қолданылады.

Әр қондырғыда өзінің шифры болады, мысалы УЭЦН5А-500-800, мұндағы 5А – сорапты қондырғы түсірілетін шегендеуші тізбектердің ең кіші мүмкін ішкі диметрін білдіреді, сәйкесті 5 саны – 122 мм, 5А – 130 мм, 6 – 144 мм, 6А – 148 мм, 500 – сораптың номинальды берілісі (м³/тәу), 800 - сорап ағын (м).

§3. Скважиналы ортадан тепкіш сорап қондырғылары қарапайым және тозуға төзімді, сонымен қатар коррозияға төзімді болуы мүмкін. Сораптың диаметрі және түйіндер құрамы негізінен барлық сораптар үшін бірдей.

Скважиналы ортадан тепкіш сораптар қарапайым орындалған дайындамасы скважинадан құрамында 99% дейінгі су бар сұйықты өндіруге арналған, өндірілетін сұйықта механикалық қоспалар және күкіртсутек 0,01мас% көп болмау керек. Зауыт – дайындаушылардың техникалық шарттары бойынша сорап қабылдауында еркін газ мөлшері 25 % тен жоғары болмау керек.

Ортадан тепкіш сораптың жұмыс органы жұмыс дөңгелегінен және бағытағыш аппараттан тұратын саты болып келеді. Дөңгелек және аппарат шойыннан жасалынған. Жұмыс дөңгелегі төменгі және жоғарғғы бөліктерінде текстолитті тірек сақина болады.

Білікке түсетін осьтік күшті гидродинамикалық табан қабылдайды. Білік радиалды сырғанау подшипнигінде орналасады. Сораптың, ротордың барлық жиынтығы қорапқа орнатылған және жоғарғы жағынан подшипник корпусымен қысылған, ал төменнен – қабылдау торы орналасқан табанмен жабдықталған.

Үлкен ағынды скважиналы ортадан тепкіш сораптарды жасау үшін сорапта көптеген сатылар орналастыруға тура келеді ( 400-ге дейін). Сонда олар бір қорапқа орналаса алмайды, себебі мұндай сораптардың ұзындығы (15-20 м) тасмалдауды, скважинада мантаждауды және қорапты дайындауды қиындатады. Үлкен ағынды сораптар бірнеше секциялардан тұрады. Әр секцияның ұзындығы 5,5 м-ден үлкен емес. Секциялардың қораптық бөлшектері бір-бірімен болтпен флянец арқылы байланысады, ал біліктері – шлицті муфтамен. Әр бір секцияда біліктің жоғарғы өстік трегі, білік, біліктің радиальды трегі және саты болады. Табан және қабылдау торы тек төменгі секцияда ғана болады. Ұстау басы тек жоғарғы секцияда болады.

Ортадан тепкіш сораптың жетегі ретінде қызмет атқаратын батырмалы электр қозғалтқыш – асинхронды, қысқа тұйықталған роторлы, май толтырылған. Тоқтың 50 Гц жиілігінде олардың біліктерінің синхронды айналу жиілігі 3000 мин^-1 құрайды. Қозғалқыштар сораптар сияқты диаметрі 146 және 148 мм шегендеуші құбырлы скважиналарға арналған әртүрлі аз диаметрлі болады. Оларды қуаты 125 кВт жетеді. Тоқ кернеуі (400-2000В) козғалтқыштың өлшемін байланысты. Тоқтың жұмыс күші 20-85 А.

Аз диаметр және үлкен қуат қозғалтқыш ұзындығын үлкейтудің қажеттілігін тудырады, кей жағдайларда 8 м дейін жетеді.

Батырмалы электр қозғалтқыш статор және ротордан тұрады. Статор және ротор секциялы. Қозғалтқыш оқшаулағыш құрғақ трансформатор майымен толтырылған. Электр қозғалтқыштың жылу тұрақтылығы 130 ⁰С.

Электр қозғалтқыштың шифрында, мысалы ПЭДС-90-117В5 мұндағы С – секциялы, 90 – номинальды қуаты (кВт), 117 – қозғалтқыштың сыртқы диаметрі (мм), В5 – қозғалтқыштың орындалуы, климаттық пайдалану шарты (В – құрғақта және теңізде барлық макроклиматтық аудандарға арналған) және орналасу категориясы (5 – жоғары ылғалдылықта).

№12 Дәріс Штангалы скважиналы сорапты қондырғылар.

1. Қондырғы, оның құрамы және ерекшеліктері.

2. Скважиналы штангалы сорап қызметі және түрлері.

3. Сорап штангалары.

§1. Штангалы скважиналы сорапты қондырғылар-мұнай өндіру саласындағы ең кең таралған сорапты қондырғылар. Сораптың кең таралуы аз және орташа шығынды скважиналарды пайдалануда сәйкесті қарапайымдылығына және ыңғайлылығына негізделген.

ШССҚ жетектен (станок-тербегіш), сағалық жабдықтан, сорапты штанга тізбегінен, СКҚ тізбегінен, скважиналы сораптан және қосымша жер асты жабдықтарынан тұрады.

Жетек қозғалтқыш энергиясын ілгері-кейінді қозғалатын сорапты штангы тізбегіне механикалық энергияға айналдырып беру үшін арналған. Жетек ретінде станок-тербегіш төрт звеномен бірге (балансир, шатун,кривошип және қозғалмайтын тірек) редуктор біліггінің айналу қозғалысын балансир басының ілгері-кейіді қозғалысына айналдырады.

Сорапты штангы тізбегі бір-бірімен резьбалы қосылыспен қосылған жеке штангалардан тұратын стержень түрінде дайындалады. Сорапты штангы тізбегі механикалық энергияны жетектен скважина сорабына береді.

Скважина сорабы қозғалатын штанганың механикалық энергиясын айдалатын қабат сұйығының механикалық энергиясына айналады.

СКҚ тізбегі айдалатын қабат сұйығын жер бетіне көтеруге арналған канал ретінде қызмет атқарады және скважина сорабының цилиндрін ұстап тұруды қамтамасыз етеді.

Сағалық жабдықтар СКҚ тізбегіннің ішкі кеңісттігін және оның мұнайкәсіпшілік коллектормен байланысын саңлаусыздандырып тұрады.

Қосымша жерасты жабдықтары әр скважиналардың ерекшеліктеріне байланнысты орнаттылады, оларға төмендегілер жатады:

СКҚ тізбеггінің төменгі бөлігін шектейтін якорь, қабаттық сұйықтан скважина сорабына келлетін газ және құмды бөліп тұратын газ және құм якорьлары, кей жағдайларда клапан- ажыратқыштар.

ШССҚ принципиалды ерекшеліктері-орындаушы механизм (сорап) және жетек (станок-тербегіш) арасында ұзын механикалық байланыстың болуы. Орындаушы механизмге энергия осы механикалық байланыспен беріледі. Берілген байланыс диаметрі бойынша СКҚ ішкі өлшемдеріне байланысты шектелген, яғни оның диаметрі өскен сайын салмағы да өседі. Штангы тізбегінің үлкен ұзындығы және сәйкесті кіші дщиаметрі сорапқа берілетін қуатты азайттады.

ШСҚ пайдалы қуаты аз тереңдікте 28 кВт және орташа тереңдікте 23кВт. ШССҚ қолданудың тиімді облысы 100-120м³/тәу беріліспен және 1500-1800м тереңдікте түсірумен шектелген.

ШСС қондырғы жинақ түрінде келмейді, скважинада жекелеген түйіндерден жинақталады. Заводқа тапсырыс беретін негізгі түйіндер:

Скважина сорабы, штангалар, станок-тербегіш, құбырлар(СКҚ), сағалық жабдықтар.

§2. ШСС ұзын цилиндр,шарикті клапан жәнне ұзын жүрісті плунжерлі сорап түрінде жасалады. Плунжер жоғары жүргенде ол цилиндр қабырғасымен және штангы арасындағы сұйықты айдайды, ал плунжер астындағы кеңістікте скважинадан сору клапаны арқылы сұйық ағып толады. Плунжер төмен жүргенде сораптың айдау клапаны арқылы жоғары қарай айдалады, яғни бұл сорап диффиреренциалды.

СКҚ тізбегіне бекітілу әдісі бойынша (СКҚ) сораптар салынбайтын (құбырлы) және салынатын болып бөлінеді.

Құбырлы сораптардың цилиндрі және сору клапаны СКҚ тізбегіне бегітіліп, бірге скважинаға түсіріледі. Ал плунжер айдау клапанымен штангы арқылы түсіріледі.құбырлы сораптар құрылысты қарапайым және үлкен шығынды скважиналарға қолданады.

Салынатын сорап цилиндрі СКҚ тізбегінің ішіне штангы тізбегімен түсіріліп арнайы құлыпты қосылыс көмегімен отырғызылады. Бұл салынатын сораптың СКҚ тізбегін көтерусіз алыну мүмкіндігін тудырыды. Бірақ бірдей диаметрлі плунжерлерде салынатын сораптарға үлкен диаметрлі СКҚ қолдану қажет етеді. Мысалы: диаметрі 43мм плунжерлі құбырлы сорапты диаметрі 60мм СКҚ түсіруге болады, ал дәл сондай диаметр салынатын сорапта диаметрі 73мм СКҚ қолдануды талап етеді.

Сораптардың негізгі параметрлеріне плунжердің номинальды диаметрлі және плунжердің жүріс ұзындығы.

Қазіргі кезде ГОСТ6444-78 сәйкесті сорап цилиндрлері төлке және бүтін металл түрінде жасалады. Төлкелі сорап қорапқа орнатылып және соңы муфталармен қысылған ұзындығы 300мм төлкеден тұратын цилиндрден тұрады. Төменгі муфтаға сору клапаны орнатылған.

Сораптар 99% дейін су бар, 0,1Па*с динамикалық тұтқырлы, H₂S 0,1% дейін, 0,5% механикалық қоспалары бар температурасы 130⁰С дейіегі сұйықты айдауға арналған.

ГОСТ бойынша скважиналы сораптардың келесі түрлері дайындалады:

НСВ1-салынатын, бір сатылы, екі плунжерлі, төлкелі цилиндрлі, құлыпы жоғарыда.

НСВ2- салынатын, екі сатылы, екі плунжерлі, төлкелі цилиндрлі құлыбы жоғарыда.

НВСД-салынатын, бір сатылы, бір плунжерлі төлкелі цилиндрлі құлыбы жоғарыда.

НСН1-салынбайтын, бір сатылы, бір плунжерлі, төлкелі цилиндрлі штокты ұстағыш.

НСН2- дәл сондай, ұстағышты.

НСНА-дәл сондай, автоұстағышты.

НСВ15-салынатын, төлкесіз цилиндрлі.

Ұзындығы 1200мм плунжер 1500м тереңдікке дейін қолдануға болады, ал 1500м-2000м, 1800м-2000м.

§3. Штангылар және олардың қосқыш муфталары ГОСТ13877-80 бойынша дайындалады. Штангы ұзындығы 8м-ге дейін жетеді. Штанг соңдарында резьба ойылған және кілтпен бұрау үшін квадрат болады. Штанглар айнымалы, кейде таңбасы айнымалы күштерді қабылдайды.

Штанглар негізгі денесі бойынша диаметрі 12,16,19,22 және 25мм болады. Сорап плунжерін түсіру тереңдігін қатаң сақтау үшін ұзындығы 1;1,2;15;2 және3м қысқа штанглар қоданады.

Штанглердің ұзақ мерзімділігене оларды дұрыс пайдалану арқылы жетуге болады. Бірінші кезекте арнайы тасымалдау құралдарымен тасымалдау, түсіріп – көтеру операцияларында штангларды вертикалды жағдайда орнату, элеваторларды қолдану.

№14 Дәріс Мұнайөндіруге арналған штангалы винтті сорапты қондырғылар.

1. Қондырғы құрамы және ерекшеліктері.

2. Штангалы винтті сорапты қондырғылардың классификациясы.

§1. Мұнайды өндіруге арналған штангалы сорапты қондырғылардың тағыда бір түрі болып жер бетіндегі жетекті винтті штангалы сорапты қондырғылар (вшсқ) табылады.

(ВСШҚ) терең мұнай скважиналарынан мұнай өндіруге арналған ВШСК мұнай кәсіпшілік нарығында 80-жылдардың басында АҚШ және Францияда пайда болды. Қазіргі кезде берілісі 0,5-тен 1000м³/тәу және қысымы 6-дан 30МПа дейін болатын ВСШҚ көптеген түрлері жасалған.

ВСШҚ жеткілікті кеңінен таралуының себебі мұнай өндірудің басқа механикалық әдістерінен салыстырғанда олардың техника-экономикалық көрсеткіштерінің жоғары болуы:

СШСҚ салыстырғанда:

• жетегінің құрылысы қарапайым және салмағы аз;

• қондырғы жетегіне фундаменттің қажет еместігі;

• тасымалдау, құрастыру және газданған сұйықты айдау мүмкіндігі;

• скважиналы сорапты клапандардың болмауы.

Электр жетекті винтті сораптармен саллыстырғанда:

• сорап құрылысының қарапайымдылығы (шарнирлі қосылыстардың қосу муфталарының, радиалды және остік подшипниктердің болмауы).

• Жетекші электр қозғалтқыштың жер бетінде болуы, оның құны төмен болуының және гидроқорғаудың және ұзын кабель болмауына себеп болады.

ВСШҚ пайдаланудың қолайлы облысы жоғары тұтқырлы, газ құрамы және механикалық қоспалар жеткіліктті жоғары (вертикаль) тік скважиналар болып табылады. ВСШҚ 3-тен 5÷100м³/тәу беріліс және ағыны 1000-1500м скважиналарда қолданады, бірақ ВСШҚ кейбір түрлері оданда үлкен өндіру мүмкіндікке ие болады.

ВСШҚ жер бетіндегі және скважиналық жабдықтар құрамынан тұрады.

Жер бетіндегі жабдықтар скважинада құбыр басында орнатылады және жетекші электрқозғалтқыштың энергиясын айналатын штанг тізбегінің механикалық энергиясына айналдырып беруге арналған.

Жер бетіндегі жабдықтар төмендегілерден тұрады:

• қабаттық сұйықты шығаруға арналған тройник;

• жетекші бас;

• жетекші қозғалтқышты бекітуге арналған рама;

• трансмиссия;

• жетекші қозғалтқыш басқару құрылғысымен;

• шынықтырылған штокты ұзтауға арналған құрылғы;

Жетекші бас штанг тізбегіне айналу моментін беруге, штанг салмағынан осьтік күштерді және сораптың жұмыс органдарынан гидравликалық күштерді қабылдау үшін, скважина сағасын саңылаусыздандыру үшін арналған.

Құрылысы жағынан жетекші бас флянецті немесе резбалы қосылыспен тройникте орнатылған. Остік күшті қабылдайтын тіректі подшипник ретінде конусты немесе сфера тәрізді роликті подшипниктер қолданылады.

Айналатын жетекші білікті және сағалық штоктты саңылаусыздандыру үшін нығыздағыш сақина және орамды сальникті құрылғы қолданылады.

Жетекші қозғалтқыш тоқтағаннан кейін штанг тізбегінің кері айналуын болдырмас үшін тежегіш құрылғысымен жабдықталады.

ВСШҚ скважиналы жабдықтары СКҚ тізбегінен, сорап старторы және роторы, штанг тізбегінен және СКҚ тізбегінің төменгі бөліктері (көмекші скважиналы жабдықтары).

СКҚ тізбегінің төменгі бөлігіндегі жабдықтар скважиналарды пайдалану шарттарры бойынша келесі элементтер болуы мүмкін:

• фильтр;

• газ және құм сепараторлары;

• динамикалық якорь (анкер);

• центратор;

• кері клапан;

• сорап тірегі.

§2. Шетелдік және отандық практикада всшқ көптеген схемалары және типтік өлшемдері белгілі, оларды төмендегідей түрде топтастыруға болады:

- жетек түрлері бойынша электр жетекті, көлемдік гидрожетекті, ІЖҚ және газ қозғалтқышты қондырғыларға бөледі. Кеңінен таралған номинальды айналу жиілігі 1000 айн/мин айнымалы токты асинхронды электр жетекті ВСШҚ. Электрқозғалтқыш қуаты 3÷100 кВт.

- жетектің кинематикалық схемасы бойынша ВСШҚ бір және екі сатылы трансмиссия болып бөлінеді. Бір сатылы трансмииссиия ременді, шынжырллы, немесе тісті берілісттерден жасалуы мүмкін. Екі саттылы схемасы (бірінші саты- ременді беріліс, екінші сатты-тісті беріліс) тез жүрісті жетекші қозғалтқышты қолдануға мүмкіндік береді.

Кең қолдануда-бір саттылы ременді трансмиссиялы жетектер схемасы жүр.

• ременді беріліс түрі бойынша жетектер сыналы ременді және тістті ременді болып бөлінеді.

Көп жағдайларға ВСШҚ қарапайым көп қатарлы сыналы ременді берілістер қолданылады.

• жетекші бастық білігінің құрылысы бойынша бүтін және жартылай білік түрінде жинақталады.

Бүтін білікті жинақ шынықтырылған штокпен бірге жасалынады және роторды тік бағытта реттеу мүмкіндігін азайтады. Сондықтан жетекші білік жартылай түрінде жасалады және штокқа қосылады.

• жетекші қозғалтқыштың орналасуы бойынша қозғалтқыш осі вертикаль және горизонтальорналасуы мүмкін. Қозғалтқыштың вертикаль орналасуы бір сатылы ременді трансмиссияға қолайлы, горизонталь орналасу (қозғалтқыш осі скважин осіне перпендикуляр орналасқан кезде)-тісті конусты берілісті жетектер үшін.

• Жетекші біліктің жылдамдығын реттеу әдістері бойынша ВСШҚ реттелетін жетекші қозғалтқышты (электрлі немесе гидравликалық) және трансмиссияның берілісі қатынасы реттелетін жетектер болып бөлінеді.

• Статордың бегітілу схемасы бойынша құбырлы (статор СКҚ тізбегінің соңына резьба арқылы бегітіледі) және салынатын (статор штангы арқылы ротормен бірге түсіріледі және СКҚ тізбегіне арнайы құлып көмегімен бегітіледі) винтті сораптарға бөлінеді.

• Шегендеуші құбырларға СКҚ төменгі бөлігінің бегітілу схемасы бойынша еркін және якорлы жинақ түрінде болады.

• Сораптың кинематикалық схемасы бойынша екі вариантта жасалады: ішкі элементі айналатын (винтті) және сыртқы элементі айналатын (обойма).

Винт айналатын типтік схема- конструктивтік жағынанда және пайдалану жағынанда қарапайым және тиімді.