Бұрандалы (көлемдік) түптік қозғалтқыштың (БТҚ) құрылымы
Бұрандалы түптік қозғалтқыштың құрылымы мысалына Д1-172 қозғалтқышын қарастырайық. Қозғалтқыш түптегі температура 120°С – тан төмен мұнай және газ ұңғымаларын диаметрі 215,9...244,5 мм қашаумен бұрғылауға арналған.
Д-172 бұрандалы түптік қозғалтқышы көлемдік (гидростатикалық) әсерлі машиналарға қарайды. Басқа түптік гидравликалық қозғалтқыштарға қарағанда бұрандалы қозғалтқыштың бірнеше артықшылықтары бар:
- қозғалтқыш білігінің жоғары айналу моментінде төмен айналу жиілігі қашау рейсына енуінің артуына мүмкіндік береді (турбиналық бұрғылау салыстырғанда);
- қозғалтқыштың жұмысы кезінде сораптардың қадаушасы қысымының өзгеруін көрсеткіштерін бақылауға мүмкіндігі бар;
- қозғалтқышта қысымның төмендеуі өнімділігі жоғары гидро - мониторлы қашауды қолдануға мүмкіндік тудырады.
Әсер етуі бойынша БТҚ ішкі бұрандалы берілісті планетарлы-роторлы көлемдік түрдегі гидравликалық машинаны ұсынады.
Қозғалтқыш ротор мен статордан тұрады. Болат статор ішінде сол бағытта бұрандалы тісті ысытылған резеңкелі қоршауы бар. Болат роторда сол бағытта сыртқы бұрандалы тістер кесілген. Ртор тістерінің саны статор тістерінің санынан бірге кем болғандықтан,
нәтижесінде ротор осінің ілінісу үшін статор осінің тіс биіктігінің жартысына тең эксцентритетіне қатысты жылжытылған. Ротор мен статор бұрандалы қадамдары тістерінің санына тура пропорционал. Ротор мен статордың арнайы тіс профилі статордың қадам ұзындығында жеке жұмыс камераларын қалыптастыра олардың бір - бірімен үздіксіз байланысын қамтамасыз етеді.
Бұрғылау қондырғысының сорабынан қозғалтқышқа келетін бұрғылау сұйығы қашауға ротор теңдестірілмеген гидравликалық күштердің әсерінен статорға қатысты айналған жағдайда ғана өтуі мүмкін. Ротор сағат тілімен (абсолютті қозғалысы) планетарлық қозғалыс істей айналғанда, ротордың геометриялық осі статор осіне қатысты сағат тіліне қарсы (аударма қозғалысы) қозғалады. Статор мен ротордың тіс санының айырмасына байланысты (БТҚ түріне байланысты беріліс қатынасы 9/10, 6/7 және т.б болуы мүмкін) ауыспалы қозғалыс абсолютті беріліс қатынасы санына дейін төмендейді, бұл қозғалтқыш білігінде төмендетілген айналу жиілігі мен жоғары бұраушы моментті қамтамасыз етеді.
Д-172 бұрандалы (көлемдік) түптік қозғалтқышы құрамына келесі негізгі бөлісдер кіреді: қозғалтқыш 2 бөлімі, шпиндель 4 бөлімі, төгу клапаны 7 және кардан білігі 3. Төгу клапаны арқылы бұрғылау құбырларынан бұрғылау сұйығын тізбекті эксцентрлі (планетарлық) айналыстағы роторымен көтеру кезінде шпиндель бөлімінің білігіне ағызып жіберу жүзеге асырылады. Шпиндель бөлімі қашауға бұрғылау құбырларынан осьтік жүктеме беру үшін қызмет етеді.
Қазіргі уақытта өндірісте келесі бұрандалы түптік қозғалтқыштар шығарылуда: Д1-88; Д1-127; ДЗ-172; Д4-17! Д1-195; Д2-195; ДЗ-195 (7.3 - кесте). Бұл қозғалтқыштардың құрылымы қуысында бұралу жолағы орналасқан жеңіл қуысты роторды пайдалану арқылы жетілдірілген.
Ротор салмағын азайту және кардан білігін бұралу жолағымен алмастыру қозғалтқыш ПӘК-і мен сенімділігін арттыруға мүмкіндік берді.
Бұрандалы қозғалтқыштар қондырғыға бұрандалы қауіпсіздік қалпақшаларымен жиналған түрде жеткізілуі тиіс, бұл жұмыс органдарына бөгде заттардың түсуін және бұранданың зақымдануын болдырмайды. Қозғалтқыштарды тастымалдаған кезде сүйреуге және лақтыруға рұқсат етілмейді.
Қондырғыға жеткізілген қозғалтқыш жұмысын бастамас бұрын сыртқы сараптамаға жіберіледі. Статор мен шпиндель корпусының жарықтары және майысқан жерлеріне, бұрғылау құбырлары мен қашауға жалғанатын бұрандалар жағдайына, сонымен қатар қозғалтқыштың корпустық бөлшектерін қосатын аралық бұрандалардың бекітілу тығыздығына ерекше назар аударылуы тиіс. корпустық бөлшектері мен бұрандаларында ақауы бар қозғалтқыштар жұмысқа жіберілмейді: егер бұрандалы қосылыстары толық бекітілмеген жағдайда машина кілттерімен қатайтады. Статордың шпиндельден босап кетуінің алдын алу үшін қондырғыға қосқыш аударғымен қосылған статордың төменгі бұрандасын бекітіп қатайту ұсынылады. Ұңғыға түсіруден бұрын әрбір қозғалтқыш іске қосу жеңілдігін және бұрандалы қосылыстардың герметикалығын тексеру үшін ұңғы сағасында сынақ жасалуы тиіс. Қоғалтқыш қажет бұрғылау сорабынан шыққан 2,5 МПа - дан кем қысымда бірқалыпты іске қосылуы керек. Қозғалтқыш білігінің бос жүрісі серпіліссіз және қатып қалусыз айналуы мен сораптарды өшіргенде тез тоқталтылмауы тиіс.
Қозғалтқыштты іске қосымен бірге төгу клапанының жұмысқа қабілеттілігі тексеріледі. Клапан қозғалтқышқа жіберілген жуу сұйықтығы клапан корпусының шеткі саңылауларынан ақпайтындай тығыз жабылуы керек: циркуляцияны өшіргенде клапан ашылуы керек. Клапан ротор деңгейінен төмен түсіріп тексерілуі тиіс, әйтпесе, клапанды жабу алдында және оның ашылуында қондырғы аумағанда жуу сұйықтығын шашырату мүмкін.
Қыс уақытында қозғалтқышты іске қосу алдында болуы ол 30...40 минуттай бу немесе ыссы сумен жылытылуы тиіс. Бұрандалы қозғалтқыштар тығыздығы және тұтқырлығы әр түрлі жуу сұйықтығында жұмыс істей алады: суда (тұщы, теңіз және қабаттық), тығыздығы 2,2 г / см3 дейін сазды ерітінділерде, газдалған сұйықтықтарда. Алайда қозғалтқыштың ұзақ мерзімді және сенімді жұмысы ең алдымен бұрғылау сұйықтығын тазалау сапасына байланысты, құрамындағы құм мөлшері 0,5... 1 % - дан аспауы керек. Бұрғылау сұйығының құрамында құм мөлшерінің жоғары болуы жұмысшы органдарының қарқынды тозуына әкеледі.
Бұрандалы түптік қозғалтқыштарды қолдану аймағы және тиімділігі
Отандық ондаған жылдар бойы түптік қозғалтқыштар эволюциялық даму жолынан өтіп, жоғары көсеткіштерді алуды қамтамасыз етіп, бұрғылау мен мұнай және газ ұңғымаларын жөндеудің тиімді техникалық құралына айналды. Бұрғылау үлесінің салмағының тұрақты өсуі БТҚ объективті қолайлы факторлар (жаңа буын бұрғылау нарығында төмен жылдамдықтағы төмен айналымды шорошкалы қашаудың пайда болуы мен бұрғылау жұмысы жаңа технологияларының дамуы) ретінде түсіндіріледі және қозғалтқыштарды пайдаланудағы маңызды артықшылықтарының ішінде бірінші кезекте атап өткен жөн:
- қолайлы энергетикалық сипаттамалары – төмен айналу жиілігінде жоғары айналу моменті түрлі түрдегі қашауды тиімді өңдеуді қамтамасыз етеді;
- қозғалтқыш қысымының салыстырмалы аздап төмендеуі гидро - мониторлы қашауды қолдануға мүмкіндік береді;
- әр түрлі тығыздықтағы (газдалғаннан бастап 2000 кг/м3 дейін және одан жоғары ауырлатылған тығыздықты) бұрғылау сұйығын қолдану мүмкіндігі;
- ең төменгі турбобұрғылармен салыстырғанда осьтік өлшемдері және
жоғары арнайы айналушы моменті, қозғалтқыштарды көлбеу бағытталған және көлденең ұңғымалардың түрлі қисықтық радиусында бұрғылауда қолдануға мүмкіндік береді.
Қазіргі уақытта бұрандалы түптук қозғалтқыштар тік және көлбеу бағытталған ұңғымаларды бұрғылауда жетекші Ресей мұнай компанияларында кеңінен қолданылады.
Ұңғыманы күрделі жөндеуде қазіргі уақытта кіші өлшемді бұрандалы қозғалтқыштар іс жүзінде еліміздің барлық бөліктерінде қолданылатын турбобұрғылардың орнын басты. Технологиялық мәселелердің әртүрлілігі стандартты өлшемдері үлкен 42 – ден 127 мм-ге дейінгі диаметрлі бұрандалы қозғальтқыштарды жасауды талап етті, әдетте құм мен цемент тығындарын бұрғылау үшін, пайдалану тізбегін қайта бұрғылауда және басқа да жөндеу жұмыстарында пайдаланылатын. Бұл машиналарды пайдалану тәжірибесі растағандай, алуан түрлі санаттағы күрделі жөндеу проблемасын шешу олардың көмегімен әлдеқайда тиімді (қарапайым және арзан) болып табылады. Бригаданың еңбек өнімділігі күрт көтерілді, күрделі жөндеудің техникалық мүмкіндіктері кеңейді, кейбір жағдайларда ұзақ жұмыс істемейтін төтенше ұңғымаларды белсенділердің бірқатарына енгізуге мүмкіндік берді.
Соңғы жылдары кіші өлшемді бұрандалы қозғалтқыштар жұмыс істемейтін ұңғымаларды қалпына келтіру үшін бүйірлік оқпанды (оның ішінде соңы көлденең бүйірлік оқпандар) бұрғылауда кең қолданыс тапты. Бұл жаңа әдіс қабаттың мұнай бергіштігін көтеріп мен қосымша ұңғыларды бұрғылау көлемін қысқартады.
Диаметрлері 172, 155, 127, 106, 95 және 75 мм БТҚ – тың арнайы конструкциясының технологиялық элементтерімен және қисықтық механизмдерімен жабдықталуы елімізде көлденең бұрғылауды дамыту мен жетілдіруде маңызды рөл атқарды.
Бұрандалы түптік қозғалтқыштармен бұрғылау ерекшеліктері
Қозғалтқышты ұңғымаға түсіруде түптен 10... 15 м – де бұрғылау сорабын қосу керек және ұңғыманың түп алдындағы аймағын қозғалтқыш жұмысы кезінде жуу қажет. Қозғалтқыштың іске қосылмауы сораптан шыққанда қысымның тез жоғарылауымен белгіленген. Бұл жағдайда қозғалтқышты іске қосу керек
Ротормен бұрғылау тізбегінің айналуымен бір уақытта сұйықтықты айдап қозғалтқышты іске қосу керек. Қозғалтқышты түпке соққылаумен іске қосуға жол берілмейді. Аспаптың сол жақ айналуының алдын алу үшін қозғалтқыштың реактивті момент әсерінен сыналар көмегімен ротордың айналып кетуін болдырмайды. Бұрандалы түптік қозғалтқыштар өздерінің энергетикалық сипаттамаларымен қашауда жоғары остік жүктеме (Д-195 түрдегі қозғалтқыш —250...300 кН дейін, Д-88 қозғалтқышы — 30 кН дейін) қалыптастыруға мүмкіндік береді, бірақ жаңа қашауды іске кірістіру 10...15 мин ішінде төмендеілген остік жүктеме кезінде жүзеге асырылуы тиіс.
Қашау түрін таңдауда басымдылық төмен жылдамдық төмен айналымды аз толтырылған тіректі қашауларға берілуі тиіс, сонымен қатар гидромониторлы қашаулар турбобұрғылармен салыстырғанда бұрандалы қозғалтқыштарда қысымның төмендеуі сорғы шыға берісінде резервтік қуат қалыптастыруымен төмендеді. Қашауды жабдықтау түрін өтетін жыныстың қаттылығы мен абразивтілігіне сәйкес таңдайды.
Бұрандалы түптік қозғалтқышпен бұрғылау режимінің тиімді параметрлерін таңдауда оның сипаттамаларының ерекшеліктерін ескере қарастырылуы тиіс: айналу жиілігінің бұрғылау сұйығының шығынына пропорционалдығына; салыстырмалы «қатты» жылдамдық сипаттамалары жүктеме астында (қозғалтқыштың тұрақты жұмыс аймағында бос жүріс режимінен ең жоғары қуатағы режиміне дейін айналу жиілігі 15 ... 20% -ға төмендейді) қозғалтқышта қысымның төмендеуінің қашау моментіне сызықтық тәуелділігі.
Бұрандалы түптік қозғалтқышпен бұрғылауда бұрғылау орнына аспап жұлқыныссыз жайлап жеткізілуі тиіс. Мерзімді түрде аспапты айналдыру қажет. Жуу сұйығының шығыны түпті тазалау шарттарына негізделген. Қозғалтқыш жұмысшы жұбының тозуы оның жұмыс сипаттамаларын сақтау үшін ең болмағанда жуу сұйығының шығынын бастапқы мәнін 20...25 % - ға көтереді. Қозғалтқыштың шламдануын болдырмау үшін құралды арттыру алдында немесе қашауды ауыстыру үшін оны көтеру кезінде ұңғыманың түп алдындағы аймағын жуу қажет, сосын аспапты түп үстіне 10... 12 м көтерген соң ғана сорғыларды тоқтатып, іске қосушы клапанды ашу керек.
Бұрандалы қозғалтқыштарды пайдалану процесінде олардың жұмысқа жарамдылығын мезгіл сайын тексеріп тұру қажет. Қозғалтқышты жөндеуге жібереді: оның осьтік жүктемелерді қабылдауының елеулі төмендеуі кезінде; шпиндель остік люфтісінің рұқсат етілгеннен өсуі; ұңғыма сағасында қиын іске қосылуы немесе іске қосылмауы немесе қозғалтқыштың шламдануы.
7.3 – кесте - Бұрандалы түптік қозғалтқыштардың техникалық сипаттамалары
|
Басты параметрлері |
Д1-88 |
Д1-127 |
ДЗ-172 |
Д4-172 |
Д1-195 |
Д2-195 |
ДЗ-195 |
|
Бұрғылау сұйығының шығыны, л/с |
4,5......7,0 |
15,0... ...20 |
25,0... ...35 |
25,0... ...35 |
25,0......35 |
25,0...35 |
20,0....35 |
|
Шпиндель білігінің айналу жиілігі, айн/мин |
162,0... ...300,0 |
132,0 ...174,0 |
78,0... ...108,0 |
90,0... ...120,0 |
80,0......100,0 |
90,0... ...114,0 |
78,0... ...120,0 |
|
Қысымы, МПа |
5,8...7,0 |
6,5......8,7 |
3,9......4,9 |
5,0......7,0 |
4,0......5,0 |
4,3......6,7 |
6,0.....11,0 |
|
Біліктегі күш моменті, кН • м |
0,53....061 |
2,2.....3,0 |
3,1.....3,7 |
5,2......7,0 |
6,5......8,0 |
5,2......7,0 |
8,0.....12,0 |
|
Қолданылатын қашау диаметрі, мм |
98,4...120,6 |
39,7...158,7 |
190,5 |
190,5 |
215,9 |
215,9 |
215,9 |
|
Сыртқы диаметрі, мм |
88,0 |
127,0 |
172,0 |
172,0 |
195,0 |
195,0 |
195,0 |
|
Ұзындығы, мм |
3230,0 |
5545,0 |
6 880,0 |
7000,0 |
7675,0 |
6535,0 |
7735,0 |
|
Масса, кг |
110,0 |
387,0 |
912,0 |
850,0 |
1350,0 |
1100,0 |
1200,0 |