Т12М3Б – 240 турбобұрғысы
Кіріспе
1 Техникалық бөлім
1.1 Турбобұрғымен бұрғылау тәсілінің пайда болуы және оның жетістіктері
1.2 Турбобұрғыларға қойылатын талаптар, құрылымы және тағайындалуы
1.3 Турбобұрғының құрылымдық параметрлері бойынша жіктелуі
1.4 Турбобұрғылардың тағайындалу классификациясы
1.5 Түпнұсқаны таңдау
1.6 Турбобұрғының эксплуатациясы
2 Есептеу бөлімі
2.1 Т12М3Б . 240 турбобұрғысына әсер ететін негізгі жүктемелерді
анықтау
2.2 Т12М3Б . 240 турбобұрғының өстік тіреуінің подпятник санын
есептеу
2.3 Турбобұрғының турбина есебі
2.4 Т12М3Б.240 турбобұрғысының айналу моментін, қуатын және
қысым түсуін есептеу
2.5 Бұрғылау тізбегінің компоновкасы
2.6 Бұрғылау үшін сораптар тобын таңдау және олар жетектерінің
қуатын есептеу
Арнайы бөлім
2.7 Патенттік сараптау
2.8 Турбобұрғыны модернизациялау
3 Қауіпсіздік және еңбек қоғау бөлімі
3.1 Еңбекті қорғау заңдары
3.2 Ұңғымаларды бұрғылаудағы техника қауіпсіздігі
3.3 Бұрғылаудағы қызметкерге қауіптілік көздері
3.4 Бұрғылаудағы өрт қауіпсіздігін сақтау шаралары
3.5 Бұрғылау жұмыс орындарын жарықтандыру
3.6 Шу мен дірілден қорғау
3.7 Бұрғылаудағы өндірістік санитария
3.8 Электр қауіпсіздік. Найзағайдан сақтау
4 Қоршаған ортаны қорғау бөлімі
4.1 Шығарындылар көзінің нысанасының сипаттамасы
4.2 Жалпы табиғатты қорғау талаптары
4.3 Атмосфераны ластанудан қорғау
4.4 Су ресурстарын тиімді пайдалану және қорғау
4.5 Кеннің және беттің ластануынан қорғау
4.6 Жерді қорғау және тиімді пайдалану
4.7 Кен орындарын жасаудағы кенді қорғау шаралары
5 Экономикалық бөлім
5.1 Жаңа техниканы енгізу туралы шолу
5.2 Өндірістің экономикалық тиімділігі және жаңа техниканы пайдалану есебінің негізгі көрсеткіші
5.3 Амортизациялық бөліністер
5.4 Жабдықтарды жөндеу жұмыстарына кететін шығындар
5.5 Көмекші материалдарға кететін шығындар
5.6 Жабдықтарды жөндеу жұмыстарына кететін шығындар
5.7 Құрал.жабдықтарға кететін шығындар
5.8 Күрделі жалғаспалы қаражат салымдары бойынша амортизация
5.9 Келтірілген шығындар
5.10 Пайдалану шығындары
5.11 Пайдаланушының үнемділігін есептеу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1 Техникалық бөлім
1.1 Турбобұрғымен бұрғылау тәсілінің пайда болуы және оның жетістіктері
1.2 Турбобұрғыларға қойылатын талаптар, құрылымы және тағайындалуы
1.3 Турбобұрғының құрылымдық параметрлері бойынша жіктелуі
1.4 Турбобұрғылардың тағайындалу классификациясы
1.5 Түпнұсқаны таңдау
1.6 Турбобұрғының эксплуатациясы
2 Есептеу бөлімі
2.1 Т12М3Б . 240 турбобұрғысына әсер ететін негізгі жүктемелерді
анықтау
2.2 Т12М3Б . 240 турбобұрғының өстік тіреуінің подпятник санын
есептеу
2.3 Турбобұрғының турбина есебі
2.4 Т12М3Б.240 турбобұрғысының айналу моментін, қуатын және
қысым түсуін есептеу
2.5 Бұрғылау тізбегінің компоновкасы
2.6 Бұрғылау үшін сораптар тобын таңдау және олар жетектерінің
қуатын есептеу
Арнайы бөлім
2.7 Патенттік сараптау
2.8 Турбобұрғыны модернизациялау
3 Қауіпсіздік және еңбек қоғау бөлімі
3.1 Еңбекті қорғау заңдары
3.2 Ұңғымаларды бұрғылаудағы техника қауіпсіздігі
3.3 Бұрғылаудағы қызметкерге қауіптілік көздері
3.4 Бұрғылаудағы өрт қауіпсіздігін сақтау шаралары
3.5 Бұрғылау жұмыс орындарын жарықтандыру
3.6 Шу мен дірілден қорғау
3.7 Бұрғылаудағы өндірістік санитария
3.8 Электр қауіпсіздік. Найзағайдан сақтау
4 Қоршаған ортаны қорғау бөлімі
4.1 Шығарындылар көзінің нысанасының сипаттамасы
4.2 Жалпы табиғатты қорғау талаптары
4.3 Атмосфераны ластанудан қорғау
4.4 Су ресурстарын тиімді пайдалану және қорғау
4.5 Кеннің және беттің ластануынан қорғау
4.6 Жерді қорғау және тиімді пайдалану
4.7 Кен орындарын жасаудағы кенді қорғау шаралары
5 Экономикалық бөлім
5.1 Жаңа техниканы енгізу туралы шолу
5.2 Өндірістің экономикалық тиімділігі және жаңа техниканы пайдалану есебінің негізгі көрсеткіші
5.3 Амортизациялық бөліністер
5.4 Жабдықтарды жөндеу жұмыстарына кететін шығындар
5.5 Көмекші материалдарға кететін шығындар
5.6 Жабдықтарды жөндеу жұмыстарына кететін шығындар
5.7 Құрал.жабдықтарға кететін шығындар
5.8 Күрделі жалғаспалы қаражат салымдары бойынша амортизация
5.9 Келтірілген шығындар
5.10 Пайдалану шығындары
5.11 Пайдаланушының үнемділігін есептеу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Жоспарлық мәліметтерге сүйене отырып, ұңғымаларды бұрғылау, соның ішінде гидравликалық түптік қозғалтқыштарға жататын
«Т12М3Б – 240 турбобұрғысын дипломдық жобамда қарастыруды актуалды» - деп таптым.
Жобаның зерттеу объектісі гидравилкалық түптік қозғалтқыштар. Ал зерттелетін бұйымы ретінде Т12М3Б – 240 турбобұрғысын алдық.
Т12М3Б – 240 бір секциялы турбобұрғысы тереңдігі жоғары емес тік және көлбеу ұңғымаларды бұрғылауға арналған.
Егер қисаю қарқыны жоғары көлбеу ұңғымаларды бұрғылау керек болса, онда сатыларының саны 30, ұзындығы 3-4м бір секциялы турбобұрғылар қолданылады. Т12 түріндегі турбобұрғылау бір-бірінен турбиналары сатыларының саны және тіректерімен ерекшеленеді.
Жобаның мақсаты турбобұрғының конструкциясын жеңілдету және жұмыс жасау ұзақтығын арттыру.
Осы мақсатқа жету үшін қойылатын негізгі талаптарға мыналарды жатқызуға болады:
- турбобұрғылардың конструкциялық сипаттамаларын қарастыру;
- прототип ретінде таңдалынған турбобұрғыны зерттеу;
- таңдалынған турбобұрғының мүмкіншіліктерін қарастыру;
- өнертабыстарға сараптамалар жасау;
- таңдалынған өнертабыстың жұмыс істеу принциптері мен конструкциясына шолу.
«Т12М3Б – 240 турбобұрғысын дипломдық жобамда қарастыруды актуалды» - деп таптым.
Жобаның зерттеу объектісі гидравилкалық түптік қозғалтқыштар. Ал зерттелетін бұйымы ретінде Т12М3Б – 240 турбобұрғысын алдық.
Т12М3Б – 240 бір секциялы турбобұрғысы тереңдігі жоғары емес тік және көлбеу ұңғымаларды бұрғылауға арналған.
Егер қисаю қарқыны жоғары көлбеу ұңғымаларды бұрғылау керек болса, онда сатыларының саны 30, ұзындығы 3-4м бір секциялы турбобұрғылар қолданылады. Т12 түріндегі турбобұрғылау бір-бірінен турбиналары сатыларының саны және тіректерімен ерекшеленеді.
Жобаның мақсаты турбобұрғының конструкциясын жеңілдету және жұмыс жасау ұзақтығын арттыру.
Осы мақсатқа жету үшін қойылатын негізгі талаптарға мыналарды жатқызуға болады:
- турбобұрғылардың конструкциялық сипаттамаларын қарастыру;
- прототип ретінде таңдалынған турбобұрғыны зерттеу;
- таңдалынған турбобұрғының мүмкіншіліктерін қарастыру;
- өнертабыстарға сараптамалар жасау;
- таңдалынған өнертабыстың жұмыс істеу принциптері мен конструкциясына шолу.
1. Сайттың электрондық нұсқасы http://www.tengizchevroil.com/ru/home
2. «Расчет и конструирование и эксплуатация турбобуров» М.Т.Гусман, Б.Г.Любимов, Г.М.Никитин, И.В.Собкина, В.П.Шумилев. М.:Недра, 1976 г.
3. «Буровые машины и механизмы» В.А.Лесецкий, А.Л.Ильский. М.:Недра,1980 г.
4. М.Т. Гусман «Новые конструкций турбобуров и новости нефтеной технологий»,1961 г.
5. ГОСТ 4671-63 «Детали резинаметалические для турбобуров».
6. Заурбеков С.А. «Расчет турбобуров на статистическую прочность и выносливость».Алма-ата: КазПТИ; 1989.
7. ГОСТ 26673-90«Турбобуры. Основные размеры и параметры».
8. Г.Б.Любимов «Расчет конструктивных параметров турбин турбобуров и их характеристик с учетом параметров циркуляциенной системы и насосной установки». Труды всесоюз.науч.исследование инструмента бурильной техники, 1970 г, с. 154-163.
9.Қазақстан Республикасының қоршаған ортаны қорғау саласындағы
Орталық атқарушы орган лауазымды тұлғаларының қоршаған ортаны
қорғауда мемлекеттік бақылауды жүзеге асыруы жөніндегі
НҰСҚАУЛЫҚ. 24 маусым 2003 ж. № 144-п бұйырығымен бекітілген.
10. Өрт қауіпсіздігі туралы Қазақстан Республикасының 1996 жылғы 22 қарашадағы № 48-1 Заңы.
11. RU (11) 1629452 нөмірлі турбобұрғыға қатысты патент. Автор(ы): Муфазалов Р.Ш. 11.07.2010 патенттік статусқа сәйкес Патент өз күшінде.
12. №1733616 авторлық куәлігіне сәйкес турбобұрғы патент. Автор(ы): Жженов Г.В., Султанов З.Б., Габдрахимов С.М., Галеев С.А., Гареев Г.Ф.
13.№1680918 турбобұрғының конструкциясына қатысты патент.Автор(ы): Рыжов И.Е., Камчатная Б.О., Печкарев Г.Л., Чухланцев В.В., Батраков Е.В.
14. Музапаров М.Ж. «Направленное бурение» Алматы, 3 том, 2005.
15. Середа Н.Г,Соловьев Е.М. «Бурение нефтяных и газовых скважин» Учебник для вузов М.: Недра, 1988.
16.Баграмов Р. А. «Буровые машины и комплексы». М.: Недра, 1988.
17.Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобильский А.Т. «Расчет и конструирование бурового оборудования» М.: Недра, 1985.
18. «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» М.Я.Беркович, М.Р.Мавлютов, А.И.Спивак и др. М.: Недра, 1969.
19. Буряновский Н.Н., Лесецкий В.А. «Буровые машины и механизмы». М.: Недра 1968.
20. Сулейменов М.М. «Охрана труда нефтяной промышленности». М.: Недра, 1980.
21. Панов Г. Е. «Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности» 2000.
22. 15. РМК СТ 38944976-09-2012 «Мәтіндік және сызбалық материалдардың құрылуына, рәсімделуіне және мазмұнына қойылатын жалпы талаптар».
23. Сайттың электрондық нұсқасы http://dic.academic.ru.
24. Сайттың электрондық нұсқасы http://www.findpatent.ru.
2. «Расчет и конструирование и эксплуатация турбобуров» М.Т.Гусман, Б.Г.Любимов, Г.М.Никитин, И.В.Собкина, В.П.Шумилев. М.:Недра, 1976 г.
3. «Буровые машины и механизмы» В.А.Лесецкий, А.Л.Ильский. М.:Недра,1980 г.
4. М.Т. Гусман «Новые конструкций турбобуров и новости нефтеной технологий»,1961 г.
5. ГОСТ 4671-63 «Детали резинаметалические для турбобуров».
6. Заурбеков С.А. «Расчет турбобуров на статистическую прочность и выносливость».Алма-ата: КазПТИ; 1989.
7. ГОСТ 26673-90«Турбобуры. Основные размеры и параметры».
8. Г.Б.Любимов «Расчет конструктивных параметров турбин турбобуров и их характеристик с учетом параметров циркуляциенной системы и насосной установки». Труды всесоюз.науч.исследование инструмента бурильной техники, 1970 г, с. 154-163.
9.Қазақстан Республикасының қоршаған ортаны қорғау саласындағы
Орталық атқарушы орган лауазымды тұлғаларының қоршаған ортаны
қорғауда мемлекеттік бақылауды жүзеге асыруы жөніндегі
НҰСҚАУЛЫҚ. 24 маусым 2003 ж. № 144-п бұйырығымен бекітілген.
10. Өрт қауіпсіздігі туралы Қазақстан Республикасының 1996 жылғы 22 қарашадағы № 48-1 Заңы.
11. RU (11) 1629452 нөмірлі турбобұрғыға қатысты патент. Автор(ы): Муфазалов Р.Ш. 11.07.2010 патенттік статусқа сәйкес Патент өз күшінде.
12. №1733616 авторлық куәлігіне сәйкес турбобұрғы патент. Автор(ы): Жженов Г.В., Султанов З.Б., Габдрахимов С.М., Галеев С.А., Гареев Г.Ф.
13.№1680918 турбобұрғының конструкциясына қатысты патент.Автор(ы): Рыжов И.Е., Камчатная Б.О., Печкарев Г.Л., Чухланцев В.В., Батраков Е.В.
14. Музапаров М.Ж. «Направленное бурение» Алматы, 3 том, 2005.
15. Середа Н.Г,Соловьев Е.М. «Бурение нефтяных и газовых скважин» Учебник для вузов М.: Недра, 1988.
16.Баграмов Р. А. «Буровые машины и комплексы». М.: Недра, 1988.
17.Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобильский А.Т. «Расчет и конструирование бурового оборудования» М.: Недра, 1985.
18. «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» М.Я.Беркович, М.Р.Мавлютов, А.И.Спивак и др. М.: Недра, 1969.
19. Буряновский Н.Н., Лесецкий В.А. «Буровые машины и механизмы». М.: Недра 1968.
20. Сулейменов М.М. «Охрана труда нефтяной промышленности». М.: Недра, 1980.
21. Панов Г. Е. «Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности» 2000.
22. 15. РМК СТ 38944976-09-2012 «Мәтіндік және сызбалық материалдардың құрылуына, рәсімделуіне және мазмұнына қойылатын жалпы талаптар».
23. Сайттың электрондық нұсқасы http://dic.academic.ru.
24. Сайттың электрондық нұсқасы http://www.findpatent.ru.
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
1 Техникалық бөлім
1.1 Турбобұрғымен бұрғылау тәсілінің пайда болуы және оның
жетістіктері
1.2 Турбобұрғыларға қойылатын талаптар, құрылымы және тағайындалуы
1.3 Турбобұрғының құрылымдық параметрлері бойынша жіктелуі
1.4 Турбобұрғылардың тағайындалу классификациясы
1.5 Түпнұсқаны таңдау
1.6 Турбобұрғының эксплуатациясы
2 Есептеу бөлімі
2.1 Т12М3Б – 240 турбобұрғысына әсер ететін негізгі жүктемелерді
анықтау
2.2 Т12М3Б – 240 турбобұрғының өстік тіреуінің подпятник санын
есептеу
2.3 Турбобұрғының турбина есебі
2.4 Т12М3Б-240 турбобұрғысының айналу моментін, қуатын және
қысым түсуін есептеу
2.5 Бұрғылау тізбегінің компоновкасы
2.6 Бұрғылау үшін сораптар тобын таңдау және олар жетектерінің
қуатын есептеу
Арнайы бөлім
2.7 Патенттік сараптау
2.8 Турбобұрғыны модернизациялау
3 Қауіпсіздік және еңбек қоғау бөлімі
3.1 Еңбекті қорғау заңдары
3.2 Ұңғымаларды бұрғылаудағы техника қауіпсіздігі
3.3 Бұрғылаудағы қызметкерге қауіптілік көздері
3.4 Бұрғылаудағы өрт қауіпсіздігін сақтау шаралары
3.5 Бұрғылау жұмыс орындарын жарықтандыру
3.6 Шу мен дірілден қорғау
3.7 Бұрғылаудағы өндірістік санитария
3.8 Электр қауіпсіздік. Найзағайдан сақтау
4 Қоршаған ортаны қорғау бөлімі
4.1 Шығарындылар көзінің нысанасының сипаттамасы
4.2 Жалпы табиғатты қорғау талаптары
4.3 Атмосфераны ластанудан қорғау
4.4 Су ресурстарын тиімді пайдалану және қорғау
4.5 Кеннің және беттің ластануынан қорғау
4.6 Жерді қорғау және тиімді пайдалану
4.7 Кен орындарын жасаудағы кенді қорғау шаралары
5 Экономикалық бөлім
5.1 Жаңа техниканы енгізу туралы шолу
5.2 Өндірістің экономикалық тиімділігі және жаңа техниканы пайдалану
есебінің негізгі көрсеткіші
5.3 Амортизациялық бөліністер
5.4 Жабдықтарды жөндеу жұмыстарына кететін шығындар
5.5 Көмекші материалдарға кететін шығындар
5.6 Жабдықтарды жөндеу жұмыстарына кететін шығындар
5.7 Құрал-жабдықтарға кететін шығындар
5.8 Күрделі жалғаспалы қаражат салымдары бойынша амортизация
5.9 Келтірілген шығындар
5.10 Пайдалану шығындары
5.11 Пайдаланушының үнемділігін есептеу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
КІРІСПЕ
Жоспарлық мәліметтерге сүйене отырып, ұңғымаларды бұрғылау, соның
ішінде гидравликалық түптік қозғалтқыштарға жататын
Т12М3Б – 240 турбобұрғысын дипломдық жобамда қарастыруды актуалды - деп
таптым.
Жобаның зерттеу объектісі гидравилкалық түптік қозғалтқыштар. Ал
зерттелетін бұйымы ретінде Т12М3Б – 240 турбобұрғысын алдық.
Т12М3Б – 240 бір секциялы турбобұрғысы тереңдігі жоғары емес тік және
көлбеу ұңғымаларды бұрғылауға арналған.
Егер қисаю қарқыны жоғары көлбеу ұңғымаларды бұрғылау керек болса,
онда сатыларының саны 30, ұзындығы 3-4м бір секциялы турбобұрғылар
қолданылады. Т12 түріндегі турбобұрғылау бір-бірінен турбиналары
сатыларының саны және тіректерімен ерекшеленеді.
Жобаның мақсаты турбобұрғының конструкциясын жеңілдету және жұмыс
жасау ұзақтығын арттыру.
Осы мақсатқа жету үшін қойылатын негізгі талаптарға мыналарды
жатқызуға болады:
- турбобұрғылардың конструкциялық сипаттамаларын қарастыру;
- прототип ретінде таңдалынған турбобұрғыны зерттеу;
- таңдалынған турбобұрғының мүмкіншіліктерін қарастыру;
- өнертабыстарға сараптамалар жасау;
- таңдалынған өнертабыстың жұмыс істеу принциптері мен конструкциясына
шолу.
1 Техникалық бөлім
1.1 Турбобұрғымен бұрғылау тәсілінің пайда болуы және оның
жетістіктері
Бұрғылау тәсілдерінің пайда болуының алғашқы кезеңдерінде олардың
көптеген кемшіліктері бар екендігі анықталған. Бұл ұзын штанга (баған)
немесе арқан арқылы ұңғыма түбіндегі қашауды жер бетінде тұрып, әрекетке
келтіру еді.Сол кезеңдерде бұрғылау штангалары сынып, әлсіз арқандар
үзіліп, апаттық жағдайларға байланысты бұрғылау жұмыстары ұзақ уақытқа
тоқтап қалатын болған. Кейін келе айналмалы бұрғылау тәсілі пайда болған
кезде де осы кемшіліктер қайталап тұрды. Бұл жағдайлар ғалымдарды қашау
жетегін қалайда болмасын ұңғыма түбіне түсіру жолдарын қарастыруға мәжбүр
еткен.
1890 жылы инженер-технолог К.Г. Симченко әлемде бірінші турбобұрғы
жобасын жасаған. Бірақ бұл жоба өндірісте қолдану дәрежесіне
жеткізілмеген. Осыдан көп өтпей орыс инженері Вольский бұрғылау таранын
ойлап тауып өндірісте қолданды. Бұл түптік қозғалтқыш тереңдігі 300м
ұңғымада пайдаланып, оның басқа бұрғылау тәсілдерінен айтарлықтай тиімді
екендігі байқалған. Вольскийдың бұрғылау аспабы ұңғыманы соққылап
бұрғылайды және қашаудың соққылау жиілігі минутына 500-600 болған. Бұл,
әрине, сол кездердегі үлкен жетістік болатын. Бірақ оның кейбір
бөлшектерінің сенімсіздігі, конструкциясының жетілмегендігі оны өндірісте
кеңінен қолдануға мүмкіндік бермеген.
ХХ-ғасырдың басында соққылама тәсілінің орнына айналмалы бұрғылау
тәсілі келді. Ұңғымалардың тереңдігі анағұрлым өсті. Ұңғымаларды айналмалы
тәсілмен бұрғылау көптеген технологиялық өзгерістерге алып келді – ұңғыма
түбі бұрғылау сұйығымен тазаланатын болды, бұрғылау жылдамдығы да
айтарлықтай көтерілді, жаңа қашау түрлері қолданыла бастады. Бакуде
С.М.Киров жетекшілігімен соққылама бұрғылау тәсілі толығымен айналмалы
бұрғылау тәсілдеріне ауыстырылды.
Айналмалы бұрғылау тәсілінің негізгі кемшілігі, ол да ұңғыма түбіндегі
қашауды ұзын бұрғылау тізбегі көмегімен жер бетінде орналасқан жетекпен
айналдырады. Бұл жағдайда бұрғылау тізбегіне әртүрлі бағытта өзгермелі
күштер әсер етеді. Оның әсерінен бұрғы тізбегі деформацияға ұшырайды:
айналу моментінің әсерінен бұрғылау құбырлары бұралады, салмағы және басқа
да қарсылықтар әсерінен оның жоғарғы ұшы созылып, төменгі бөлігі өстік
салмақ әсерінен сығылады. Барлық ұзындығы бойынша айналатын болғандықтан
ұңғыма қабырғасына, жоғарыда орналасқан шегендеу тізбегіне үйкеліп
қажалады. Егер бұл күштердің шамасы шекті шамадан асып кетсе бұрғы тізбегі
бұралып, немесе созу күшінен үзіліп кетуі апаттық жағдайға алып келеді.
Сонымен қатар ұзын бұрғылау тізбегін ұңғымада айналдыру, қашаудың
қарсылықтарын жеңу үшін жоғары қуат керек болады.
Сондықтан қашаудың айналдыру жетегін ұңғыма түбіне түсіріп бұрғылау
тәсілін табу мәселесі ғалымдарды көптеген жылдар бойы ойландырып келді.
Оның шешімін тек қана 1923 жылы инженер А. А. Капельюшников таба алды.
Турбобұрғы деп аталатын турбиналы қозғалтқыш бұрғы тізбегінің төменгі ұшына
жалғанып бұрғылау сұйығының көмегімен қашауды айналдырады.
1924 жылы Капельюшниковтың турбобұрғысымен әлемде бірінші рет ұңғыма
турбобұрғы тәсілімен бұрғыланды және мұнай ұңғымаларын жаңа тәсілмен
бұрғылауға жол салынды.
Бұл турбобұрғы сұйық ағысының көмегімен әрекетке келетін бір сатылы
турбинадан тұрды. Турбина жабық қораппен қапталған тіректі шарикті
подшипникке ілінген. Турбинаның білігіне тісті қосылыс арқылы планетарлық
тісті редуктор жалғанған. Редуктор бір, екі, үш ярусты болды. Ол әдетте үш
ярусты етіп жасалынды. Редуктор білігінің соңына қашау жалғанады. Мұндай
редуктор турбина білігінің 2000-2500 айнмин, айналу жиілігін 15-30 айнмин
дейін бәсеңдетіп қашауға береді. Тісті редуктордың қаптамасына май
толтырады.
Бұл турбобұрғылардың біріншіден, конструкциясы күрделі, редуктордың
жұмыс ресурсы төмен, екіншіден, жұмыс өнімділігі айтарлықтай жоғары
болмады.
Сондықтан 1934 жылдың екінші жартысында оларды ротор тәсілі толығымен
ығыстырып шығарып, өндіріске тиімсіз етіп шығарды. Ротор тәсілінің дамуы
жаңа, жасақтары қатты қорытпалы тістермен бекітілген шарошкалы қашаулардың
сапалы және беріктігі жоғары бұрғылау құбырларының және қуаты анағұрлым
жоғары бұрғылау жабдықтарының шығарыла бастауынан болды. Осылардың барлығы
қашауға берілетін қуатты арттырып бұрғылау көрсеткіштерін көтеруге
мүмкіндік жаратты. Капельошников турбобұрғысының турбинасының қуаты 7-10 ат
күшінен аспады, каналдарындағы ағыс жылдамдығы өте жоғары болды. Бұрғылау
сұйығы құрамында көптеген түрпілі заттар болғандықтан турбинаның каналдары
3-4 сағат ішінде кеңейіп турбобұрғының қуаты күрт төмендеп кететін болған.
Бірақта, ұңғымаларды турбобұрғы тәсілімен бұрғылау көптеген
артықшылықтарына байланысты оның конструкциясын жетілдіру бағытында ғылыми
зерттеу жұмыстары тоқтаған емес.
1934 жылы Бакуде турбобұрғымен бұрғылау конструктивтік-зерттеу
мекемесі ұйымдастырылды. Бұл кеңсенің міндеті қуаты жоғары турбобұрғыларды
жасап шығару еді.
1935-36 жылдары турбиналық бұрғылау мекемесінің адамдары Шумилов,
Иоаннесян, Тагиев және Гусман алдыңғы турбобұрғылардың барлық жетістіктерін
ескеріп жаңа турбобұрғы ойлап шығарды. Бұл әлемде бірінші рет ұңғымаларды
қашаудың 600 айнмин айналу жиілігінде бұрғылау мәселесін шешті. Әуелі
қашаудың 50-100 айнмин айналу жиілігі шекті болып есептелетін болатын.
Жаңа турбобұрғы, Капельошников турбобұрғысынан редуктордың жоқтығымен
ерекшеленеді. Бұл ұңғыма түбіне берілетін қуатты 10-15 есе арттыруға
мүмкіндік берді. Қашауға берілетін қуат көп сатылы турбиналар көмегімен
берілетін болғандықтан оның каналдарындағы ағыс жылдамдығы 50-60мс-тан 8-
12 мс дейін төмендеген.
Көп сатылы турбобұрғылармен 1935-36 жылдары өндірісте алғашқы
жүргізілген бұрғылау жұмыстары жаңа конструктивтік шешімдердің дұрыс
екендігін дәлелдеді [2].
1935-1942 жылдары көпсатылы турбобұрғыларының 14 конструкциясы жасалып
өндірістік сынаудан өткен. Осының негізінде бұрғылаудың барлық талаптарын
қанағаттандыратын Т14 турбобұрғысы дүниеге келді.
Көп сатылы тұрбобұрғылар өндіріске 1940-1941 жылдары Бакуде енгізілді.
Содан бастап мұнай және газ ұңғымаларын турбобұрғымен бұрғылау тәсілі
барлық мұнай өндіру аудандарында кеңінен қолдана бастады [3]. Әсіресе
турбобұрғы тәсілі терең ұңғымаларды бағыттап бұрғылауда кең өріс алды.
1943 ж. бағыттап бұрғылау тәсілі Краснокамскиде, 1945-1946 жылдары
Азнефть, брогнефть және Куйбышев нефть аймақтарында кеңінен қолдана
бастады.
1950 ж. турбобұрғымен бұрғылау көлемі бұрынғыға қарағанда 12 есе өсті.
Қазіргі кезде турбобұрғылардың көптеген түрлері шығарылған. Олардың жұмыс
және гидравликалық сипаттамалары әртүрлі болғанымен, барлығы Т14
турбобұрғысы негізінде дүниеге келген түптік қозғалтқыштар.
Жалпы алғанда, турбобұрғы тәсілін қолдану бұрғылау жылдамдығын бірнеше
есе арттыру, бұрғылау жұмыстарының нарқын айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік
берді.
Қазіргі таңда турбиналық техника саласындағы жетілдірулермен И.М.
Губкина атындағы РГУ мұай және газ саласының ғылыми – конструкторлық ұйымы,
ООО ВНИИБТ-БИ, ЗАО НГТ, ООО Бурсервис, ООО "ГЗД Технология".Шетелде -
Smith Neyrfor, Halliburton америкалық кәсіпорырдары айналысады [23]. Осы
кәсіпорындардың турбобұрғыларының техникалық сипаттамаларын техникалық және
есептеу бөлімдерінде салыстыра қарастырамыз.
1.2 Турбобұрғыларға қойылатын талаптар, құрылымы және тағайындалуы
Турбобұрғы жуылатын сұйықтық ағынының гидравликалық энегриясын қашауға
жалғанатын білік жұмысының механикалық энергиясына түрлендіретін, өстік
тіреуішпен жабдықталған гидравликалық түптік қозғалтқыш [18].
Турбобұрғы бұл – сұйықтық ағынының кинетикалық (жылдамдық) энергиясын
қолданатын, көп сатылы өстік турбина. Турбиналарда жұмыс сұйықтықтың
(импульс) қозғалысның өзгеріс саны негізінде жасалды. Турбобұрғыларда
ротор мен статордан тұратын, көпсатылы өстік қалақ типті турбиналар
қолданылады. Олар 1.1 – суретте көрсетілген.
1 – статордың қалақшалары; 2 – ротордың қалақшалары;
А – сұйық қозғалысының бағыты
1.1-сурет- Турбобұрғының турбина сатысының схемасы
Жуылатын сұйықтық ағыны сорғымен бұрғылау тізбегі арқылы айдалып,
сұйықтық ағынының бағыты қалыптастырылатын алғашқы турбобұрғы статорына
беріледі. Турбобұрғы білігімен тығыз байланысты роторды айналдыруға
ұмтылатын, нәтижесінде күшті тудыратын, статор арналарынан белгілі бұрышты
ағын ротор қалағына беріледі. Сұйықтық турбобұрғының барлық сатыларынан
бұрғылық сорғыштар тудыратын қысым арқылы өтіп, арнайы арна арқылы қашауға
келеді. Көп сатылы турбобұрғыларда айналушы моменттер барлық білік
сатыларына жинақталады. Турбобұрғылар жоғарғы гидравликалық машиналарға
жатады. Гидравликалық машиналар тәсілін қолдану бұрғылау жылдамдығын
бірнеше есе арттыру, бұрғылау жұмыстарының нарқын айтарлықтай төмендетуге
мүмкіндік берді.
Турбобұрғы қашаудың үстіне орнатылады, яғни қашауға әсер ететін өстік
жүктеме тікелей турбобұрғы арқылы өтеді.
1 – турбобұрғы білігі; 2 – төменгі тіректердің төлкелері; 3 – шпонка;
4 – таянышты төлке; 5 – нығыздағышты сақина; 6 – ротор; 7 – статор; 8 –
ортаңғы тірек; 9 – ортаңғы тіректің төлкесі; 10 – нығыздағышты сақина; 11 –
реттеуші сақиналар; 12 –пятаның сақинасы; 13 – пятаның сақинасы; 14 –
подпятник; 15 – ротордың гайкасы; 16 – қалпақ; 17 – контргайка; 18 –
корпус; 19 – білік аудармасы; 20 – корпустың төлкесі
1.2-сурет- Т12М3Б-240 турбобұрғысының конструкциясы
Осыған байланысты турбобұрғының өстік жүктемесінің өтуі және
қабылдануы үшін арнайы өстік тірек – металлрезеңкелі сырғанау
мойынтірегімен жабдықталады [2].
1.2 және 1.3-суретінде Т12МЗБ-240 турбобұрғы құрылымы көрсетілген.
Білікте (1) конус пішінді және бойлық кесінділері бар ротор гайкасымен (15)
қысылған ротор дисктері (6), төменгі тіреу төлкесі (2), ортаңғы тіреудің
екі төлкесі (9) және таянышты төлке (4) орналасқан.
1 –статор; 2 –ротор; 3 – үстінгі секция; 4 – радиалды металлрезеңкелі
мойынтірек; 5 – конусшлицті муфта; 6 –төменгі секциясы; 7 –сальник; 8 –
көпсатылы өстік тірек; 9 – шпиндель
1.3-сурет- Турбобұрғының жалпы көрінісі
Роторлы гайканың бұралып шығып кетпеуі үшін контргайкамен (17)
қысылған сығу қалпағы (16) орнатылған. Таянышты төлке (4) және төменгі
төлке (2) шпонкамен (3) білікке (1) қатысты бекітіледі.
Корпуста (18) статор дисктері (7), ортаңғы тіреулер (8), турбобұрғыда
жиналған статор турбиналарына қатысты статор күйін анықтайтын реттеуіш
сақина (11) және подпятник (14) орналастырылады. Ниппель корпуста (18)
ортаңғы тіреу, статор дискілерін және пятані бекітуге арналған. Жоғарғы
таяныш қызметін турбобұрғы корпусы мен бұрғы бағанасын жалғайтын аударма
бүйірінің төмен жағы атқарады. Турбобұрғының төменгі бөлігінде қашауға
арналған аударма (19) орналасады. Өстік тіреудің металлрезеңкелі
мойынтірегі (1.4 – суретте көрсетілген) турбобұрғы білігінде тұратын диск
корпусына (18) бекітілген пятадан (12) тұрады. Сақина (5) диск пен пята
берілген аралығын қамтамасыз ету үшін және турбобұрғы білігін тозудан
қорғау үшін қызмет етеді. Пята (12) жоғарғы, төменгі және ішкі бөліктері
бойынша резеңкемен қапталған және қалыптық сұйықтықтың кіруіне арналған
сопақша каналдары бар.
1 – подпятник; 2 – диск; 3 – ішкі және сыртқы сақиналар
1.4 –сурет- Турбобұрғының өстік тіректерінің металлрезеңкелі мойынтіректері
Сонымен қатар турбобұрғының білігі жоғарғы өстік жүктемелермен және
айналу жиілігімен жұмыс істейтін білікті орталықтандыруға арналған радиалды
тіреулермен жабдықталған. Турбобұрғының радиалды көп қатарлы тіреуі ішкі
беті резеңкемен қапталған корпусты болып келеді. Төменгі радиалды тіреудің
ролін турбобұрғының ниппельі орындайды. Ниппельдің резеңкелі қаптамасы
тығыздау қызметін атқарады (1.5-суретте көрсетілген) [5].
Металлрезеңкелі тіреулерді құрылымдауда турбобұрғыларды падайлану,
абразивті жуылатын сұйықтықта бұрғылау ерітіндісі қатты заттардың
(абразивті) тілімше мен пятаның арасындағы саңылауға түсіп, оның резеңке
бетіне жабысуының кесірінен турбобұрғылардың жұмысқа қабілеттілігі
айтарлықтай жоғарылайды.1.5-суретте көпқатарлы сандалақты өстік тірек
көрсетілген. Мұндай үйкелетін беттердің тозуы абразивті ортадағы екі метал
беттерге қарағанда 4-6 есе кем.
Бүгінгі таңда турбобұрғы әдісімен бұрғылау тереңдігі 3000 метр болатын
ұңғымаларды жасау үшін қолданылады, алдағы турбобұрғы әдісі арқылы бұрғылау
бірнеше себептер бойынша орынсыз. Турбобұрғылауды алғаш қолданған елдердің
қатарындағы Ресейде турбобұрғылау бойынша өте терең үңғымаларды бұрғылауда
тиімді жұмыс жасау қабілеттігі жөнінде ғылыми-тәжірибелік және тәжірибелік-
құрылымдық жұмыстар жүруде.
1 – сыртқы сақиналар; 2 – ішкі сақиналар; 3 – шарик; 4 – сыртқы кернегішті
сақиналар; 5 – ішкі кернегішті сақиналар
1.5-сурет- Көпқатарлы сандалақты өстік тірек
Турбобұрғы ұңғымалардың көлденең габариттарымен сипатталатын арнайы
жағдайларда жұмыс жасайды.
Турбобұрғылаудың құрылымы келесі негізгі шарттарға сай болу керек:
- діріл және динамикалық жүктеме әсері болатын абразивті сұйықтықты
пайдалану аймағында қажетті жұмысқа қабілетілікті жоғарлату үшін қарапайым
құрылымның болуы;
- жөндеу аралық уақытқа сійкес келетін, сағаттардағы қалыпты жұмыс
жағдайын қамтамасыз ету үшін мүлтіксіздік және төзімділік жеткілікті болуы;
- максималды жүктеме әсері кезінде бөлшектің деформациясы немесе
бұзылуы болмауы үшін жеткілікті беріктің болуы;
- жөндеуге жарамдылықты және жылдам тозатын бөлшек немесе узелдарының
жеке ауыстырылу мүмкіндігінің болуы.
1.3 Турбобұрғының құрылымдық параметрлері бойынша жіктелуі
Сериялы шығарылатын турбобұрғыларды құрылымдық параметрлері бойынша
былай жіктеуге болады:
- жүйелеген секциялы шпинделді;
- гидротежегіш жүйесімен;
- жылжымалы статорлы;
- ендірмелі редукторлы [4].
1.3.1 Жүйеленген секциялы шпинделді турбобұрғылар
Жүйелен секциялы шпинделді ЗТСШ1 типті турбобұрғылары шарошкалы және
алмазды қашаулармен ұңғымаларды бұрғылауға арналған. ЗТСШI турбобұрғылары
корпус диаметрі 240, 195 және 172 мм болатындай етіп шығарады (1.6-суретте
көрсетілген).
1.6-сурет- ЗТСШI турбобұрғысының кескінделген көрінісі
ЗТСШI турбобұрғысында жартылай темір қорамды әдіспен жасалған бүтін
құйылған метал турбина, ал ЗТСШ1 –ТА турбобұрғыларда жонылған бөлігі
(қалақшалы тәж) қорытылған үлгі бойынша нақты құю әдіспен дайындалатын
құрамдас метал турбиналар қолданылады. Әр үш турбиналы секцияларды 100
сатылы турбина қатарын,төрт радиалды тіреу және үш өстік пята қорғағыш
қатарын орнатады [18].
Шпиндел турбобұрғының жеке секциясын құрайды. Шпиндел білігінде метал
арқаулы иілімді қабықшалы (өкшелігі резеңкеге батырылған) бірыңғай білікті
тығыздап тұратын, жонылмаған, көпсатылы өкшелі резеңкематалл өстік тіреу
орнатылған.
Шпинделдің сыртқы диаметрі турбиналық секцияның диаметріне тең болады,
және жеке шығарылуы мүмкін, мысалы ЗТСШ1-195 (құбыр бұрғыға арналған
диаметрі 195 мм болатын шпинделді секция). Радиалды бағытта шпиндел білігі
жеті радиалды резеңке метал тіреулермен орталықтандырылады: үшеуі жоғарғы
және төртеуі біліктің төменгі бөлігінде. Сонымен қатар төменгі радиалды
тіреулер қашаумен жалғанған жеріне, біліктің таяныш бетінің ұлғаюы, әсіресе
еңкіш бағыттағы ұңғымаларды жасағанда шпинделдің жұмыс тиімділігін
арттыратын, жетуі максималды болатындай етіп орнатылған.
ЗТСШ1-195 шпинделінің маңызды ерекшелігі оның корпусның төменгі және
жоғарғы бөліктері секілді орнатылуы мүмкін болатын орталықтанған таяныш
элементтері (біріктіргіш) болып табылады. ЗТСШ1-195 шпинделінің техникалық
параметрлері 1.1-кестеде көрсетілген.
1.1-кесте-ЗТСШ1-195 шпинделінің техникалық параметрлері
Сыртқы диаметрі, мм 195
Ұзындығы, мм 3600
Жалғастырушы бұранда: - қашауға З-117
- З-171
бұрғылау құбырына
Стабилизатордың сыртқы диаметрі, мм 210 – 215
Стабилизатордың тірек бетінің ұзындығы, мм 300 – 550
Шпинделді радиалды және өстік тіреуінің иілімді қабықшалары арнайы
қосылысты метал бетімен сырғанай алатын жақсы қасиеттерге ие, яғни ұңғыма
түбінде гидравликалық түптік қозғалтқышының түсуін жеңілдетеді.
Метал радиалды тіреу төлкелерінің және пята дискілерінің жұмысшы беттері
беріктендіретін қабықшалы болып келеді. ПУМ типті жетілдірілген әмбебап
өстік тіреулердің турбобұрғылау шпинделі, сонымен қатар түптік бұрамалық
қозғалтқыштарға арналған жаңа сериясы жасалып, шығарылуда. Қазіргі таңда
келесі типтік өлшемді өстік тірелуер жасалған және шығарылуда:
- корпус диаметрі 240 мм болатын ГЗД және диаметрі 130 мм болатын
шпиндел білігіне арналған ПУМ-240;
- корпус диаметрі 195 мм болатын ГЗД және диаметрі 105 мм болатын
шпиндел білігіне арналған ПУМ-195;
- корпус диаметрі 172 мм болатын ГЗД және диаметрі 92 мм болатын
шпиндел білігіне арналған ПУМ-172.
Тіреудің сатысы резеңкемен тығыздалған пятадан, дисктен және екі
қондырмалы сақинадан тұрады. Пятанің иілімді қабықшасы метал сүйенішпен
жасалған. Тіреудің жиынтығы 25 сатыдан тұрады. Тіреудің резеңке материалына
арнайы қоспаларды пайдаланудың арқасында тозуға
төзімділік коэффициенті жоғары және үйкеліс коэффициенті төмен. Метал
дискілерінің жұмысшы беттері беріктендіргіш қабықшаға ие.
ПУМ-172 өстік тіреу турбобұрғы шпинделінде және корпус диаметрі 172 мм
болатын білікті түптік қозғалтқыштарының және диаметрі 92 мм болатын
шпиндел білігіне арналған. Тіреудің әр сатысы резеңкемен тығыздалған
пятадан, дисктен және екі қондырмалы сақинадан тұрады. Пятанің иілімді
қабықшасы метал сүйенішпен жасалған. Тіреудің жиынтығы 25 сатыдан тұрады.
Тіреудің резеңке материалына арнайы қоспаларды пайдаланудың арқасында
тозуға төзімділік коэффициенті жоғары және үйкеліс коэффициенті төмен.
Металл дискілерінің жұмысшы беттері беріктендіргіш қабықшаға ие.
Тіреу габариттері келесі стандартты мәндерге ие:
- биіктік – 1080 мм;
- сыртқы диаметр – 165 мм;
- ішкі диаметр – 105 мм;
- салмағы – 30-35 кг.
Пум 195 өстік тіреу турбобұрғы шпинделдері және корпус диаметрі 195 мм
болатын білікті түптік қозғалтқыштарының диаметрі 105 мм болатын шпиндел
білігіне арналған. Тіреудің әр сатысы резеңкемен тығыздалған пятадан,
дисктен және екі қондырмалы сақинадан тұрады. Пятанің иілімді қабықшасы
метал сүйенішпен жасалған. Тіреудің жиынтығы 25 сатыдан тұрады. Тіреудің
резеңке материалына арнайы қоспаларды пайдаланудың арқасында тозуға
төзімділік коэффициенті жоғары және үйкеліс коэффициенті төмен. Метал
дискілерінің жұмысшы беттері беріктендіргіш қабықшаға ие. Тіреу өкшелігінің
геометриясы ГОСТ 4671-76 бойынша П2-195124 стандартты тіреу геометриясына
сәйкес, алайда қолданылатын материалға және технологияға байланысты жұмыс
ресурсы (шамамен 2 есеге) көп болады.
Пум-240 өстік тіреу турбобұрғы шпинделдері және корпус диаметрі 240 мм
болатын білікті түптік қозғалтқыштарының диаметрі 130 мм болатын шпиндел
білігіне арналған. Тіреудің әр сатысы резеңкемен тығыздалған пятадан,
дисктен және екі қондырмалы сақинадан тұрады. Пятанің иілімді қабықшасы
метал сүйенішпен жасалған. Тіреудің жиынтығы 25 сатыдан тұрады. Тіреудің
резеңке материалына арнайы қоспаларды пайдаланудың арқасында тозуға
төзімділік коэффициенті жоғары және үйкеліс коэффициенті төмен. Метал
дискілерінің жұмысшы беттері беріктендіргіш қабықшаға ие [2].
Секциялы, жүйеленген ЗТСШІ турбобұрғылардың техникалық сипаттамасы 1.2
– кестеде келтірілген.
1.2-кесте- ЗТСШ1 секциялы, шпинделді турбобұрғысының техникалық
сипаттамасы
Турбобұрғы Турбина Сатылар Сұйықтық Айналу Айналу жилігі,
саны, шығыны, моменті, с-1
дана м3с Н х м
ТПС-172 435 0,025 2100 7,5 6,57
ЗТСШIМI-195455 0,03 2875 6,85 5,97
Сонымен қатар ТПС негізінде тігінен бұрғылауға, көлбеу бағытты және
көлденең ұңғымаларды бұрғылауға, цемент көпірлерді бұрғылауға, диаметрі 118-
139 мм болатын қашаулы стакан және тығындарды бұрғылауға арналған құбылмалы
роторлы ТПР турбобұрғылары жасалып, нығайтылуда.
ТПР турбобұрғысы шпинделты және екі турбиналық секциялардын тұрады.
Турбиналық секция балқытылған үлгі бойныша құю әдісімен жасалған көп сатылы
болат турбиналардан тұрады. Турбобұрғы құрылымы секцияның құрастырылуын,
олардың өзара ауысымдылықтарын, ретін жеңілдететін және шпинделінің өстік
тіреуінің максималды тозуын жетілдіруге мүмкіндік беретін шпиндельді
ротордың профильді білік сүлбасы бойынша жасалаған.
1.3.4 Ендірмелі редукторлы турбобұрғы
РМ типті редукторлы бәсеңдеткішті турбобұрғылар ерітінді шығыны аз
және төмендеуін қысымды май толтырылған тіреулермен шарошкалы қашауларды
тиімді пайдалануға арналған. Май толтырылған редуктор бәсеңдеткіштің ішкі
диаметрі 195 мм болып, сериялы шығарылатын турбиналық секциялармен және
шпинделмен пайдаланылады. Редуктор бәсеңдеткіш тіреу мен беріліс майын
қорғайтын жүйелі және әлемдік берілісті болады да, шпиндел мен турбиналық
секция арасына орнатылады. Планетарлық беріліс – Новиков екі ядролы
ілінісі. Май қорғау жүйесі кілтек типті тығыз. Шығыс білігі жалғастырғыштың
оймакілтегі арқылы шпиндел білігімен жалғанған, ал кіріс білігі жартылай
жалғастырғыш арқылы турбиналық секциялармен жалғанған.
Редуктор бәсеңдеткіш тікелей бұлғылауға алмастырыла алатын дербес
түзілім болып табылады [2].
Редуктор бәсеңдеткішті турбобұрғының энегетикалық сипаттамасы 1.5
-кестеде келтірілген.
1.5-кесте-Энергетические характеристики турбобуров с редуктором-
вставкой
Турбина Турбина Сұйықтық Айналу моменті, Қысым
секциясының секциясының шығыны, Н х м айырымы,
типі саны, м3с МПа
дана
шекті Nmax
болғанда
ЗТСША-195А 1 0,024 4826 2413 2,7
ЗТСШ1-195 1 0,04 4806 2403 3,6
А7ГТШ 1 0,03 3656 1825 3
1.4 Турбобұрғылардың тағайындалу классификациясы
Қазіргі уақытта сериялы шығарылатын турбобұрғылар тағайындалуы бойынша
былай жіктеледі:
- жалпы тағайындалған турбобұрғылар;
- диаметрі үлкен ұңғымаларды бұрғылауға арналған турбобұрғылар;
- аз габаритті турбобұрғылар;
- айырғыш турбобұрғылар;
- термотұрақты турбобұрғылар;
- модульдік турбина-бұрындалы түптік қозғалтқыштары.
1.4.1 Жалпы тағайындалған турбобұрғылар
Жалпы тағайындалған турбобұрғылар мұнай және газ ұңғымаларын
бұрғылауға арналған ауқымды құрылымды қолданылатын турбобұрғылардың
қатарына жатады. Құрылымдық жағынан жоғарыда келтірілген топтардың
барлығына жатуы мүмкін.
Жалпы тағайындалған турбобұрғылар диаметрі 164 мм –ден бастап 240 мм-
ге дейін және барлық құрылымды турбобұрғы болып есептеледі. Стандартты
құрастырылған бұрғыланатын бағаналардың төменгі жағындағы барлық
температура және қысым диапазонда мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылауда
қолданылады.
Ұңғымалардың тік оқпандарын бұрғылауда қолданылады және диапазонда
397-660 айнмин айналу жиілігімен, жуылу сұйықтығының 18-50 м3с
шығынында және қысымның 4-7,9 МПа түсуінде моментті 1,2-2,0 арттырады.
Турбобұрғы ұзындығы 8-25м және массасы 2-6 тонна аралығында анықталады.
Жалпы тағайындалған турбобұрғы туралы мәліметтер 1.6-кестеде
келтірілген.
1.6-кесте- Жалпы тағайындалған турбобұрғылар
Параметрлері Типтік өлшемдер
Т12РТ-240
ТБД-320 ТБД-280
Сыртқы диаметр, мм 320 280
Ұзындығы, м 10 10
Салмағы, кг 5000 4500
Жалғастырушы бұранда: * *
- қашауға
- бұрғылау құбырына ** **
Сұйық тығыздығының шығыны 1000 кгм3, 55 48
лс
Айналу жилігі, айнмин 300 300
Күш моменті, Н х м 3000 2700
Қысым айырмасы, МПа 3,0 3,5
*, ** -З-152; З-171; З-189; РКТ-208 тұтынушының тапсырысымен аударма
арқылы кез – келеген бұрандалы.
1.4.3 Аз габаритті турбобұрғылар
Г-124, ТШ-108Б, ТВ1-102 типті аз габаритті турбобұрғылар шарошка
қашауларының жетегіне және ұңғымалардың күрделі жөнделуі бойынша
жүргізілген жұмыстарға, сонымен қатар мұнай және газ тіксызықты және
қисайған ұңғымалы оқпандарын бұрғылауда қолданылады.
Жоғарғы энергеткалық параметрлерінің арқасында турбобұрғылар цемент
көпірлерді бұрғылағандай, тау жыныстарын да бұрғылап, жұмыс істей алады
[2].
Аз габаритті турбобұрғылардың техникалық сипаттамалары 1.8- кестеде
келтірілген.
1.8-кесте- Аз габаритті турбобұрғылар
Типтік өлшемдері
Параметрлері
ТГ-124 ТШ-108Б ТВ1-102
Типтік өлшемдері
Параметрлері
ТГ-124 ТШ-108Б ТВ1-102
2-ші
Турбина секциясы
ТО2-240 ТО3-240РС ТО2-195 ТО2-172
Сыртқы диаметрі, мм 240 240 195 172
Жалпы ұзындығы, м 10,2 10,3 10,1 9,7
Длина от плоскости искривления до2600 2942 2200 2200
места присоединения долота, мм
Салмақ, кг 2507 2825 1774 1363
Жалғастырушы бұранда:
- қашауға З-152 3-152 З-117 З-117
1.9-кесте(жалғасы)
Типтік өлшемдер
Параметрлері
ТО2-240 ТО3-240РС ТО2-195 ТО2-172
- бұрғылау құбырына З-171 З-171 З-147 З-147
Сұйықтық шығын, лс 45 45 30 28
Айналу жилігі, айнмин 420 420 520 705
Күш моменті, Н х м 1370 1370 870 785
Қысым айырмасы, МПа 3,0 3,0 3,6 3,9
ТОЗ-240РС турбобұрғысының кең тараған ТО2-240 айырғыш турбобұрғысынан
негізгі ерекшеленетін өзгешеліктері келесі құрылымдық ерекшеліктері болып
табылады:
- шпиндел білігінің және турбиналық секцияның жұдырықшалы жалғастырғыш
емес оның орнына берілген түзілім жұмыс ресурсының екі есеге артуын
қамтамасыз ететін май толтырылған топсалы айқартопса білігінің жалғануында;
- турбиналық секциядан сериялық турбина секциясның берілісі қызметін
атқаруға мүмкіндік беретін айқартопсаның турбиналық секция білігімен
конусты оймакілтек арқылы жалғанатын өстік тіреудің түзілімі шығарып
тасталынады;
- шпинделты өстік тіреу ретінде жұмыс қоры жоғары болатын резеңкемен
қапталған металрезеңкелі пята қолданылады;
- төменгі радиалды тіреу қашауға өте жақын орналасатырылды, ал қашау мен
тіреу арлығы шпинделді секция бөлшектерінің жұмысын жақсартатын және
төменгі айырғыш иықтың қаттылығын жоғрылататындай 400 мм-ге дейін
азайтылған;
- турбобұрғының ауытқу бұрышы бұрғылау жағдайына байланысты қиғаш
аудармамен алмастырылуы мүмкін, сонымен бірге турбобұрғымен тік
аймақтардан және интервалына қисық жерлерден кетуіне болады;
- шпинделді және турбиналық секциялар арасына қажет болса центраторды
орнату мүмкін;
- қима ауысымды бұрыш диапазоны 0°00'... 2°00' [4].
1.4.5 Термотұрақты турбобұрғылар
Термотұрақты турбобұрғылар ұңғыма түбіндегі температурасы 240°С
болатын ұғңымаларды бұрғылауға арналаған. Турбобұрғының бұл типі жуылатын
сұйықтық тығыздығы 2400 кгм3 болатын жұмысқа арналған турбиналармен
жабдықталуы мүмкін.
Диаметрі 164 және 184 мм болатын термотұрақты турбобұрғылар диаметрі
212 және 251 мм болатын қашаулы ұңғымаларда, тек үлкен және кіші сырғанау
жолақты герметикалық тіреуі бар шарошкалы қашаулардан басқа ұңғымалардың
барлық типтері үшін арналған. Турбобұрғы жинағының құрымына үш турбиналық
және бір шпинделді секциядан тұрады.
Турбиналық секциялар, алдыңғы біліктің орналасуына байланысты
жалғанатын әр секцияның өлшемдерін реттеуді жүргізбеуге мүмкіндік беретін
алқалы білікпен жасалған. Шпинделді секциялар қашауда 8,0 МПа болатын
қысымды тудыруға мүмкіндік беретін лабиринтті дискімен тығыздалған білікпен
жабдықталған.
Термотұрақты турбобұрғыларды пайдалануда олармен қатар турбобұрғы
астынды немесе АБҚ бағанасында орнатылатын түптегі біліктің айналу жиілігін
реттеугішті қолдану керек. Тапсырыс берушінің арнайы тапсыры бойынша
турбобұрғы жинағына орталықтандырғыш тіреу элементтерін (орталықтандырғыш,
тұрақтандырғаш) қосуға болады.
Термотұрақты турбобұрғылардың техникалық сипаттамалары 1.10 – кестеде
келтірілген.
1.10-кесте – Термотұрақты турбобұрғылар
Параметрлері Типтік өлшем
ТТА-184 ТТА-164
Сыртқы диаметрі, мм 184 164
Жалпы ұзындығы, м 24,5 2,46
Салмағы, кг 4750 2580
Жалғастырушы бұранда: - қашауға З-117 З-117
З-147 З-117
- бұрғылау құбырына
Сұйық тығыздығының шығыны 1000 кгм3, лс 30 20
Айналу жилігі, обмин 500 400
Күш моменті, Н х м 1900 1200
Қысым айырмасы, МПа 5,0 7,0
1.4.6 Модулді турбиналы-бұрандалы түптік қозғалтқыштар
Модулдік турбиналы-бұрандалы түптік қозғалқыштар (ТНВ) – түптік
жетектің жыныс талқандайтын аспаптың жаңа концепциясы.
ТНВ құбыр бұрғыларға тән сенімділігін және түптік бұрандаларына тән
күш моменті – айналу жиілігі (Мn) қатынасының деңгейінің жоғарылығын
сәйкестіндіреді.
ТНВ аз көлемді сұйықтық қозғалтқышының жұмысында 400-550 сағат
тұрақсыз жұмыс істей алады.
ТНВ қозғалтқыштары сыртқы диаметрі 172, 195 және 240 мм етіп жасалады.
Осы қозғалтыштардың көмегімен түзусызықты және қисайған ұңғыма
аймақтарын ұңғымалау тегіс түбімен жасалады. Бұдан басқа керн алу барысында
керн алу аспаптарының жетегін жасауға болады.
ТНВ қозғалқыштарын тығыздығы 1700 кгм3, температурасы 110°С және
көмірсутекті жалғастырғыш құрамы 5% болатын жуу сұйығында қолдану
ұсынылады.
ТНВ қозғалтқыштары үш түзілімді құрылымнан тұрады: шпинделді,
турбиналық секция және бұрандалы модуль. Құрылыммен аталған түйіндемелердің
агрегатталуының түрлі нұсқалары бар. Оларды монтаждау жұмыстары шеберханада
немесе бұрғылау аймағында орындала береді.
Турбиналы-бұрандалы түптік қозғалтқыштардың техникалық сипаттамасы
1.11 – кестесінде келтірілген [7].
1.11-кесте- Турбиналы-бұрандалы түптік қозғалтқыштар
Диаметрі, мм
Сыртқы Жалпы Айналу жилігі, Күш
Турбобұрғы диаметрі, ұзындығы, айнмин моменті,
маркасы мм мм Н х м
Т12М3Б –240 7,2 0,74 3,22 37
2.3 Турбобұрғының турбина есебі
Т12М3Б – 240 турбобұрғысын алатын болсақ, оның негізгі техникалық
сипаттамалы 2.2-кестеде көрсетілген.
Турбинаның гидравликалық қуаты (кВт), мына формуламен анықталады:
Nг=(gQH1000,
(2.13)
мұндағы ( – айдалатын сұйықтықтың тығыздығы; кгм3;
g – еркін түсу үдеуі, мс2;
H – турбобұрғыдағы қысымның түсуі, МПа (2.2-кесте
көрсетілген).
Ал Т12М3Б – 240 турбобұрғысының 3016,5-240 турбинасының негізгі
сипаттамалары 2.3-кестеде келтірілген [8].
2.2-кесте-Т12М3Б – 240 турбобұрғысының техникалық сипаттамасы
Көрсеткіштер Т12М3Б – 240
Тұрқының сыртқы диаметрі, мм 240
Турбина саты саны 104
Меншікті салмақтағы сұйық шығыны,
лс 50
Шыға беріс біліктің күш моменті, Н·м
- тежегіш режимде
- жұмыс режимде 4470
2265
Шыға беріс біліктің айналу жиілігі,
айнмин
- бос жүріс кезінде 1350
- жұмыс режимде 629
Қысым түсуі, МПа
- бос жүріс кезінде 4
- жұмыс режимде 4,5
ПӘК,% 0,6
2.3-кесте-Турбина сипаттамалары
Көрсеткіштер 3016,5-240
Турбиналы секция саны 1
Турбина саты саны 104
Біліктегі күш моменті, Н·м 2000-2400
Айналу жиілігі, айнмин 660-725
Турбинаның тиімді қуаты келесідей анықталады:
,
(2.14)
мұнда ηт- турбинаның пайдалы әсер коэффициенті.
Турбинаның пайдалы әсер коэффициенті, оның каналдарындағы
гидравликалық қосылыстарды көрсететін гидравликалық пайдалы әсер
коэффициентінің, турбина тіректерінде қуаттың жоғалуын көрсететін
механикалық пайдалы әсер коэффициентіне көбейткенге тең.
Қысымның ауысыуын Н Эйлердің өстік турбиналарға арнаған теңдеуінен
табуға болады:
u2=Hg(т k ,
(2.15)
мұндағы k– турбина сатыларының саны.
Турбобұрғының білігінің айналу жиілігі айдалатын сұйықтықтың мөлшеріне
тура пропорционал.
Содан,
n=. (2.16)
Турбинадағы қысым:
p=H(g1000,
(2.17)
Сонда,
Nт= Nг(= ((gQH1000.
(2.18)
Айналу моменті:
Мкр=9545,2Nn.
(2.19)
Турбобұрғы турбинасының бұрыштық жылдамдығы:
(2.20)
Турбинаның айналу жылдамдығы айдалып жатқан сұйық көлеміне
пропорционал.
, (2.21)
мұндағы , – турбинаның айналу жылдамдығы;
, – айдалып жатқан сұйықтың көлемі.
Яғни, ұңғымаға айдалып жатқан сұйықтың көлемін көбейте отырып,
турбинаның айналу жиілігін де сонша мәнге көбейтуге болады.
Турбинадағы қысымның түсуі айдалып жатқан сұйықтың көлемінің
квадратына пропорционал:
=
(2.22)
мұндағы ,- турбинадағы қысым түсуі.
Яғни, сұйықтың көлемін арттыру арқылы, мысалы екі есеге, турбинадағы
қысымды төрт есе арттыруға болады.
Турбинаның айналу жиілігі ондағы қысымның түсуі тәрізді, айдалып
жатқан сұйық көлемі квадратына пропорционал:
(2.23)
мұндағы , – турбинаның айналу моменттері.
Турбинаның қуаты айдалып жатқан сұйықтың көлемінің кубына тура
пропорционал:
(2.24)
Турбобұрғы білігінің айналу жиілігін төмендету үшін турбиналар сатысын
көбейту керек.
Турбиналарға берілетін сұйық шығынының тұрақты шамасында олардың
айналу жиілігінің сатыларының санына байланысын келесі қатынас арқылы
түсіндіреді:
, (2.25)
мұндағы n1- турбобұрғы білігінің алғашқы айналу жиілігі;
Z1,Z2- турбина сатыларының алғашқы және кейінгі
сандары;
n2- турбобұрғы білігінің Z2 ге сәйкес айналу
жиілігі, айнмин.
Жоғарыдағы қатынас бойынша, егер турбиналар сатыларының санын екі есе
көбейтетін болсақ, онда турбобұрғы білігінің айналу жиілігі 1,4 есе
төмендейді.
Турбина есебі:
2.13-формула бойынша турбинаның гидравликалық қуаты есептеледі:
Nг=1000·9,8·1,87·1061000= 53 кВт.
2.14-формула арқылы турбинаның тиімді қуатын есептейміз:
4 53·0,6= 31,8 кВт.
2.15-формуладан қысымның ауысуын Н Эйлердің өстік турбиналарға арнаған
теңдеуінен табамыз:
u2= 5·9,8·0,6104=7,9 МПа.
2.16-формуладан турбобұрғының білігінің айналу жиілігі анықталады:
n= = 507 айнмин.
2.17-формуладан турбинадағы қысым анықталады:
p= 5·1000·9,81000=183,2 МПа.
2.18-формула арқылы турбинаның орташа қуатын өрнектесек:
Nт=1000·0,6·9,8·51000= 59 кВт.
2.19-формула бойынша айналу моменті:
Мкр= 9545,2·59104=2267 Н·м.
2.20-формула бойынша турбинаның бұрыштық жылдамдығы:
2.4 Т12М3Б-240 турбобұрғысының айналу моментін, қуатын және қысым
түсуін есептеу
Берілгені:
Т12М3Б – 240 турбобұрғысы;
М – 156 Н∙м;
Мж – 1,5 Н∙м;
Р – 0,27 МПа.
Есептеу жүргізейік.
Турбобұрғы сатылар санының моментін, қуатын және айналым қысымын
анықтау бір сатысы үшін анықталған (ротор-статор жұптар).
Турбобұрғыны жобалауда әдетте берілген қашаумен бұрғылауға қажетті
момент немесе максималды қуат беріледі, және бұл жағдайда турбобұрғының
сатылар санын анықтау керек.
(2.26)
Т12М3Б – 240 турбобұрғысының 104 сатысы бар, және сәйкесінше алынған
мәндер тежегіш және жұмысшы моменттеріне тең болады:
(2.27)
156 Н∙м. (2.28)
Максималды қуаты:
(2.29)
Қысымның максималды түсуі:
(2.30)
Есептеу мәліметтерін 2.4 – кестеге енгіземіз. Ал 2.3- суретте
турбобұрғының сыртқы характеристикасы көрсетілген.
2.4-кесте- Техникалық сипаттама көрсеткіштері
Турбобұрғы Сатылар Тежегіш Жұмысшы Максималды Қысымның
шифры саны, данамоменті,Н∙ммомент,Н∙м қуаты,м3с максималды
түсуі,МПа
Т12М3Б – 240104 312 156 62,4 28,08
2.3-сурет- Т12М3Б – 240 турбобұрғысының сыртқы характеристикасы
2.5 Бұрғылау тізбегінің компоновкасы
2.5-кестеде бұрғылау тізбегінің компоновкасы келтірілген.
2.5-кесте-Бұрғылау тізбегінің компоновкасы
№ Аталуы Сыртқы Ұзындығы, мм Массасы,кг
өлшемі, мм
1 Т12М3Б – 240 240 8180 2030
2 Қашау 269,9 380 56,6
3 Жылжымалы центратор 292 524 91
4 Калибратор 296,9 640 135
5 АБҚ 229 12 2232
6 Бұрғылау құбыры 170 1240 3,4
2.3 – суретте бұрғылау тізбегінің компановкасы келтірілген . Қашау 1
үстінде калибратор 2 орналасқан. Маховик 3 калибратор мен 2 турбобұрғының 4
арасында, ал центратор және АБҚ турбобұрғының жоғарғы жағында
орналастырылған [17].
1-қашау; 2-калибратор; 3-маховик; 4-турбобұрғы; 5-центратор; 6-АБҚ
2.3-сурет- Бұрғылау тізбегінің компановкасы
2.4-суретте Т12М3Б – 240 турбобұрғысының қисық аудармасының ауытқу
бұрыш өстері көрсетілген.
1,2,3 - қисық аудармасының ауытқу бұрыш өстері
2.4-сурет- Т12М3Б – 240 турбобұрғысының қисық аудармасының ауытқу бұрышы
2.6 Бұрғылау үшін сораптар тобын таңдау және олар жетектерінің қуатын
есептеу
Бұрғылау қондырғысының жоғары пайдалану сапасын қамтамасыз етуде
сораптардың негізгі параметрлерін дұрыс таңдау ең керекті шарт болып
есептеледі. Олардың келесі параметрлерін анықтау жеткілікті:
- гидравликалық (пайдалы) қуаты;
- ең жоғарғы өнімділігі;
- ең жоғарғы айдау қысымы.
Гидравликалық қуат сораптардың өнімділігі (Q) мен қысымын (Р)
байланыстыратын негізгі параметрлерге жатады:
.
(2.31)
Сораптардың параметрлерін таңдау кезінде ұңғыма түбін жуу мен
бұрғылаған тау жыныстарын жер бетіне шығарудың оптималдық жағдайлары
ескерілуі керек.
Мысалы, ұңғыма диаметрі 269,9 мм қашаулармен бұрғыланатын болса,
. (2.32)
Егер бұрғылау турбобұрғы тәсілімен жүргізілетін болса, онда
.
(2.33)
Бұрғылау қондырғысы (БУ) ZJ20 (F800) сораптармен жабдықталған болса,
онда мұндай өнімділік төлкесінің диаметрі 160 мм, берілісі 0,85, қос жүріс
саны 65 болғанда қамтамасыз етіледі. Сонда сораптың ең жоғары айдау қысымы
29 МПа болады.
Сораптың гидравликалық қуаты келесі формуламен анықтауға болады:
.
(2.34)
мұндағы Ар- турбобұрғыдағы қысым жоғалу коэффициенті.
Ол келесідей анықталады:
,
(2.35)
мұндағы РТ- турбобұрғыдағы ең жоғары қысым жоғалу мәні;
А- ұңғыма тереңдігіне байланысты емес қысым жоғалу
мәні.
Ол келесідей анықталады:
=ам+ аабк· lабк+ ақш+апт,
(2.36)
мұндағы ам- байланыстыру жүйесінің қысым жоғалу коэффициенті;
аабк- ауырлатылған бұрғылау құбырларының қысым
жоғалу коэффициенті;
lабк- АБҚ-ң ұзындығы;
ақш- қашаудың жуу тесіктеріндегі қысым жоғалу
коэффициенті;
- қашау тесіктері қимасының жалпы ауданы, см2;
апт-турбобұрғының жоғары тіректеріндегі қысым жоғалу
коэффициенті;
В-ұңғыма тереңдігіне байланысты болатын қысым жоғалу
коэффициенті.
Қашаудың жуу тесіктеріндегі қысым жоғалу коэффициенті мынадай
анықталады:
ақш = .
(2.37)
Ұңғыма тереңдігіне байланысты болатын қысым жоғалу коэффициенті
келесідей анықталады:
,
(2.38)
мұндғыа ақұб-бұрғылау құбырларының қысым жоғалу коэффициенті;
ақл- бұрғылау құлыптарындағы қысым жоғалу
коэффициенті;
lқл- құлыптар арасындағы қашықтық;
аск- сақиналы кеңістіктің қысым жоғалу коэффициенті.
Турбобурлармен бұрғылау кезінде бұрғылау сораптарының максималдық
берілісін келесі формуламен анықтайды:
Бұрғылауды жер бетінен жаңадан бастағанда (L=0):
,
(2.39)
мұндағы Nn- бұрғылау сораптарының пайдалы қуаты, кВт;
Ар- турбобұрғыдағы қысым айырмасының коэффициенті;
А-тереңдікке байланысты болмаған қысым кедергілері
коэффициенті;
ρб- бұрғылау сұйығының тығыздығы, гсм3.
Қолданатын сораптардың түріне қарай Nn мәні кестеден алынады.
Турбобұрғыдағы қысым айырмасы коэффициенті келесідей анықталады:
,
(2.40)
мұндағы Pk-турбобұрғыдағы қысым айырмасы (Q-ның берілген мәнінде
кестеден алынады).
Сораптардың есептелген берілісінде мүмкіндік бұрғылау тереңдігі
келесі формуламен анықталады:
,
(2.41)
мұндағы В-бұрғылау тереңдігіне байланысты болған қысым жоғалту
коэффициенті.
Ол келесідей анықталады:
ақ.б+ ақ.л Lқ.л+ ас.к ,
(2.42)
мұндағы ақ.б- бұрғы құбырларындағы қысым жоғалу коэффициенті;
ақ.л- бұрғылау құбырлары құлыптарындағы қысым
жоғалу коэффициенті;
Lқ.л- құлыптар арасындағы орташа ұзындық;
ас.к – сақиналы кеңістіктегі қысым жоғалу
коэффициенті.
Ұңғыма конструкциясына байланысты аралықтар бойынша бұрғылау жағдайы
өзгереді.
Сондықтан төменгі аралықтарды бұрғылау үшін сораптардың берілісі
келесі формуламен анықталады:
.
(2.43)
Жуу сұйығының есептелген шығынын (Q) екеріп мүмкіндік бұрғылау
тереңдігін жоғарыда көрсеткендей анықтайды.
Мысалы, Т12М3Б-240 турбобұрғыларымен пайдалану тізбегінің орнын 1500 -
2000м аралығында бұрғылау үшін бұрғылау сұйығының шығыны (Q) келесідей
анықталады. Бұрғылау қондырғысы (БУ) ZJ20 (F800) сораптарымен, бұрғы
тізбегі диаметрі 114 мм құбырлармен, диаметрі 146 мм АБҚ- мен жабдықталған.
Ұңғыма 215,9 мм қашаулармен бұрғыланады.
Сондықтан:
;
апт= 56·;
аабқ=0,8·;
ақұб=182·;
аак=60·.
Қашаудың жуу тесіктерінен қысым жоғалу коэффициенті:
ақаш=
(2.44)
2.39-формула бойынша турбобұрғыдағы қысым айырмасы коэффициенті
есептеледі:
.
(2.45)
Бұрғылау тереңдігіне байланысты болған қысым жоғалту коэффициенті:
В== (2.46)
2.42-формула бойынша сораптар берілісін анықтаймыз:
Q= 54 лс. (2.47)
Сораптардың сипаттамасына қарай поршеннің диаметрі 195мм болғанда
сораптың берілісі 54 лс болады. Мұндай шығын мәнінде қандай тереңдікке
дейін бұрғылауға болатынын анықтаймыз:
. (2.48)
Бұрғылау тереңдігін L=2000 м деп қабылдаймыз.
Ұңғыма Т12М3Б-240 турбобұрғысын, диаметрі 269,9 мм қашауларды, ТБПН
170 мм, қабырға қалыңдығы 9 мм бұрғылау құбыры және диаметрі 229 мм
ауырлатынлған бұрғылау құбырларын пайдаланып бұрғылайтын болсақ,
көрсетілген параметрлердің мәндері келесідей болады:
=340·10-5;
=230·10-8;
·10-3;
=610·10-8;
= 10-5;
·10-8;
=75 м.
А=340·10-5+5,9·10-5·75+421·10-5=120 ·10-5.
(2.49)
В=2,2·10-8++230·10-8=251·10-8.
(2.50)
Nг=(853·10-5+120·10-5+251·10-8·4500 )·1,25·243=363 кВт ,
(2.51)
мұндағы L- 2000 м ұңғыманың тереңдігі.
Сораптар жетегі қозғалтқыштарының қуаты келесі формуламен анықталады:
,
(2.52)
мұндағы Nгпт- айналым жүйесіндегі гидравликалық кедергілерді жеңуге
жұмсалатын қуат.
Ол келесідей анықталады:
,
(2.53)
мұндағы - сораптардың толық пайдалы әсер коэффициенті.
Ол келесідей анықталады:
,
(2.54)
мұндағы гидравликалық және механикалық пайдалы әсер
коэффициенттері;
- сораптардың беру коэффициенті;
Р- сораптардың айдау қысымы.
Сораптың айдау қысымы келесідей анықталады:
(2.55)
Айналым жүйесіндегі гидравликалық кедергілерді жеңуге жұмсалатын
қуат:
=39,7 кВт.
(2.56)
Сораптар жетегі қозғалтқыштарының қуаты:
527 кВт.
(2.57)
F800 сораптарының гидравликалық қуаты 510кВт600кВт болғандықтан шарт
орындалып тұр.
Есептелген гидравликалық қуат мәнінде қандай тереңдікке бұрғылауға
болатынын келесі формуламен анықтаймыз:
. (2.58)
Егер F800 сораптарын қолданатын болсақ, 2200 метр бұрғылауға болады
екен.
Ұңғыманы біріккен тәсілмен (турбо-роторлық) бұрғылау кезіндегі
бұрғылау қондырғысының қозғалтқыштарының қуаты келесі формуламен
анықталады:
,
(2.59)
Мұндағы Nж.ш және – шығыр және сораптар жетегінің қуаттары,кВт;
мұндағы Nж.ш – шығыр жетегінің қуаты, кВт.
Ол келесі формуламен анықталады:
=,
(2.60)
мұндағы Ni- ілмек жетегіндегі қуат, кВт.
,
(2.61)
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе
1 Техникалық бөлім
1.1 Турбобұрғымен бұрғылау тәсілінің пайда болуы және оның
жетістіктері
1.2 Турбобұрғыларға қойылатын талаптар, құрылымы және тағайындалуы
1.3 Турбобұрғының құрылымдық параметрлері бойынша жіктелуі
1.4 Турбобұрғылардың тағайындалу классификациясы
1.5 Түпнұсқаны таңдау
1.6 Турбобұрғының эксплуатациясы
2 Есептеу бөлімі
2.1 Т12М3Б – 240 турбобұрғысына әсер ететін негізгі жүктемелерді
анықтау
2.2 Т12М3Б – 240 турбобұрғының өстік тіреуінің подпятник санын
есептеу
2.3 Турбобұрғының турбина есебі
2.4 Т12М3Б-240 турбобұрғысының айналу моментін, қуатын және
қысым түсуін есептеу
2.5 Бұрғылау тізбегінің компоновкасы
2.6 Бұрғылау үшін сораптар тобын таңдау және олар жетектерінің
қуатын есептеу
Арнайы бөлім
2.7 Патенттік сараптау
2.8 Турбобұрғыны модернизациялау
3 Қауіпсіздік және еңбек қоғау бөлімі
3.1 Еңбекті қорғау заңдары
3.2 Ұңғымаларды бұрғылаудағы техника қауіпсіздігі
3.3 Бұрғылаудағы қызметкерге қауіптілік көздері
3.4 Бұрғылаудағы өрт қауіпсіздігін сақтау шаралары
3.5 Бұрғылау жұмыс орындарын жарықтандыру
3.6 Шу мен дірілден қорғау
3.7 Бұрғылаудағы өндірістік санитария
3.8 Электр қауіпсіздік. Найзағайдан сақтау
4 Қоршаған ортаны қорғау бөлімі
4.1 Шығарындылар көзінің нысанасының сипаттамасы
4.2 Жалпы табиғатты қорғау талаптары
4.3 Атмосфераны ластанудан қорғау
4.4 Су ресурстарын тиімді пайдалану және қорғау
4.5 Кеннің және беттің ластануынан қорғау
4.6 Жерді қорғау және тиімді пайдалану
4.7 Кен орындарын жасаудағы кенді қорғау шаралары
5 Экономикалық бөлім
5.1 Жаңа техниканы енгізу туралы шолу
5.2 Өндірістің экономикалық тиімділігі және жаңа техниканы пайдалану
есебінің негізгі көрсеткіші
5.3 Амортизациялық бөліністер
5.4 Жабдықтарды жөндеу жұмыстарына кететін шығындар
5.5 Көмекші материалдарға кететін шығындар
5.6 Жабдықтарды жөндеу жұмыстарына кететін шығындар
5.7 Құрал-жабдықтарға кететін шығындар
5.8 Күрделі жалғаспалы қаражат салымдары бойынша амортизация
5.9 Келтірілген шығындар
5.10 Пайдалану шығындары
5.11 Пайдаланушының үнемділігін есептеу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
КІРІСПЕ
Жоспарлық мәліметтерге сүйене отырып, ұңғымаларды бұрғылау, соның
ішінде гидравликалық түптік қозғалтқыштарға жататын
Т12М3Б – 240 турбобұрғысын дипломдық жобамда қарастыруды актуалды - деп
таптым.
Жобаның зерттеу объектісі гидравилкалық түптік қозғалтқыштар. Ал
зерттелетін бұйымы ретінде Т12М3Б – 240 турбобұрғысын алдық.
Т12М3Б – 240 бір секциялы турбобұрғысы тереңдігі жоғары емес тік және
көлбеу ұңғымаларды бұрғылауға арналған.
Егер қисаю қарқыны жоғары көлбеу ұңғымаларды бұрғылау керек болса,
онда сатыларының саны 30, ұзындығы 3-4м бір секциялы турбобұрғылар
қолданылады. Т12 түріндегі турбобұрғылау бір-бірінен турбиналары
сатыларының саны және тіректерімен ерекшеленеді.
Жобаның мақсаты турбобұрғының конструкциясын жеңілдету және жұмыс
жасау ұзақтығын арттыру.
Осы мақсатқа жету үшін қойылатын негізгі талаптарға мыналарды
жатқызуға болады:
- турбобұрғылардың конструкциялық сипаттамаларын қарастыру;
- прототип ретінде таңдалынған турбобұрғыны зерттеу;
- таңдалынған турбобұрғының мүмкіншіліктерін қарастыру;
- өнертабыстарға сараптамалар жасау;
- таңдалынған өнертабыстың жұмыс істеу принциптері мен конструкциясына
шолу.
1 Техникалық бөлім
1.1 Турбобұрғымен бұрғылау тәсілінің пайда болуы және оның
жетістіктері
Бұрғылау тәсілдерінің пайда болуының алғашқы кезеңдерінде олардың
көптеген кемшіліктері бар екендігі анықталған. Бұл ұзын штанга (баған)
немесе арқан арқылы ұңғыма түбіндегі қашауды жер бетінде тұрып, әрекетке
келтіру еді.Сол кезеңдерде бұрғылау штангалары сынып, әлсіз арқандар
үзіліп, апаттық жағдайларға байланысты бұрғылау жұмыстары ұзақ уақытқа
тоқтап қалатын болған. Кейін келе айналмалы бұрғылау тәсілі пайда болған
кезде де осы кемшіліктер қайталап тұрды. Бұл жағдайлар ғалымдарды қашау
жетегін қалайда болмасын ұңғыма түбіне түсіру жолдарын қарастыруға мәжбүр
еткен.
1890 жылы инженер-технолог К.Г. Симченко әлемде бірінші турбобұрғы
жобасын жасаған. Бірақ бұл жоба өндірісте қолдану дәрежесіне
жеткізілмеген. Осыдан көп өтпей орыс инженері Вольский бұрғылау таранын
ойлап тауып өндірісте қолданды. Бұл түптік қозғалтқыш тереңдігі 300м
ұңғымада пайдаланып, оның басқа бұрғылау тәсілдерінен айтарлықтай тиімді
екендігі байқалған. Вольскийдың бұрғылау аспабы ұңғыманы соққылап
бұрғылайды және қашаудың соққылау жиілігі минутына 500-600 болған. Бұл,
әрине, сол кездердегі үлкен жетістік болатын. Бірақ оның кейбір
бөлшектерінің сенімсіздігі, конструкциясының жетілмегендігі оны өндірісте
кеңінен қолдануға мүмкіндік бермеген.
ХХ-ғасырдың басында соққылама тәсілінің орнына айналмалы бұрғылау
тәсілі келді. Ұңғымалардың тереңдігі анағұрлым өсті. Ұңғымаларды айналмалы
тәсілмен бұрғылау көптеген технологиялық өзгерістерге алып келді – ұңғыма
түбі бұрғылау сұйығымен тазаланатын болды, бұрғылау жылдамдығы да
айтарлықтай көтерілді, жаңа қашау түрлері қолданыла бастады. Бакуде
С.М.Киров жетекшілігімен соққылама бұрғылау тәсілі толығымен айналмалы
бұрғылау тәсілдеріне ауыстырылды.
Айналмалы бұрғылау тәсілінің негізгі кемшілігі, ол да ұңғыма түбіндегі
қашауды ұзын бұрғылау тізбегі көмегімен жер бетінде орналасқан жетекпен
айналдырады. Бұл жағдайда бұрғылау тізбегіне әртүрлі бағытта өзгермелі
күштер әсер етеді. Оның әсерінен бұрғы тізбегі деформацияға ұшырайды:
айналу моментінің әсерінен бұрғылау құбырлары бұралады, салмағы және басқа
да қарсылықтар әсерінен оның жоғарғы ұшы созылып, төменгі бөлігі өстік
салмақ әсерінен сығылады. Барлық ұзындығы бойынша айналатын болғандықтан
ұңғыма қабырғасына, жоғарыда орналасқан шегендеу тізбегіне үйкеліп
қажалады. Егер бұл күштердің шамасы шекті шамадан асып кетсе бұрғы тізбегі
бұралып, немесе созу күшінен үзіліп кетуі апаттық жағдайға алып келеді.
Сонымен қатар ұзын бұрғылау тізбегін ұңғымада айналдыру, қашаудың
қарсылықтарын жеңу үшін жоғары қуат керек болады.
Сондықтан қашаудың айналдыру жетегін ұңғыма түбіне түсіріп бұрғылау
тәсілін табу мәселесі ғалымдарды көптеген жылдар бойы ойландырып келді.
Оның шешімін тек қана 1923 жылы инженер А. А. Капельюшников таба алды.
Турбобұрғы деп аталатын турбиналы қозғалтқыш бұрғы тізбегінің төменгі ұшына
жалғанып бұрғылау сұйығының көмегімен қашауды айналдырады.
1924 жылы Капельюшниковтың турбобұрғысымен әлемде бірінші рет ұңғыма
турбобұрғы тәсілімен бұрғыланды және мұнай ұңғымаларын жаңа тәсілмен
бұрғылауға жол салынды.
Бұл турбобұрғы сұйық ағысының көмегімен әрекетке келетін бір сатылы
турбинадан тұрды. Турбина жабық қораппен қапталған тіректі шарикті
подшипникке ілінген. Турбинаның білігіне тісті қосылыс арқылы планетарлық
тісті редуктор жалғанған. Редуктор бір, екі, үш ярусты болды. Ол әдетте үш
ярусты етіп жасалынды. Редуктор білігінің соңына қашау жалғанады. Мұндай
редуктор турбина білігінің 2000-2500 айнмин, айналу жиілігін 15-30 айнмин
дейін бәсеңдетіп қашауға береді. Тісті редуктордың қаптамасына май
толтырады.
Бұл турбобұрғылардың біріншіден, конструкциясы күрделі, редуктордың
жұмыс ресурсы төмен, екіншіден, жұмыс өнімділігі айтарлықтай жоғары
болмады.
Сондықтан 1934 жылдың екінші жартысында оларды ротор тәсілі толығымен
ығыстырып шығарып, өндіріске тиімсіз етіп шығарды. Ротор тәсілінің дамуы
жаңа, жасақтары қатты қорытпалы тістермен бекітілген шарошкалы қашаулардың
сапалы және беріктігі жоғары бұрғылау құбырларының және қуаты анағұрлым
жоғары бұрғылау жабдықтарының шығарыла бастауынан болды. Осылардың барлығы
қашауға берілетін қуатты арттырып бұрғылау көрсеткіштерін көтеруге
мүмкіндік жаратты. Капельошников турбобұрғысының турбинасының қуаты 7-10 ат
күшінен аспады, каналдарындағы ағыс жылдамдығы өте жоғары болды. Бұрғылау
сұйығы құрамында көптеген түрпілі заттар болғандықтан турбинаның каналдары
3-4 сағат ішінде кеңейіп турбобұрғының қуаты күрт төмендеп кететін болған.
Бірақта, ұңғымаларды турбобұрғы тәсілімен бұрғылау көптеген
артықшылықтарына байланысты оның конструкциясын жетілдіру бағытында ғылыми
зерттеу жұмыстары тоқтаған емес.
1934 жылы Бакуде турбобұрғымен бұрғылау конструктивтік-зерттеу
мекемесі ұйымдастырылды. Бұл кеңсенің міндеті қуаты жоғары турбобұрғыларды
жасап шығару еді.
1935-36 жылдары турбиналық бұрғылау мекемесінің адамдары Шумилов,
Иоаннесян, Тагиев және Гусман алдыңғы турбобұрғылардың барлық жетістіктерін
ескеріп жаңа турбобұрғы ойлап шығарды. Бұл әлемде бірінші рет ұңғымаларды
қашаудың 600 айнмин айналу жиілігінде бұрғылау мәселесін шешті. Әуелі
қашаудың 50-100 айнмин айналу жиілігі шекті болып есептелетін болатын.
Жаңа турбобұрғы, Капельошников турбобұрғысынан редуктордың жоқтығымен
ерекшеленеді. Бұл ұңғыма түбіне берілетін қуатты 10-15 есе арттыруға
мүмкіндік берді. Қашауға берілетін қуат көп сатылы турбиналар көмегімен
берілетін болғандықтан оның каналдарындағы ағыс жылдамдығы 50-60мс-тан 8-
12 мс дейін төмендеген.
Көп сатылы турбобұрғылармен 1935-36 жылдары өндірісте алғашқы
жүргізілген бұрғылау жұмыстары жаңа конструктивтік шешімдердің дұрыс
екендігін дәлелдеді [2].
1935-1942 жылдары көпсатылы турбобұрғыларының 14 конструкциясы жасалып
өндірістік сынаудан өткен. Осының негізінде бұрғылаудың барлық талаптарын
қанағаттандыратын Т14 турбобұрғысы дүниеге келді.
Көп сатылы тұрбобұрғылар өндіріске 1940-1941 жылдары Бакуде енгізілді.
Содан бастап мұнай және газ ұңғымаларын турбобұрғымен бұрғылау тәсілі
барлық мұнай өндіру аудандарында кеңінен қолдана бастады [3]. Әсіресе
турбобұрғы тәсілі терең ұңғымаларды бағыттап бұрғылауда кең өріс алды.
1943 ж. бағыттап бұрғылау тәсілі Краснокамскиде, 1945-1946 жылдары
Азнефть, брогнефть және Куйбышев нефть аймақтарында кеңінен қолдана
бастады.
1950 ж. турбобұрғымен бұрғылау көлемі бұрынғыға қарағанда 12 есе өсті.
Қазіргі кезде турбобұрғылардың көптеген түрлері шығарылған. Олардың жұмыс
және гидравликалық сипаттамалары әртүрлі болғанымен, барлығы Т14
турбобұрғысы негізінде дүниеге келген түптік қозғалтқыштар.
Жалпы алғанда, турбобұрғы тәсілін қолдану бұрғылау жылдамдығын бірнеше
есе арттыру, бұрғылау жұмыстарының нарқын айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік
берді.
Қазіргі таңда турбиналық техника саласындағы жетілдірулермен И.М.
Губкина атындағы РГУ мұай және газ саласының ғылыми – конструкторлық ұйымы,
ООО ВНИИБТ-БИ, ЗАО НГТ, ООО Бурсервис, ООО "ГЗД Технология".Шетелде -
Smith Neyrfor, Halliburton америкалық кәсіпорырдары айналысады [23]. Осы
кәсіпорындардың турбобұрғыларының техникалық сипаттамаларын техникалық және
есептеу бөлімдерінде салыстыра қарастырамыз.
1.2 Турбобұрғыларға қойылатын талаптар, құрылымы және тағайындалуы
Турбобұрғы жуылатын сұйықтық ағынының гидравликалық энегриясын қашауға
жалғанатын білік жұмысының механикалық энергиясына түрлендіретін, өстік
тіреуішпен жабдықталған гидравликалық түптік қозғалтқыш [18].
Турбобұрғы бұл – сұйықтық ағынының кинетикалық (жылдамдық) энергиясын
қолданатын, көп сатылы өстік турбина. Турбиналарда жұмыс сұйықтықтың
(импульс) қозғалысның өзгеріс саны негізінде жасалды. Турбобұрғыларда
ротор мен статордан тұратын, көпсатылы өстік қалақ типті турбиналар
қолданылады. Олар 1.1 – суретте көрсетілген.
1 – статордың қалақшалары; 2 – ротордың қалақшалары;
А – сұйық қозғалысының бағыты
1.1-сурет- Турбобұрғының турбина сатысының схемасы
Жуылатын сұйықтық ағыны сорғымен бұрғылау тізбегі арқылы айдалып,
сұйықтық ағынының бағыты қалыптастырылатын алғашқы турбобұрғы статорына
беріледі. Турбобұрғы білігімен тығыз байланысты роторды айналдыруға
ұмтылатын, нәтижесінде күшті тудыратын, статор арналарынан белгілі бұрышты
ағын ротор қалағына беріледі. Сұйықтық турбобұрғының барлық сатыларынан
бұрғылық сорғыштар тудыратын қысым арқылы өтіп, арнайы арна арқылы қашауға
келеді. Көп сатылы турбобұрғыларда айналушы моменттер барлық білік
сатыларына жинақталады. Турбобұрғылар жоғарғы гидравликалық машиналарға
жатады. Гидравликалық машиналар тәсілін қолдану бұрғылау жылдамдығын
бірнеше есе арттыру, бұрғылау жұмыстарының нарқын айтарлықтай төмендетуге
мүмкіндік берді.
Турбобұрғы қашаудың үстіне орнатылады, яғни қашауға әсер ететін өстік
жүктеме тікелей турбобұрғы арқылы өтеді.
1 – турбобұрғы білігі; 2 – төменгі тіректердің төлкелері; 3 – шпонка;
4 – таянышты төлке; 5 – нығыздағышты сақина; 6 – ротор; 7 – статор; 8 –
ортаңғы тірек; 9 – ортаңғы тіректің төлкесі; 10 – нығыздағышты сақина; 11 –
реттеуші сақиналар; 12 –пятаның сақинасы; 13 – пятаның сақинасы; 14 –
подпятник; 15 – ротордың гайкасы; 16 – қалпақ; 17 – контргайка; 18 –
корпус; 19 – білік аудармасы; 20 – корпустың төлкесі
1.2-сурет- Т12М3Б-240 турбобұрғысының конструкциясы
Осыған байланысты турбобұрғының өстік жүктемесінің өтуі және
қабылдануы үшін арнайы өстік тірек – металлрезеңкелі сырғанау
мойынтірегімен жабдықталады [2].
1.2 және 1.3-суретінде Т12МЗБ-240 турбобұрғы құрылымы көрсетілген.
Білікте (1) конус пішінді және бойлық кесінділері бар ротор гайкасымен (15)
қысылған ротор дисктері (6), төменгі тіреу төлкесі (2), ортаңғы тіреудің
екі төлкесі (9) және таянышты төлке (4) орналасқан.
1 –статор; 2 –ротор; 3 – үстінгі секция; 4 – радиалды металлрезеңкелі
мойынтірек; 5 – конусшлицті муфта; 6 –төменгі секциясы; 7 –сальник; 8 –
көпсатылы өстік тірек; 9 – шпиндель
1.3-сурет- Турбобұрғының жалпы көрінісі
Роторлы гайканың бұралып шығып кетпеуі үшін контргайкамен (17)
қысылған сығу қалпағы (16) орнатылған. Таянышты төлке (4) және төменгі
төлке (2) шпонкамен (3) білікке (1) қатысты бекітіледі.
Корпуста (18) статор дисктері (7), ортаңғы тіреулер (8), турбобұрғыда
жиналған статор турбиналарына қатысты статор күйін анықтайтын реттеуіш
сақина (11) және подпятник (14) орналастырылады. Ниппель корпуста (18)
ортаңғы тіреу, статор дискілерін және пятані бекітуге арналған. Жоғарғы
таяныш қызметін турбобұрғы корпусы мен бұрғы бағанасын жалғайтын аударма
бүйірінің төмен жағы атқарады. Турбобұрғының төменгі бөлігінде қашауға
арналған аударма (19) орналасады. Өстік тіреудің металлрезеңкелі
мойынтірегі (1.4 – суретте көрсетілген) турбобұрғы білігінде тұратын диск
корпусына (18) бекітілген пятадан (12) тұрады. Сақина (5) диск пен пята
берілген аралығын қамтамасыз ету үшін және турбобұрғы білігін тозудан
қорғау үшін қызмет етеді. Пята (12) жоғарғы, төменгі және ішкі бөліктері
бойынша резеңкемен қапталған және қалыптық сұйықтықтың кіруіне арналған
сопақша каналдары бар.
1 – подпятник; 2 – диск; 3 – ішкі және сыртқы сақиналар
1.4 –сурет- Турбобұрғының өстік тіректерінің металлрезеңкелі мойынтіректері
Сонымен қатар турбобұрғының білігі жоғарғы өстік жүктемелермен және
айналу жиілігімен жұмыс істейтін білікті орталықтандыруға арналған радиалды
тіреулермен жабдықталған. Турбобұрғының радиалды көп қатарлы тіреуі ішкі
беті резеңкемен қапталған корпусты болып келеді. Төменгі радиалды тіреудің
ролін турбобұрғының ниппельі орындайды. Ниппельдің резеңкелі қаптамасы
тығыздау қызметін атқарады (1.5-суретте көрсетілген) [5].
Металлрезеңкелі тіреулерді құрылымдауда турбобұрғыларды падайлану,
абразивті жуылатын сұйықтықта бұрғылау ерітіндісі қатты заттардың
(абразивті) тілімше мен пятаның арасындағы саңылауға түсіп, оның резеңке
бетіне жабысуының кесірінен турбобұрғылардың жұмысқа қабілеттілігі
айтарлықтай жоғарылайды.1.5-суретте көпқатарлы сандалақты өстік тірек
көрсетілген. Мұндай үйкелетін беттердің тозуы абразивті ортадағы екі метал
беттерге қарағанда 4-6 есе кем.
Бүгінгі таңда турбобұрғы әдісімен бұрғылау тереңдігі 3000 метр болатын
ұңғымаларды жасау үшін қолданылады, алдағы турбобұрғы әдісі арқылы бұрғылау
бірнеше себептер бойынша орынсыз. Турбобұрғылауды алғаш қолданған елдердің
қатарындағы Ресейде турбобұрғылау бойынша өте терең үңғымаларды бұрғылауда
тиімді жұмыс жасау қабілеттігі жөнінде ғылыми-тәжірибелік және тәжірибелік-
құрылымдық жұмыстар жүруде.
1 – сыртқы сақиналар; 2 – ішкі сақиналар; 3 – шарик; 4 – сыртқы кернегішті
сақиналар; 5 – ішкі кернегішті сақиналар
1.5-сурет- Көпқатарлы сандалақты өстік тірек
Турбобұрғы ұңғымалардың көлденең габариттарымен сипатталатын арнайы
жағдайларда жұмыс жасайды.
Турбобұрғылаудың құрылымы келесі негізгі шарттарға сай болу керек:
- діріл және динамикалық жүктеме әсері болатын абразивті сұйықтықты
пайдалану аймағында қажетті жұмысқа қабілетілікті жоғарлату үшін қарапайым
құрылымның болуы;
- жөндеу аралық уақытқа сійкес келетін, сағаттардағы қалыпты жұмыс
жағдайын қамтамасыз ету үшін мүлтіксіздік және төзімділік жеткілікті болуы;
- максималды жүктеме әсері кезінде бөлшектің деформациясы немесе
бұзылуы болмауы үшін жеткілікті беріктің болуы;
- жөндеуге жарамдылықты және жылдам тозатын бөлшек немесе узелдарының
жеке ауыстырылу мүмкіндігінің болуы.
1.3 Турбобұрғының құрылымдық параметрлері бойынша жіктелуі
Сериялы шығарылатын турбобұрғыларды құрылымдық параметрлері бойынша
былай жіктеуге болады:
- жүйелеген секциялы шпинделді;
- гидротежегіш жүйесімен;
- жылжымалы статорлы;
- ендірмелі редукторлы [4].
1.3.1 Жүйеленген секциялы шпинделді турбобұрғылар
Жүйелен секциялы шпинделді ЗТСШ1 типті турбобұрғылары шарошкалы және
алмазды қашаулармен ұңғымаларды бұрғылауға арналған. ЗТСШI турбобұрғылары
корпус диаметрі 240, 195 және 172 мм болатындай етіп шығарады (1.6-суретте
көрсетілген).
1.6-сурет- ЗТСШI турбобұрғысының кескінделген көрінісі
ЗТСШI турбобұрғысында жартылай темір қорамды әдіспен жасалған бүтін
құйылған метал турбина, ал ЗТСШ1 –ТА турбобұрғыларда жонылған бөлігі
(қалақшалы тәж) қорытылған үлгі бойынша нақты құю әдіспен дайындалатын
құрамдас метал турбиналар қолданылады. Әр үш турбиналы секцияларды 100
сатылы турбина қатарын,төрт радиалды тіреу және үш өстік пята қорғағыш
қатарын орнатады [18].
Шпиндел турбобұрғының жеке секциясын құрайды. Шпиндел білігінде метал
арқаулы иілімді қабықшалы (өкшелігі резеңкеге батырылған) бірыңғай білікті
тығыздап тұратын, жонылмаған, көпсатылы өкшелі резеңкематалл өстік тіреу
орнатылған.
Шпинделдің сыртқы диаметрі турбиналық секцияның диаметріне тең болады,
және жеке шығарылуы мүмкін, мысалы ЗТСШ1-195 (құбыр бұрғыға арналған
диаметрі 195 мм болатын шпинделді секция). Радиалды бағытта шпиндел білігі
жеті радиалды резеңке метал тіреулермен орталықтандырылады: үшеуі жоғарғы
және төртеуі біліктің төменгі бөлігінде. Сонымен қатар төменгі радиалды
тіреулер қашаумен жалғанған жеріне, біліктің таяныш бетінің ұлғаюы, әсіресе
еңкіш бағыттағы ұңғымаларды жасағанда шпинделдің жұмыс тиімділігін
арттыратын, жетуі максималды болатындай етіп орнатылған.
ЗТСШ1-195 шпинделінің маңызды ерекшелігі оның корпусның төменгі және
жоғарғы бөліктері секілді орнатылуы мүмкін болатын орталықтанған таяныш
элементтері (біріктіргіш) болып табылады. ЗТСШ1-195 шпинделінің техникалық
параметрлері 1.1-кестеде көрсетілген.
1.1-кесте-ЗТСШ1-195 шпинделінің техникалық параметрлері
Сыртқы диаметрі, мм 195
Ұзындығы, мм 3600
Жалғастырушы бұранда: - қашауға З-117
- З-171
бұрғылау құбырына
Стабилизатордың сыртқы диаметрі, мм 210 – 215
Стабилизатордың тірек бетінің ұзындығы, мм 300 – 550
Шпинделді радиалды және өстік тіреуінің иілімді қабықшалары арнайы
қосылысты метал бетімен сырғанай алатын жақсы қасиеттерге ие, яғни ұңғыма
түбінде гидравликалық түптік қозғалтқышының түсуін жеңілдетеді.
Метал радиалды тіреу төлкелерінің және пята дискілерінің жұмысшы беттері
беріктендіретін қабықшалы болып келеді. ПУМ типті жетілдірілген әмбебап
өстік тіреулердің турбобұрғылау шпинделі, сонымен қатар түптік бұрамалық
қозғалтқыштарға арналған жаңа сериясы жасалып, шығарылуда. Қазіргі таңда
келесі типтік өлшемді өстік тірелуер жасалған және шығарылуда:
- корпус диаметрі 240 мм болатын ГЗД және диаметрі 130 мм болатын
шпиндел білігіне арналған ПУМ-240;
- корпус диаметрі 195 мм болатын ГЗД және диаметрі 105 мм болатын
шпиндел білігіне арналған ПУМ-195;
- корпус диаметрі 172 мм болатын ГЗД және диаметрі 92 мм болатын
шпиндел білігіне арналған ПУМ-172.
Тіреудің сатысы резеңкемен тығыздалған пятадан, дисктен және екі
қондырмалы сақинадан тұрады. Пятанің иілімді қабықшасы метал сүйенішпен
жасалған. Тіреудің жиынтығы 25 сатыдан тұрады. Тіреудің резеңке материалына
арнайы қоспаларды пайдаланудың арқасында тозуға
төзімділік коэффициенті жоғары және үйкеліс коэффициенті төмен. Метал
дискілерінің жұмысшы беттері беріктендіргіш қабықшаға ие.
ПУМ-172 өстік тіреу турбобұрғы шпинделінде және корпус диаметрі 172 мм
болатын білікті түптік қозғалтқыштарының және диаметрі 92 мм болатын
шпиндел білігіне арналған. Тіреудің әр сатысы резеңкемен тығыздалған
пятадан, дисктен және екі қондырмалы сақинадан тұрады. Пятанің иілімді
қабықшасы метал сүйенішпен жасалған. Тіреудің жиынтығы 25 сатыдан тұрады.
Тіреудің резеңке материалына арнайы қоспаларды пайдаланудың арқасында
тозуға төзімділік коэффициенті жоғары және үйкеліс коэффициенті төмен.
Металл дискілерінің жұмысшы беттері беріктендіргіш қабықшаға ие.
Тіреу габариттері келесі стандартты мәндерге ие:
- биіктік – 1080 мм;
- сыртқы диаметр – 165 мм;
- ішкі диаметр – 105 мм;
- салмағы – 30-35 кг.
Пум 195 өстік тіреу турбобұрғы шпинделдері және корпус диаметрі 195 мм
болатын білікті түптік қозғалтқыштарының диаметрі 105 мм болатын шпиндел
білігіне арналған. Тіреудің әр сатысы резеңкемен тығыздалған пятадан,
дисктен және екі қондырмалы сақинадан тұрады. Пятанің иілімді қабықшасы
метал сүйенішпен жасалған. Тіреудің жиынтығы 25 сатыдан тұрады. Тіреудің
резеңке материалына арнайы қоспаларды пайдаланудың арқасында тозуға
төзімділік коэффициенті жоғары және үйкеліс коэффициенті төмен. Метал
дискілерінің жұмысшы беттері беріктендіргіш қабықшаға ие. Тіреу өкшелігінің
геометриясы ГОСТ 4671-76 бойынша П2-195124 стандартты тіреу геометриясына
сәйкес, алайда қолданылатын материалға және технологияға байланысты жұмыс
ресурсы (шамамен 2 есеге) көп болады.
Пум-240 өстік тіреу турбобұрғы шпинделдері және корпус диаметрі 240 мм
болатын білікті түптік қозғалтқыштарының диаметрі 130 мм болатын шпиндел
білігіне арналған. Тіреудің әр сатысы резеңкемен тығыздалған пятадан,
дисктен және екі қондырмалы сақинадан тұрады. Пятанің иілімді қабықшасы
метал сүйенішпен жасалған. Тіреудің жиынтығы 25 сатыдан тұрады. Тіреудің
резеңке материалына арнайы қоспаларды пайдаланудың арқасында тозуға
төзімділік коэффициенті жоғары және үйкеліс коэффициенті төмен. Метал
дискілерінің жұмысшы беттері беріктендіргіш қабықшаға ие [2].
Секциялы, жүйеленген ЗТСШІ турбобұрғылардың техникалық сипаттамасы 1.2
– кестеде келтірілген.
1.2-кесте- ЗТСШ1 секциялы, шпинделді турбобұрғысының техникалық
сипаттамасы
Турбобұрғы Турбина Сатылар Сұйықтық Айналу Айналу жилігі,
саны, шығыны, моменті, с-1
дана м3с Н х м
ТПС-172 435 0,025 2100 7,5 6,57
ЗТСШIМI-195455 0,03 2875 6,85 5,97
Сонымен қатар ТПС негізінде тігінен бұрғылауға, көлбеу бағытты және
көлденең ұңғымаларды бұрғылауға, цемент көпірлерді бұрғылауға, диаметрі 118-
139 мм болатын қашаулы стакан және тығындарды бұрғылауға арналған құбылмалы
роторлы ТПР турбобұрғылары жасалып, нығайтылуда.
ТПР турбобұрғысы шпинделты және екі турбиналық секциялардын тұрады.
Турбиналық секция балқытылған үлгі бойныша құю әдісімен жасалған көп сатылы
болат турбиналардан тұрады. Турбобұрғы құрылымы секцияның құрастырылуын,
олардың өзара ауысымдылықтарын, ретін жеңілдететін және шпинделінің өстік
тіреуінің максималды тозуын жетілдіруге мүмкіндік беретін шпиндельді
ротордың профильді білік сүлбасы бойынша жасалаған.
1.3.4 Ендірмелі редукторлы турбобұрғы
РМ типті редукторлы бәсеңдеткішті турбобұрғылар ерітінді шығыны аз
және төмендеуін қысымды май толтырылған тіреулермен шарошкалы қашауларды
тиімді пайдалануға арналған. Май толтырылған редуктор бәсеңдеткіштің ішкі
диаметрі 195 мм болып, сериялы шығарылатын турбиналық секциялармен және
шпинделмен пайдаланылады. Редуктор бәсеңдеткіш тіреу мен беріліс майын
қорғайтын жүйелі және әлемдік берілісті болады да, шпиндел мен турбиналық
секция арасына орнатылады. Планетарлық беріліс – Новиков екі ядролы
ілінісі. Май қорғау жүйесі кілтек типті тығыз. Шығыс білігі жалғастырғыштың
оймакілтегі арқылы шпиндел білігімен жалғанған, ал кіріс білігі жартылай
жалғастырғыш арқылы турбиналық секциялармен жалғанған.
Редуктор бәсеңдеткіш тікелей бұлғылауға алмастырыла алатын дербес
түзілім болып табылады [2].
Редуктор бәсеңдеткішті турбобұрғының энегетикалық сипаттамасы 1.5
-кестеде келтірілген.
1.5-кесте-Энергетические характеристики турбобуров с редуктором-
вставкой
Турбина Турбина Сұйықтық Айналу моменті, Қысым
секциясының секциясының шығыны, Н х м айырымы,
типі саны, м3с МПа
дана
шекті Nmax
болғанда
ЗТСША-195А 1 0,024 4826 2413 2,7
ЗТСШ1-195 1 0,04 4806 2403 3,6
А7ГТШ 1 0,03 3656 1825 3
1.4 Турбобұрғылардың тағайындалу классификациясы
Қазіргі уақытта сериялы шығарылатын турбобұрғылар тағайындалуы бойынша
былай жіктеледі:
- жалпы тағайындалған турбобұрғылар;
- диаметрі үлкен ұңғымаларды бұрғылауға арналған турбобұрғылар;
- аз габаритті турбобұрғылар;
- айырғыш турбобұрғылар;
- термотұрақты турбобұрғылар;
- модульдік турбина-бұрындалы түптік қозғалтқыштары.
1.4.1 Жалпы тағайындалған турбобұрғылар
Жалпы тағайындалған турбобұрғылар мұнай және газ ұңғымаларын
бұрғылауға арналған ауқымды құрылымды қолданылатын турбобұрғылардың
қатарына жатады. Құрылымдық жағынан жоғарыда келтірілген топтардың
барлығына жатуы мүмкін.
Жалпы тағайындалған турбобұрғылар диаметрі 164 мм –ден бастап 240 мм-
ге дейін және барлық құрылымды турбобұрғы болып есептеледі. Стандартты
құрастырылған бұрғыланатын бағаналардың төменгі жағындағы барлық
температура және қысым диапазонда мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылауда
қолданылады.
Ұңғымалардың тік оқпандарын бұрғылауда қолданылады және диапазонда
397-660 айнмин айналу жиілігімен, жуылу сұйықтығының 18-50 м3с
шығынында және қысымның 4-7,9 МПа түсуінде моментті 1,2-2,0 арттырады.
Турбобұрғы ұзындығы 8-25м және массасы 2-6 тонна аралығында анықталады.
Жалпы тағайындалған турбобұрғы туралы мәліметтер 1.6-кестеде
келтірілген.
1.6-кесте- Жалпы тағайындалған турбобұрғылар
Параметрлері Типтік өлшемдер
Т12РТ-240
ТБД-320 ТБД-280
Сыртқы диаметр, мм 320 280
Ұзындығы, м 10 10
Салмағы, кг 5000 4500
Жалғастырушы бұранда: * *
- қашауға
- бұрғылау құбырына ** **
Сұйық тығыздығының шығыны 1000 кгм3, 55 48
лс
Айналу жилігі, айнмин 300 300
Күш моменті, Н х м 3000 2700
Қысым айырмасы, МПа 3,0 3,5
*, ** -З-152; З-171; З-189; РКТ-208 тұтынушының тапсырысымен аударма
арқылы кез – келеген бұрандалы.
1.4.3 Аз габаритті турбобұрғылар
Г-124, ТШ-108Б, ТВ1-102 типті аз габаритті турбобұрғылар шарошка
қашауларының жетегіне және ұңғымалардың күрделі жөнделуі бойынша
жүргізілген жұмыстарға, сонымен қатар мұнай және газ тіксызықты және
қисайған ұңғымалы оқпандарын бұрғылауда қолданылады.
Жоғарғы энергеткалық параметрлерінің арқасында турбобұрғылар цемент
көпірлерді бұрғылағандай, тау жыныстарын да бұрғылап, жұмыс істей алады
[2].
Аз габаритті турбобұрғылардың техникалық сипаттамалары 1.8- кестеде
келтірілген.
1.8-кесте- Аз габаритті турбобұрғылар
Типтік өлшемдері
Параметрлері
ТГ-124 ТШ-108Б ТВ1-102
Типтік өлшемдері
Параметрлері
ТГ-124 ТШ-108Б ТВ1-102
2-ші
Турбина секциясы
ТО2-240 ТО3-240РС ТО2-195 ТО2-172
Сыртқы диаметрі, мм 240 240 195 172
Жалпы ұзындығы, м 10,2 10,3 10,1 9,7
Длина от плоскости искривления до2600 2942 2200 2200
места присоединения долота, мм
Салмақ, кг 2507 2825 1774 1363
Жалғастырушы бұранда:
- қашауға З-152 3-152 З-117 З-117
1.9-кесте(жалғасы)
Типтік өлшемдер
Параметрлері
ТО2-240 ТО3-240РС ТО2-195 ТО2-172
- бұрғылау құбырына З-171 З-171 З-147 З-147
Сұйықтық шығын, лс 45 45 30 28
Айналу жилігі, айнмин 420 420 520 705
Күш моменті, Н х м 1370 1370 870 785
Қысым айырмасы, МПа 3,0 3,0 3,6 3,9
ТОЗ-240РС турбобұрғысының кең тараған ТО2-240 айырғыш турбобұрғысынан
негізгі ерекшеленетін өзгешеліктері келесі құрылымдық ерекшеліктері болып
табылады:
- шпиндел білігінің және турбиналық секцияның жұдырықшалы жалғастырғыш
емес оның орнына берілген түзілім жұмыс ресурсының екі есеге артуын
қамтамасыз ететін май толтырылған топсалы айқартопса білігінің жалғануында;
- турбиналық секциядан сериялық турбина секциясның берілісі қызметін
атқаруға мүмкіндік беретін айқартопсаның турбиналық секция білігімен
конусты оймакілтек арқылы жалғанатын өстік тіреудің түзілімі шығарып
тасталынады;
- шпинделты өстік тіреу ретінде жұмыс қоры жоғары болатын резеңкемен
қапталған металрезеңкелі пята қолданылады;
- төменгі радиалды тіреу қашауға өте жақын орналасатырылды, ал қашау мен
тіреу арлығы шпинделді секция бөлшектерінің жұмысын жақсартатын және
төменгі айырғыш иықтың қаттылығын жоғрылататындай 400 мм-ге дейін
азайтылған;
- турбобұрғының ауытқу бұрышы бұрғылау жағдайына байланысты қиғаш
аудармамен алмастырылуы мүмкін, сонымен бірге турбобұрғымен тік
аймақтардан және интервалына қисық жерлерден кетуіне болады;
- шпинделді және турбиналық секциялар арасына қажет болса центраторды
орнату мүмкін;
- қима ауысымды бұрыш диапазоны 0°00'... 2°00' [4].
1.4.5 Термотұрақты турбобұрғылар
Термотұрақты турбобұрғылар ұңғыма түбіндегі температурасы 240°С
болатын ұғңымаларды бұрғылауға арналаған. Турбобұрғының бұл типі жуылатын
сұйықтық тығыздығы 2400 кгм3 болатын жұмысқа арналған турбиналармен
жабдықталуы мүмкін.
Диаметрі 164 және 184 мм болатын термотұрақты турбобұрғылар диаметрі
212 және 251 мм болатын қашаулы ұңғымаларда, тек үлкен және кіші сырғанау
жолақты герметикалық тіреуі бар шарошкалы қашаулардан басқа ұңғымалардың
барлық типтері үшін арналған. Турбобұрғы жинағының құрымына үш турбиналық
және бір шпинделді секциядан тұрады.
Турбиналық секциялар, алдыңғы біліктің орналасуына байланысты
жалғанатын әр секцияның өлшемдерін реттеуді жүргізбеуге мүмкіндік беретін
алқалы білікпен жасалған. Шпинделді секциялар қашауда 8,0 МПа болатын
қысымды тудыруға мүмкіндік беретін лабиринтті дискімен тығыздалған білікпен
жабдықталған.
Термотұрақты турбобұрғыларды пайдалануда олармен қатар турбобұрғы
астынды немесе АБҚ бағанасында орнатылатын түптегі біліктің айналу жиілігін
реттеугішті қолдану керек. Тапсырыс берушінің арнайы тапсыры бойынша
турбобұрғы жинағына орталықтандырғыш тіреу элементтерін (орталықтандырғыш,
тұрақтандырғаш) қосуға болады.
Термотұрақты турбобұрғылардың техникалық сипаттамалары 1.10 – кестеде
келтірілген.
1.10-кесте – Термотұрақты турбобұрғылар
Параметрлері Типтік өлшем
ТТА-184 ТТА-164
Сыртқы диаметрі, мм 184 164
Жалпы ұзындығы, м 24,5 2,46
Салмағы, кг 4750 2580
Жалғастырушы бұранда: - қашауға З-117 З-117
З-147 З-117
- бұрғылау құбырына
Сұйық тығыздығының шығыны 1000 кгм3, лс 30 20
Айналу жилігі, обмин 500 400
Күш моменті, Н х м 1900 1200
Қысым айырмасы, МПа 5,0 7,0
1.4.6 Модулді турбиналы-бұрандалы түптік қозғалтқыштар
Модулдік турбиналы-бұрандалы түптік қозғалқыштар (ТНВ) – түптік
жетектің жыныс талқандайтын аспаптың жаңа концепциясы.
ТНВ құбыр бұрғыларға тән сенімділігін және түптік бұрандаларына тән
күш моменті – айналу жиілігі (Мn) қатынасының деңгейінің жоғарылығын
сәйкестіндіреді.
ТНВ аз көлемді сұйықтық қозғалтқышының жұмысында 400-550 сағат
тұрақсыз жұмыс істей алады.
ТНВ қозғалтқыштары сыртқы диаметрі 172, 195 және 240 мм етіп жасалады.
Осы қозғалтыштардың көмегімен түзусызықты және қисайған ұңғыма
аймақтарын ұңғымалау тегіс түбімен жасалады. Бұдан басқа керн алу барысында
керн алу аспаптарының жетегін жасауға болады.
ТНВ қозғалқыштарын тығыздығы 1700 кгм3, температурасы 110°С және
көмірсутекті жалғастырғыш құрамы 5% болатын жуу сұйығында қолдану
ұсынылады.
ТНВ қозғалтқыштары үш түзілімді құрылымнан тұрады: шпинделді,
турбиналық секция және бұрандалы модуль. Құрылыммен аталған түйіндемелердің
агрегатталуының түрлі нұсқалары бар. Оларды монтаждау жұмыстары шеберханада
немесе бұрғылау аймағында орындала береді.
Турбиналы-бұрандалы түптік қозғалтқыштардың техникалық сипаттамасы
1.11 – кестесінде келтірілген [7].
1.11-кесте- Турбиналы-бұрандалы түптік қозғалтқыштар
Диаметрі, мм
Сыртқы Жалпы Айналу жилігі, Күш
Турбобұрғы диаметрі, ұзындығы, айнмин моменті,
маркасы мм мм Н х м
Т12М3Б –240 7,2 0,74 3,22 37
2.3 Турбобұрғының турбина есебі
Т12М3Б – 240 турбобұрғысын алатын болсақ, оның негізгі техникалық
сипаттамалы 2.2-кестеде көрсетілген.
Турбинаның гидравликалық қуаты (кВт), мына формуламен анықталады:
Nг=(gQH1000,
(2.13)
мұндағы ( – айдалатын сұйықтықтың тығыздығы; кгм3;
g – еркін түсу үдеуі, мс2;
H – турбобұрғыдағы қысымның түсуі, МПа (2.2-кесте
көрсетілген).
Ал Т12М3Б – 240 турбобұрғысының 3016,5-240 турбинасының негізгі
сипаттамалары 2.3-кестеде келтірілген [8].
2.2-кесте-Т12М3Б – 240 турбобұрғысының техникалық сипаттамасы
Көрсеткіштер Т12М3Б – 240
Тұрқының сыртқы диаметрі, мм 240
Турбина саты саны 104
Меншікті салмақтағы сұйық шығыны,
лс 50
Шыға беріс біліктің күш моменті, Н·м
- тежегіш режимде
- жұмыс режимде 4470
2265
Шыға беріс біліктің айналу жиілігі,
айнмин
- бос жүріс кезінде 1350
- жұмыс режимде 629
Қысым түсуі, МПа
- бос жүріс кезінде 4
- жұмыс режимде 4,5
ПӘК,% 0,6
2.3-кесте-Турбина сипаттамалары
Көрсеткіштер 3016,5-240
Турбиналы секция саны 1
Турбина саты саны 104
Біліктегі күш моменті, Н·м 2000-2400
Айналу жиілігі, айнмин 660-725
Турбинаның тиімді қуаты келесідей анықталады:
,
(2.14)
мұнда ηт- турбинаның пайдалы әсер коэффициенті.
Турбинаның пайдалы әсер коэффициенті, оның каналдарындағы
гидравликалық қосылыстарды көрсететін гидравликалық пайдалы әсер
коэффициентінің, турбина тіректерінде қуаттың жоғалуын көрсететін
механикалық пайдалы әсер коэффициентіне көбейткенге тең.
Қысымның ауысыуын Н Эйлердің өстік турбиналарға арнаған теңдеуінен
табуға болады:
u2=Hg(т k ,
(2.15)
мұндағы k– турбина сатыларының саны.
Турбобұрғының білігінің айналу жиілігі айдалатын сұйықтықтың мөлшеріне
тура пропорционал.
Содан,
n=. (2.16)
Турбинадағы қысым:
p=H(g1000,
(2.17)
Сонда,
Nт= Nг(= ((gQH1000.
(2.18)
Айналу моменті:
Мкр=9545,2Nn.
(2.19)
Турбобұрғы турбинасының бұрыштық жылдамдығы:
(2.20)
Турбинаның айналу жылдамдығы айдалып жатқан сұйық көлеміне
пропорционал.
, (2.21)
мұндағы , – турбинаның айналу жылдамдығы;
, – айдалып жатқан сұйықтың көлемі.
Яғни, ұңғымаға айдалып жатқан сұйықтың көлемін көбейте отырып,
турбинаның айналу жиілігін де сонша мәнге көбейтуге болады.
Турбинадағы қысымның түсуі айдалып жатқан сұйықтың көлемінің
квадратына пропорционал:
=
(2.22)
мұндағы ,- турбинадағы қысым түсуі.
Яғни, сұйықтың көлемін арттыру арқылы, мысалы екі есеге, турбинадағы
қысымды төрт есе арттыруға болады.
Турбинаның айналу жиілігі ондағы қысымның түсуі тәрізді, айдалып
жатқан сұйық көлемі квадратына пропорционал:
(2.23)
мұндағы , – турбинаның айналу моменттері.
Турбинаның қуаты айдалып жатқан сұйықтың көлемінің кубына тура
пропорционал:
(2.24)
Турбобұрғы білігінің айналу жиілігін төмендету үшін турбиналар сатысын
көбейту керек.
Турбиналарға берілетін сұйық шығынының тұрақты шамасында олардың
айналу жиілігінің сатыларының санына байланысын келесі қатынас арқылы
түсіндіреді:
, (2.25)
мұндағы n1- турбобұрғы білігінің алғашқы айналу жиілігі;
Z1,Z2- турбина сатыларының алғашқы және кейінгі
сандары;
n2- турбобұрғы білігінің Z2 ге сәйкес айналу
жиілігі, айнмин.
Жоғарыдағы қатынас бойынша, егер турбиналар сатыларының санын екі есе
көбейтетін болсақ, онда турбобұрғы білігінің айналу жиілігі 1,4 есе
төмендейді.
Турбина есебі:
2.13-формула бойынша турбинаның гидравликалық қуаты есептеледі:
Nг=1000·9,8·1,87·1061000= 53 кВт.
2.14-формула арқылы турбинаның тиімді қуатын есептейміз:
4 53·0,6= 31,8 кВт.
2.15-формуладан қысымның ауысуын Н Эйлердің өстік турбиналарға арнаған
теңдеуінен табамыз:
u2= 5·9,8·0,6104=7,9 МПа.
2.16-формуладан турбобұрғының білігінің айналу жиілігі анықталады:
n= = 507 айнмин.
2.17-формуладан турбинадағы қысым анықталады:
p= 5·1000·9,81000=183,2 МПа.
2.18-формула арқылы турбинаның орташа қуатын өрнектесек:
Nт=1000·0,6·9,8·51000= 59 кВт.
2.19-формула бойынша айналу моменті:
Мкр= 9545,2·59104=2267 Н·м.
2.20-формула бойынша турбинаның бұрыштық жылдамдығы:
2.4 Т12М3Б-240 турбобұрғысының айналу моментін, қуатын және қысым
түсуін есептеу
Берілгені:
Т12М3Б – 240 турбобұрғысы;
М – 156 Н∙м;
Мж – 1,5 Н∙м;
Р – 0,27 МПа.
Есептеу жүргізейік.
Турбобұрғы сатылар санының моментін, қуатын және айналым қысымын
анықтау бір сатысы үшін анықталған (ротор-статор жұптар).
Турбобұрғыны жобалауда әдетте берілген қашаумен бұрғылауға қажетті
момент немесе максималды қуат беріледі, және бұл жағдайда турбобұрғының
сатылар санын анықтау керек.
(2.26)
Т12М3Б – 240 турбобұрғысының 104 сатысы бар, және сәйкесінше алынған
мәндер тежегіш және жұмысшы моменттеріне тең болады:
(2.27)
156 Н∙м. (2.28)
Максималды қуаты:
(2.29)
Қысымның максималды түсуі:
(2.30)
Есептеу мәліметтерін 2.4 – кестеге енгіземіз. Ал 2.3- суретте
турбобұрғының сыртқы характеристикасы көрсетілген.
2.4-кесте- Техникалық сипаттама көрсеткіштері
Турбобұрғы Сатылар Тежегіш Жұмысшы Максималды Қысымның
шифры саны, данамоменті,Н∙ммомент,Н∙м қуаты,м3с максималды
түсуі,МПа
Т12М3Б – 240104 312 156 62,4 28,08
2.3-сурет- Т12М3Б – 240 турбобұрғысының сыртқы характеристикасы
2.5 Бұрғылау тізбегінің компоновкасы
2.5-кестеде бұрғылау тізбегінің компоновкасы келтірілген.
2.5-кесте-Бұрғылау тізбегінің компоновкасы
№ Аталуы Сыртқы Ұзындығы, мм Массасы,кг
өлшемі, мм
1 Т12М3Б – 240 240 8180 2030
2 Қашау 269,9 380 56,6
3 Жылжымалы центратор 292 524 91
4 Калибратор 296,9 640 135
5 АБҚ 229 12 2232
6 Бұрғылау құбыры 170 1240 3,4
2.3 – суретте бұрғылау тізбегінің компановкасы келтірілген . Қашау 1
үстінде калибратор 2 орналасқан. Маховик 3 калибратор мен 2 турбобұрғының 4
арасында, ал центратор және АБҚ турбобұрғының жоғарғы жағында
орналастырылған [17].
1-қашау; 2-калибратор; 3-маховик; 4-турбобұрғы; 5-центратор; 6-АБҚ
2.3-сурет- Бұрғылау тізбегінің компановкасы
2.4-суретте Т12М3Б – 240 турбобұрғысының қисық аудармасының ауытқу
бұрыш өстері көрсетілген.
1,2,3 - қисық аудармасының ауытқу бұрыш өстері
2.4-сурет- Т12М3Б – 240 турбобұрғысының қисық аудармасының ауытқу бұрышы
2.6 Бұрғылау үшін сораптар тобын таңдау және олар жетектерінің қуатын
есептеу
Бұрғылау қондырғысының жоғары пайдалану сапасын қамтамасыз етуде
сораптардың негізгі параметрлерін дұрыс таңдау ең керекті шарт болып
есептеледі. Олардың келесі параметрлерін анықтау жеткілікті:
- гидравликалық (пайдалы) қуаты;
- ең жоғарғы өнімділігі;
- ең жоғарғы айдау қысымы.
Гидравликалық қуат сораптардың өнімділігі (Q) мен қысымын (Р)
байланыстыратын негізгі параметрлерге жатады:
.
(2.31)
Сораптардың параметрлерін таңдау кезінде ұңғыма түбін жуу мен
бұрғылаған тау жыныстарын жер бетіне шығарудың оптималдық жағдайлары
ескерілуі керек.
Мысалы, ұңғыма диаметрі 269,9 мм қашаулармен бұрғыланатын болса,
. (2.32)
Егер бұрғылау турбобұрғы тәсілімен жүргізілетін болса, онда
.
(2.33)
Бұрғылау қондырғысы (БУ) ZJ20 (F800) сораптармен жабдықталған болса,
онда мұндай өнімділік төлкесінің диаметрі 160 мм, берілісі 0,85, қос жүріс
саны 65 болғанда қамтамасыз етіледі. Сонда сораптың ең жоғары айдау қысымы
29 МПа болады.
Сораптың гидравликалық қуаты келесі формуламен анықтауға болады:
.
(2.34)
мұндағы Ар- турбобұрғыдағы қысым жоғалу коэффициенті.
Ол келесідей анықталады:
,
(2.35)
мұндағы РТ- турбобұрғыдағы ең жоғары қысым жоғалу мәні;
А- ұңғыма тереңдігіне байланысты емес қысым жоғалу
мәні.
Ол келесідей анықталады:
=ам+ аабк· lабк+ ақш+апт,
(2.36)
мұндағы ам- байланыстыру жүйесінің қысым жоғалу коэффициенті;
аабк- ауырлатылған бұрғылау құбырларының қысым
жоғалу коэффициенті;
lабк- АБҚ-ң ұзындығы;
ақш- қашаудың жуу тесіктеріндегі қысым жоғалу
коэффициенті;
- қашау тесіктері қимасының жалпы ауданы, см2;
апт-турбобұрғының жоғары тіректеріндегі қысым жоғалу
коэффициенті;
В-ұңғыма тереңдігіне байланысты болатын қысым жоғалу
коэффициенті.
Қашаудың жуу тесіктеріндегі қысым жоғалу коэффициенті мынадай
анықталады:
ақш = .
(2.37)
Ұңғыма тереңдігіне байланысты болатын қысым жоғалу коэффициенті
келесідей анықталады:
,
(2.38)
мұндғыа ақұб-бұрғылау құбырларының қысым жоғалу коэффициенті;
ақл- бұрғылау құлыптарындағы қысым жоғалу
коэффициенті;
lқл- құлыптар арасындағы қашықтық;
аск- сақиналы кеңістіктің қысым жоғалу коэффициенті.
Турбобурлармен бұрғылау кезінде бұрғылау сораптарының максималдық
берілісін келесі формуламен анықтайды:
Бұрғылауды жер бетінен жаңадан бастағанда (L=0):
,
(2.39)
мұндағы Nn- бұрғылау сораптарының пайдалы қуаты, кВт;
Ар- турбобұрғыдағы қысым айырмасының коэффициенті;
А-тереңдікке байланысты болмаған қысым кедергілері
коэффициенті;
ρб- бұрғылау сұйығының тығыздығы, гсм3.
Қолданатын сораптардың түріне қарай Nn мәні кестеден алынады.
Турбобұрғыдағы қысым айырмасы коэффициенті келесідей анықталады:
,
(2.40)
мұндағы Pk-турбобұрғыдағы қысым айырмасы (Q-ның берілген мәнінде
кестеден алынады).
Сораптардың есептелген берілісінде мүмкіндік бұрғылау тереңдігі
келесі формуламен анықталады:
,
(2.41)
мұндағы В-бұрғылау тереңдігіне байланысты болған қысым жоғалту
коэффициенті.
Ол келесідей анықталады:
ақ.б+ ақ.л Lқ.л+ ас.к ,
(2.42)
мұндағы ақ.б- бұрғы құбырларындағы қысым жоғалу коэффициенті;
ақ.л- бұрғылау құбырлары құлыптарындағы қысым
жоғалу коэффициенті;
Lқ.л- құлыптар арасындағы орташа ұзындық;
ас.к – сақиналы кеңістіктегі қысым жоғалу
коэффициенті.
Ұңғыма конструкциясына байланысты аралықтар бойынша бұрғылау жағдайы
өзгереді.
Сондықтан төменгі аралықтарды бұрғылау үшін сораптардың берілісі
келесі формуламен анықталады:
.
(2.43)
Жуу сұйығының есептелген шығынын (Q) екеріп мүмкіндік бұрғылау
тереңдігін жоғарыда көрсеткендей анықтайды.
Мысалы, Т12М3Б-240 турбобұрғыларымен пайдалану тізбегінің орнын 1500 -
2000м аралығында бұрғылау үшін бұрғылау сұйығының шығыны (Q) келесідей
анықталады. Бұрғылау қондырғысы (БУ) ZJ20 (F800) сораптарымен, бұрғы
тізбегі диаметрі 114 мм құбырлармен, диаметрі 146 мм АБҚ- мен жабдықталған.
Ұңғыма 215,9 мм қашаулармен бұрғыланады.
Сондықтан:
;
апт= 56·;
аабқ=0,8·;
ақұб=182·;
аак=60·.
Қашаудың жуу тесіктерінен қысым жоғалу коэффициенті:
ақаш=
(2.44)
2.39-формула бойынша турбобұрғыдағы қысым айырмасы коэффициенті
есептеледі:
.
(2.45)
Бұрғылау тереңдігіне байланысты болған қысым жоғалту коэффициенті:
В== (2.46)
2.42-формула бойынша сораптар берілісін анықтаймыз:
Q= 54 лс. (2.47)
Сораптардың сипаттамасына қарай поршеннің диаметрі 195мм болғанда
сораптың берілісі 54 лс болады. Мұндай шығын мәнінде қандай тереңдікке
дейін бұрғылауға болатынын анықтаймыз:
. (2.48)
Бұрғылау тереңдігін L=2000 м деп қабылдаймыз.
Ұңғыма Т12М3Б-240 турбобұрғысын, диаметрі 269,9 мм қашауларды, ТБПН
170 мм, қабырға қалыңдығы 9 мм бұрғылау құбыры және диаметрі 229 мм
ауырлатынлған бұрғылау құбырларын пайдаланып бұрғылайтын болсақ,
көрсетілген параметрлердің мәндері келесідей болады:
=340·10-5;
=230·10-8;
·10-3;
=610·10-8;
= 10-5;
·10-8;
=75 м.
А=340·10-5+5,9·10-5·75+421·10-5=120 ·10-5.
(2.49)
В=2,2·10-8++230·10-8=251·10-8.
(2.50)
Nг=(853·10-5+120·10-5+251·10-8·4500 )·1,25·243=363 кВт ,
(2.51)
мұндағы L- 2000 м ұңғыманың тереңдігі.
Сораптар жетегі қозғалтқыштарының қуаты келесі формуламен анықталады:
,
(2.52)
мұндағы Nгпт- айналым жүйесіндегі гидравликалық кедергілерді жеңуге
жұмсалатын қуат.
Ол келесідей анықталады:
,
(2.53)
мұндағы - сораптардың толық пайдалы әсер коэффициенті.
Ол келесідей анықталады:
,
(2.54)
мұндағы гидравликалық және механикалық пайдалы әсер
коэффициенттері;
- сораптардың беру коэффициенті;
Р- сораптардың айдау қысымы.
Сораптың айдау қысымы келесідей анықталады:
(2.55)
Айналым жүйесіндегі гидравликалық кедергілерді жеңуге жұмсалатын
қуат:
=39,7 кВт.
(2.56)
Сораптар жетегі қозғалтқыштарының қуаты:
527 кВт.
(2.57)
F800 сораптарының гидравликалық қуаты 510кВт600кВт болғандықтан шарт
орындалып тұр.
Есептелген гидравликалық қуат мәнінде қандай тереңдікке бұрғылауға
болатынын келесі формуламен анықтаймыз:
. (2.58)
Егер F800 сораптарын қолданатын болсақ, 2200 метр бұрғылауға болады
екен.
Ұңғыманы біріккен тәсілмен (турбо-роторлық) бұрғылау кезіндегі
бұрғылау қондырғысының қозғалтқыштарының қуаты келесі формуламен
анықталады:
,
(2.59)
Мұндағы Nж.ш және – шығыр және сораптар жетегінің қуаттары,кВт;
мұндағы Nж.ш – шығыр жетегінің қуаты, кВт.
Ол келесі формуламен анықталады:
=,
(2.60)
мұндағы Ni- ілмек жетегіндегі қуат, кВт.
,
(2.61)
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz