Қысымы 50 мпа, сыртқы диаметрі 118-140 мм тізбектерді тығындауға арналған механикалық пакерді жобалау


КІРІСПЕ
1 Техникалық бөлім
1.1 Ұңғымаларда тізбектерді тығындауға арналған механикалық
пакерлер конструкцияларына шолу


1.3 Жоғары қысымды пакерлер
1.3.1 50 МПа қысымдағы пакерлер
1.3.2 70МПа қысымдағы тірексіз пакерлер
1.4 Сорапты компрессорлы құбырлар тізбегін тығыздауға арналған ПВМ типіндегі пакерлер
2 Есептеу бөлімі
2.1 Жобаланған пакердің негізгі параметрін есептеу
2.2 Пакерлерді механикалық басқаруға есептеу
2.3 Зәкірдің негізгі элементтерін есептеу
3 Арнайы бөлім
3.1 Жобаның бағытын таңдау
3.1.1 ПВМ түріндегі пакерге РФ № 2453679 патентін талдау
3.1.2 ПВМ түріндегі пакерге РФ 2383714 патентін талдау
3.2 Патенттік талдау нәтижесі
3.3 Мадернизациялау мәні
4 Қауіпсіздік және еңбек қорғау
6 Экономикалық бөлім
ҚОРЫТЫНДЫ

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Пакерлерді ұңғымаларда орнату әдісіне, тығыздағыш элементті деформациялау тәсіліне, пакер қабылдайтын қысымның төмендеуіне, пакерді ұңғымаларға түсіру әдістеріне байланысты пакерлер конструкциясын келесі топтарға ажыратуға болады: Ұңғымаларда орнату әдісі бойынша пакерлер тіректері бар соймалы пакерлер және тіректері жоқ немесе «ілінбелі» деп аталатын соймалы пакерлер болып бөлінеді.
Тіректері бар соймалы пакерлердің ерекшелігі сол – пакер мен сойма арасындағы ұзындықта құбырлардан тұратын құйыршықты тіректер қажет етіледі. Осы түрдегі пакерлердің артықшылығына – конструкциясының қарапайымдылығы мен сенімділігі жатады, ал кемшілігіне – құйыршықты дайындауға қатысты қосымша құбырлардың қажет етілуі жатады. Әрі пакер астында құмды жинақтамалар түзілетін болса, құйыршық пакерлер ұңғымада тұрып қалуы мүмкін.
Тіректері жоқ соймалы пакерлердің ерекшелігі сол – олар ұңғымалардың тереңдігіне қарамастан және құйыршықсыз шегендеуіш саптың кез келген орындарында орнатыла береді. Осы пакерлер үшін құмды жинақтамалар да әсер етпейді.
Тығыздағыш элементтерді деформациялау және шегендеуіш сапты оқшаулау әдісі бойынша пакерлер механикалық және гидравликалық болып ажыратылады. Механикалық пакерлерге – тығыздағыш элементіне құбырдың салмағы әсер ететін кезде деформацияға ұшырайтын барлық пакерлер жатады. Осы пакерлердің артықшылығына – конструкциясының қараайымдылығы және жұмыс жасаудағы жоғарғы сенімділігі жатады, кемшідлігі – құбыр салмағымен оларды міндетті түрде жүктеп отыру қажет, ал мұны іске асыру үлкен емес тереңдіктерде мүмкінге соқпайды.
Гидравликалық пакерлерге – резеңкелі элементтері жоғарғы және төменгі бөлігінде қысымның түсуі есебінен деформацияланып, құбырды оқшаулайтын пакерлердің барлығы жатқызылады. Пакердің осы түрінің басты артықшылығы – 50 МПа және одан да жоғары қысым түсуін қабылдау қабілеттілігінің болуы. Осы пакерлердің кемшілігіне – салыстырмалы түрдегі конструкциясының күрделілігі жатады.
Ұңғымаларға түсіру әдісі бойынша пакерлерді – құбырлар арқылы ұңғымаға түсірілетін және тасталынатын пакерлер деп жіктейді. Бірінші топтағы пакерлер ұңғымаға құбырдың саптары арқылы түсіріледі. Екінші топтың пакерлері – тартальды арқанға бекітілген жүк штангісі арқылы ұңғымаға итере отырып тасталынады.
Пакерлердің қабылдап, сенімді оқшаулауды қамтамасыз ете алатын қысым түсіру мәндеріне байланысты олар екі түрге ажыратылады: 30 МПа мәндеріне дейінгі қысымды қабылдайтын – яғни орташа қысымдағы пакерлер, және 30 МПа мәндерінен жоғарғы қысымды қабылдайиын – жоғарғы қысымдағы пакерлер.
1. Захарчук З.И., Масич В.И. Пакеры и якори.- М.: Гостоптехиздат, 1961ж. 78б.
2. Бухаленко Е.И., Бухаленко В.Е. Оборудование и инструмент для ремонта скважин.-М.: Недра, 1991ж. 335б.
3. Бухаленко Е. И., Абдуллаев Ю. Г. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. М., Недра, 1974 ж.
4. Бойко В.С. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. - М.: Недра, 1990 г.
5. Муравьев В. М. Спутник нефтяника. М., Недра, 1977 ж.
6. Справочная книга по добыче нефти. Под ред. проф. Ш. К. Гиматудинова. М., Недра, 1974 ж.
7. Техника и технология добычи нефти и газа/И. М. Муравьев, М. Н. Базлов, А. И. Жуков и др. М., Недра, 1971 ж.
8. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти. Под ред. Ш.К. Гиматудинова. - М: Недра, 1983ж., – 455 б.
9. ЧичеровЛ.Г. Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования М., Недра, 1987 ж., 280 б.
10. Сулейманов М.М. и др. Охрана труда в нефтяной промышленности. М., Недра, 1980 ж, 392 б.
11. В.С. Медведева “Охрана труда и противопожарная защита в химической промышленности”, Ленинград: “Химия”, 1989 ж.
12. Малышев Ю. М. , “Экономика, организация и планирование”, М., 1990 ж.
13. Интернет ресурс: http://www.ngfr.ru/ngd.html?neft13.
14. http://www.neftrus.com/gazlift.html мұнай газ интернет ресурсы.
15. Свободная энциклопедия: http://ru.wikipedia.org/.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 63 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1300 теңге




КІРІСПЕ

Пакерлерді ұңғымаларда орнату әдісіне, тығыздағыш элементті
деформациялау тәсіліне, пакер қабылдайтын қысымның төмендеуіне, пакерді
ұңғымаларға түсіру әдістеріне байланысты пакерлер конструкциясын келесі
топтарға ажыратуға болады: Ұңғымаларда орнату әдісі бойынша пакерлер
тіректері бар соймалы пакерлер және тіректері жоқ немесе ілінбелі деп
аталатын соймалы пакерлер болып бөлінеді.
Тіректері бар соймалы пакерлердің ерекшелігі сол – пакер мен сойма
арасындағы ұзындықта құбырлардан тұратын құйыршықты тіректер қажет етіледі.
Осы түрдегі пакерлердің артықшылығына – конструкциясының қарапайымдылығы
мен сенімділігі жатады, ал кемшілігіне – құйыршықты дайындауға қатысты
қосымша құбырлардың қажет етілуі жатады. Әрі пакер астында құмды
жинақтамалар түзілетін болса, құйыршық пакерлер ұңғымада тұрып қалуы
мүмкін.
Тіректері жоқ соймалы пакерлердің ерекшелігі сол – олар ұңғымалардың
тереңдігіне қарамастан және құйыршықсыз шегендеуіш саптың кез келген
орындарында орнатыла береді. Осы пакерлер үшін құмды жинақтамалар да әсер
етпейді.
Тығыздағыш элементтерді деформациялау және шегендеуіш сапты оқшаулау
әдісі бойынша пакерлер механикалық және гидравликалық болып ажыратылады.
Механикалық пакерлерге – тығыздағыш элементіне құбырдың салмағы әсер ететін
кезде деформацияға ұшырайтын барлық пакерлер жатады. Осы пакерлердің
артықшылығына – конструкциясының қараайымдылығы және жұмыс жасаудағы
жоғарғы сенімділігі жатады, кемшідлігі – құбыр салмағымен оларды міндетті
түрде жүктеп отыру қажет, ал мұны іске асыру үлкен емес тереңдіктерде
мүмкінге соқпайды.
Гидравликалық пакерлерге – резеңкелі элементтері жоғарғы және төменгі
бөлігінде қысымның түсуі есебінен деформацияланып, құбырды оқшаулайтын
пакерлердің барлығы жатқызылады. Пакердің осы түрінің басты артықшылығы –
50 МПа және одан да жоғары қысым түсуін қабылдау қабілеттілігінің болуы.
Осы пакерлердің кемшілігіне – салыстырмалы түрдегі конструкциясының
күрделілігі жатады.
Ұңғымаларға түсіру әдісі бойынша пакерлерді – құбырлар арқылы ұңғымаға
түсірілетін және тасталынатын пакерлер деп жіктейді. Бірінші топтағы
пакерлер ұңғымаға құбырдың саптары арқылы түсіріледі. Екінші топтың
пакерлері – тартальды арқанға бекітілген жүк штангісі арқылы ұңғымаға итере
отырып тасталынады.
Пакерлердің қабылдап, сенімді оқшаулауды қамтамасыз ете алатын қысым
түсіру мәндеріне байланысты олар екі түрге ажыратылады: 30 МПа

мәндеріне дейінгі қысымды қабылдайтын – яғни орташа қысымдағы пакерлер,
және 30 МПа мәндерінен жоғарғы қысымды қабылдайиын – жоғарғы қысымдағы
пакерлер.
Қандай да бір пакер түрін таңдау – оны қандай мақсатта қолдануына
тікелей байланысты болады, мәселен, қаяртысты гидроүзу немесе ұңғымаларды
эксплуатациялау және т.с.с. Сонымен бірге, ұңғыманың нақты жағдайына да –
яғни қисықтығына, түсірілім тереңдігіне және күтілетін қысымға байланысты
болмақ.

1 Техникалық бөлім

1. Ұңғымаларда тізбектерді тығындауға арналған механикалық
пакерлер конструкцияларына шолу

Ұңғымаларда тізбектерді тығындауға арналған механикалық пакерлер
ұңғымаҰ мұнайгаз өндірісі саласында, мұнай мен газ ұңғыларын игеру
мен эксплуатациялау кезінде қолданылуы мүмкін. Механикалық пакерлердің
біркелкі, кезекпе-кезек және көлденең қысқа мен көлденең ұзын болатын
сыртқы бетінде орналасқан қисық қуысты оқпаны бар. Оқпанға тірек тығыз
байланысқан. Оның астында қысқыш тығыздауыш элемент пен конус бар. Конус
оқпанға қатысты осьтік орын ауыстыра алатындай етіп орналастырылған.
Оқпанның үстінде осьтік орын ауыстыра алатын қабілеті бар құрсау
орналасады. Құрсауды айнала біртегіс шлипстар қойылған. Олар серіппе
астында құрсауға қатысты радиалды бағытталған және екіиінді арқалық түрінде
жасалған. Оқпанның астыңғы бөлігінде шеңбер орналасады. Ол құрсауға
қатысты радиалды айнала алатындай етіліп жасалған, бірақ шеңбер құрсаумен
осьтік бағытта берік байланысады. Шеңбердің ішкі жағында тікбұрышты
профильмен жырашық (канавка) жасалған. Құрсаудың сыртқы бетінде, бөлек
сектор түрінде буртиктар жасалады. Шеңбердің ішкі бөлігінде бір ось
бойымен, пакердің осіне перпендикуляр, созу арқылы қондырылған екі
диаметрлік қарама-қарсы бағытталған штифтар орналасқан. Буртиктің алдыңғы
бұрышы 100-қа тең.
Мұнайгаз өндіру саласына мұнай және газ ұңғыларын игеру мен
эксплуатациялау кезінде, изоляциялау бойынша ұңғыларды желілеу процесінде
аудандарды жұту сияқты әртүрлі технологиялық операцияларды жүргізу
барысында, қысым үстінде шегендеуде, қабаттардың гидравликалық жарылысында
және т.б. қолданылуы мүмкін.
Құрамында Г-тәрізді қисықты шток, қысқа және ұзын бөлігі бар, штокпен
тығыз байланысқан корпус, штокта орнатылған тығыздауыш элемент пен конус,
хвостовиктерімен плашкалар, штоктың Г-тәрізді қисығында орналасқан штифт,
серіппе асты центратры, штокқа қатысты концентрлі орналасқан және онымен
төменгі бүйір арқылы тығыз байланысқан баспалдақты төлке, плашкалардың
хвостовиктері төменгі төлкеде ойып алынған цилиндрлік бөлікке ие және ол
төлке мен шток арасына орналастырылған, сонымен қатар хвостовиктің ұзындығы
оның цилиндрлік құрушысы бойынша Г-тәрізді қисықтың қысқа бөлігінен ұзын
және Г-тәрізді қисықтың ұзын бөлігінен қысқа пакері танымал.
Танымал техникалық шешімнің кемшілігі құрылысының қиындығы, үлкен
металкөлемділігі және көлбеу бағытталған құбырларда (сорапты-компрессорлы
құбырлар) пакерді шешу кезінде құрылғыны босату нәтижесінде пайда болатын
авариялар. (Пакерді шешу кезінде оны якорьдан түсіру керек, ол үшін
құралдың солға қарай бұрылысы болады).
Құрамында сыртқы бетінде біртегіс орналасқан кезекпе-кезек көлденең
қысқа және көлденең ұзын аудандары бар шеңберлі қисық қуысты оқпан,
оқпанмен берік байланысқан тірек, оның астында орналасқан оқпанға қатысты
осьтік орын ауыстыра алатын мүмкіндігі бар тығыздауыш элемент пен конус,
радиальды-осьтік орын ауыстыра алатын ішкі жағындағы дөңесі бар оқпанда
орналасқан құрсау, оқпанның шеңберлі қисық қуысында орналасқан және
құрсауды біркелкі айналған шлипстар, олар құрсауға қатысты радиалды
бағытта серіппе астыландырылған (подпружиненные), сонымен қатар пакер
конуста орнатылған жұдырықшалармен жабдықталған, көлденең жазықтық
төңірегіндегі қисық қуыстың қысқа аудандарында бір бірінен арақашықтығы
шлипстың енінен аз емес болып орналасқан.
Танымал техникалық шешімнің кемшілігі оның жұмысындағы сенімсіздікте.
Пакерлеу кезінде осьтік орын ауыстыру арқылы оқпанның шлипстармен бірге өз
осі бойынан айналуы болады. Пакердің жұмыстық қалыпта ұзақ тұруы
нәтижесінде шлипстар әрқашан сыналанып қалып отырады. Бұрау кезінде олар
олқылыққа ұшырайды. Осыдан пакер тізбекте сыналанып, авариялық ситуация
туындайды. Одан басқа, шығыңқы жері бар құрсауға жүріс бергенде оның
соңында сыналану қаупін тудыратын оқпанда ауытқуы пайда болады. Пакердің
ұзақ жұмыс жасауы кезінде және оның дұрыс жиналмауы нәтижесінде оқпандағы
белгілеп алушы тетік істен шығады. Оның радиалды бұралуы болып, пакердің
жұмыстық қалыпқа түсуі кезінде шлипстар жұдырықшалардың астына түсіп
қалады. Осыдан олар өздерінің жұмыстық қалыптарын сақтамайды. Қайта
пакерлеу мүмкін емес болады. Оның үстіне жұдырықшаларды дайындау дәлдікті
қажет етуімен, конустың радиалды жүрістен нақты белгілеуді талап етуімен
қиынға түседі.
Казіргі кездегі қолданыстағы пакерлердің техникалық нәтижесі болып
пакердің жұмыс істеу сенімділігінің құрсаудың ауытқуын алдын алуы, құрсау
мен шлипстардың радиалды бұралу және соңғылардың сыналануының алдын алуы
есебінен жоғарылауы саналады.
Механикалық пакер, құрамында сыртқы бетінде біртегіс орналасқан
кезекпе-кезек көлденең қысқа және көлденең ұзын аудандары бар шеңберлі
қисық қуысты оқпан, оқпанмен берік байланысқан тірек, оның астында
орналасқан оқпанға қатысты осьтік орын ауыстыра алатын мүмкіндігі бар
тығыздауыш элемент пен конус, оқпанда орналасқан осьтік орын ауыстыра
алатын құрсау, құрсауда орнатылған, қисық қуыста орналасқан бағыттауыш
штифт, құрсаудыды айнала біртегіс серіппе астында құрсауға қатысты радиалды
бағытта шлипстар қойылған және олар екіиінді арқалық түрінде жасалған,
өнертабысқа сәйкес құрсаудың астыңғы бөлігінде қосымша шеңбер орналасып,
ол құрсауға қатысты радиалды айнала алатындай етіліп жасалған, бірақ шеңбер
құрсаумен осьтік бағытта берік байланысады, шеңбердің ішкі жағында
тікбұрышты профильмен жырашық (канавка) жасалған,ал құрсаудың сыртқы
бетінде, бөлек сектор түрінде буртиктар жасалады, сонымен қатар шеңбердің
ішкі бөлігінде бір ось бойымен, пакердің осіне перпендикуляр, қатты
созу арқылы қондырылған диаметрлік қарама-қарсы бағытталған штифтар
орналасқан, қисық қуыстың көлденең ұзын және көлденең қысқа бөліктері
оқпанға қатысты екіжақты симметриялы жасалған,ал буртиктің алдыңғы бұрышы
100-қа тең. 1.1-суретте ПВМ ТУ 3666-037-70587573-09 механикалық пакері
көрсетілген.
ПВМ механикалық пакері бұрғылау және де сорғы-компрессорлық
құбырларының бағандарын тығыздау үшін пайдаланылады. Пайдалану шарттары
ГОСТ 16350-80 сәйкес – бұл қолайлы климаттық аймақ. ГОСТ 15150-69 бойынша
орналасу санаты – 5. Пакерді пайдалану кезіндегі жұмыс ортасының рұқсат
етілген қышқылдығы - pH7.

1.1-сурет. ПВМ ТУ 3666-037-70587573-09 механикалық пакерлері
Пакердің жұмысы келесід ей жүргізіледі: Құбырлар бағанымен ұңғымаға
пакер түсіріледі. Ұңғыға қатысты түсіру барысында шеткі төменгі орында
фиксатор шлипсұстағышты ұстап қалады. Сағат тілі бойынша бұру кезінде
фиксатор бағанда саңылаудың ұзын кесігі бойынша жылжиды да, шлипсұстағышты
босатады. Шлипстер бағанды түсіру кезінде серіппенің әсерімен ұңғыма
қабырғасына жабысып, осы жағдайда ұсталынып тұрады, ал конус оларды
отырғызғыш құбырда ұстап қалады. Құбыр бағандарының салмағынан шығатын күш
тіреуіш арқылы манжеттерге өтеді, олар, өз кезегінде, ПВМ пакерін нығыздай
отырып деформацияланады. Құбырлар бағанасын тарту кезінде манжеттер кейін
өздерінің бастапқы нысандарына қайтып оралады, конус шлипстерді босатады,
ал ПВМ пакері орнатылған жерінен алынады.

1.2 Қабатты гидравликалық жаруға арналған пакерлер

Мұндай пакерлердің мақсаты – ұңғыманың соймалы аумағын оқшаулау
(герметизация) және қабатты гидравликалық жару кезінде пакер астынғы
бөлікте сұйықтықтың жоғарғы қысымын жасау кезіндегі ұңғы зақымдалуының
алдын алу үшін пакер мен ұңғыманың басы арасында орналасқан шегендеуіш
саптың ұңғысынан оны бөліп алу болып табылады.
ҚР және шетелдерде шегендеуіш сапты оқшаулау үшін әр алуан түрдегі
пакерлер қолданылады, олар екі топқа жіктеледі: оның бірінші тобына –
құйыршықты тіректер жағдайында соймалы пакерлерде орнатылған құбыр сабының
салмағы есебінен тығыздағыш элементтерді деформациялау кезінде жүзеге
асырылады.
Төменде тіректері бар соймалы пакерлердің бірнеше конструкциясының
сипаттамалары келтіріледі. ПМ типіндегі штангісіз сорғы бойынша ОКБ пакері
(1.2- суретке сәйкес)көрсетілген.

1.2-сурет. ПМ типіндегі штангісіз сорғы бойынша ОКБ пакері
Жоғарыда сипатталған тіректері бар пакерлерге қарағанда, тірексіз
соймалы немесе шлипсілі типтегі пакерлер – құбырша кеңістігін оқшаулау
үшін құйыршықты тіректі қажет етпейді. Шлипсілі пакерлер ұңғымалардың кез
келген тереңдігінде орнатыла береді. Штангісіз сорғы ьойынша ОКБ- ның ПШ
конструкциялы шлипсілі пакерлері көрсетілген.
Қосуға арналған бұрғылы құбырдың сол жақ бұрандасы , ал төменгісі –
басқа штокты бекітетін сорғылы компрессорлы құбырдың бұрандасы болып
табылады. Басқа тіректік сақина бекітілген. Сондай – ақ, штокқа өлшемдері
бойынша бірдей резеңкелі тығыздағыш манжеттер, аралық сақина, әрі сақинаға
бекітілген конус кидіріледі. Тіректік және аралық сақиналар, сонымен қатар,
конустың сақиналары – дюралюминииден дайындалады. Штокқа құйыршық
жалғанады. Ал құйыршықта үш шлипсіден тұратын, әрі бір біріне қатысты 120o
бұрышта орналасқан шлипсілі механизм, сондай-ақ, фонардың жоғарғы
төлкесімен шлипсті жалғайтын үш жетек, әрі фонардың үш серіппесі және
құлыпты муфта бекітіледі. Шлипстің ішкі беті – конустың бұрышына тең
бұрышта орындалған. Шлипстердің сыртқы беті тісті көрініске ие. Фонардың
жетегі мен серіппесі – жоғарғы төлкеге және құлыпты муфтаға
жабыстырғыштардың көмегімен жапсырылады. Шлипсілі механизмді ең төменгі
жағдайда ұстап тұру үшін ұңғымаға пакерді түсіру кезінде штокқа екі штифт
қондырылады, олар құлыптық муфтаның сәйкесінше кесінділеріне енеді.
Пакер якормен бірге сорғылы компрессорлы немесе бұрғылы құбырлардың
саптары арқылы ұңғымаға түсіріледі. Осындай жағдайда қандай да бір
құбырларды таңдау – қаяртыстың гидрожару жүргізудің нақты шарттарына және
ең алдымен сұйықтықтың максималды күтілетін шығындалуына байланысты болмақ.
Берілген тереңдікке пакер жеткізілгеннен кейін, құбырлар саптарын 0.3-0.5 м
көтереді. Фонар серіппесінің шегендеуіш сап қабырғасына қатысты үйкеліс
күшінің нәтижесінде, фонар шлипспен бірге өз орнында қала береді де, ал
пакердің құйыршығы көтеріле түседі. Фонардың қозғалмауының себебі – еркін
күйдегі серіппелі фонардың диаметрі шегендеуіш саптың максималды ішкі
диаметрінен үлкенірек болады.
Мәселен, ПШ пакері үшін шегендеуіш сабы кезіндегі фонар диаметрі
175мм, ал құбыр кезінде – оның өлшемі 230 мм тең.
Пакерлер салмағын төмендету және ұңғымалардағы жөндеу жұмыстарын жеңілдету
мақсатында Штангісіз сорғы ьойынша ОКБ – жеңіл бұрғылы материалдан
пакерлерді жасауға қатысты конструкторлық және зерттеу жұмыстарын жүргізді.
Осы мақсатты Д-16 маркасындағы дюралюминий қанағаттандырды.
Д-16 материалының жоғарғы механикалық беріктілігін анықтау үшін
келесі зерттеулер жүргізілді: сорғылы компрессорлы құбырда бұрандасы бар Д-
16 (212) дюралюминийден жасалған, әрі термиялық өңделген ауыстырғыш 85.5
т жүктеме кезінде үзілуге қатысты сынақтан өткізілді, осындай жағдайларда
ауыстырғыш денесінде немесе бұрандада зақымдану мен бұзылулар байқалмады.
Ал дәл осы жағдайда (85.5 т жүктеме, 2 12 кезінде) қарапайым сорғылы
компрессорлы құбырды жүктегенде, құбыр денесінде 75 кгмм2 тең келетін
кернеулер пайда болды, бұл жайт Е маркасындағы болаттар үшін үзілуге
қатысты уақытша кедергіге сәйкес келетіндігін аңғартады.
Материалдарға қатысты жан жақты зерттеулер жүргізілгеннен кейін
6 шегендеуіш сапқа сәйкес келетін шлипсілі пакер дайындалды. Пакерді
стендтік сынаудың нәтижесі – үлкен жүктемелер мен қысымдар кезінде осы
таңдалған материалдың толық жарамдылығын анықтады. 6 шегендеуіш сап
бойынша дюралюминилік пакердің салмағы – қарапайым ПШ 64 типтегі пакерлер
салмағынан 3есе төмен болады екен.
Штангісіз сорғы бойынша ОКБ жасаған, қабатты гидрожару арналған
қысымы 30МПа дейінгі пакерлердің техникалық сипаттамасы 1 – кестеде
берілген.

1.1-кесте - Пакерлердің техникалық сипаттамасы

Техникалық мәліметтер Пакердің түрлері
ПМ6 ПМ8 ОПМ6
Шегендеуіш саптың диаметрі, 6 58 8 58 6 58; 8 5*
дюйм
Пакердің диаметрі (ең үлкен),144 192 140, 187
мм
Шегендеуіш сапта қолданылатын148-154 197-203 146-154; 194-203
пакердің ішкі диаметрі,мм
Тығыздағыш резеңкелі 10 10 10-12; 12-18
манжеттерді сығудың өстік
күші, т
Пакердің минималды өту 54 68 48, 56
қимасы,мм
Пакердің салмағы,кг 59, 57
Пакердің ұзындығы, мм 1522, 1760 1710, 1995 1985, 2500
Пакерді түсіру алдында 146 194 143, 190
ұңғымаларды шаблондауға
арналған шаблон диаметрі, мм

1.3 Жоғары қысымды пакерлер

1.3.1 50 МПа қысымдағы пакерлер

Қабатты гидрожару тәжірибесінде-сұйықтықтың жоғарғы қысымда өтетін
жағдайлары кездеседі. Бұл жайт-ұңғымалар қабылдағышының төменгі
коэффициентерінен, жоғарғы тұтқылыққа ие сұйықтарды қолданумен немесе суды
тартудың жоғарғы қарқындылығымен түсіндіріледі.
Гидрожару сұйықтардың қысымының жоғарлауы конструкторлық ұйымдар мен ғылыми
зерттеу иеституттарының алдына – сорғылы агрегаттарды жасауға,
эксплуатациялау талаптарына қатысты мәселелер қойылды.
Осы талаптардың нәтижесінде штангісіз сорғы бойынша арнайы конструкторлық
бюросы 50МПа қысымға дейінгі қаяртысты гидрожару соймалы қондырғыларының
жаңа бірнеше конструкциясын жасады.
Біз қарастыратын бірінші конструкция – бұл ПШ-50 (1.3-суретке сәйкес)
типіндегі шлипсілі пакер болып табылады. Пакер бұрандалары бар бастан
тұрады: оның жоғарғы бөлігі – ЯПГ типіндегі якорлерді қосатын сол жақ
бұрғылы құбырлармен бекітілген, ал төменгі бөлігінде – штокты қосуға
арналған сорғылы компрессорлы құбырлар орналасады.
1.3-сурет. ПШ-50 типіндегі шлипсілі пакер

Бастың сырқы бұрандасында – тірек сақиналары бекітіледі. Штокқа шекті
манжеті бар – шектегіштер, тығыздағыш манжеттер, конус және шлипсілі
фонадың өзектері орнатылған.
Тірек сақиналары – ұңғымадағы пакерлер тұрып қалған жағдайда бұрғылау
жұмыстарын жүргізу мақсатында дюралюминий материалынан дайындалады. 30МПа
қысымдағы шлипсілі пакерлерден осы аталған пакерлердің айырмашылығы, ПШ-50
ұйымдар менкер конструкциясына – шектегіш өзектер енгізіліп, фонар құрылымы
өзгертілген. Шектегіш құрылғы – металдық шектегіштен және оған кидірілген
резеңкелі манжеттерден тұрады. Бұл құрылғылар конструкцияға – гидрожару
сұйықтығының қысымынан пайда болатын тығыздағыш манжеттің төменгі бөліктегі
резеңкесінің шегендеуіш сап қабырғасы мен пакердің металдық бөлшектерінің
арасындағы саңылауларында бітеліп қалуының алдын алу мақсатында ендірілген.
Сызулардан көрініп тұрғандай, шектегіштің жоғарғы ұшы сақиналық кеңістікте
енгізілген күйде орналасқан. Шектегіштің шеттері мен пакер басының арасында
саңылаулар боады. Гидрожару сұйықтықтың жоғарғы қысымы әсер ету кезінде
тығыздағыш манжет қозғалады, соның нәтижесінде шектегіш манжеттер сығылып,
саңылауларға бітеле түседі.
Шектелген манжеттің сығылған күйі шегендеуіш саптардың қабырғалары мен
пакер бөлшектері арасындағы сақиналы саңылауларды бекітіп, тығыздағыш
манжет резеңкесінің осы саңылауға бітелуіне жол бермейді.
50МПа қысымдағы пакерлердің тағы бір ерекшелігі – бұл фонар
конструкциясының өзгеруі болып табылады.
ПШ типіндегі шлипсілі пакерлерді қолдану барысында – фонарлардың жазық
серіппесінің сыну жағдайлары орын алған болатын, нәтижесінде қондырғыларды
жер бетіне көтеру кезінде біршама қиындықтар туындайтын еді. Жаңа фонар
конструкциясы бұл жабық типті болды, әрі қиындықтар туындауын жоққа
шығарды. Осылайша пакердің өлшемдері де, салмағы да кішірейді.

1.3.2 70МПа қысымдағы тірексіз пакерлер

Қабатты гидрожарудың жүзеге асыру кезінде сұйықтық қысымын одан ары
жоғарлату – терең және аса терең ұңғымаларда , сонымен бірге қабылдағыштығы
өте төмен ұңғымаларда орын алады. Осының нәтижесінде қысымы 50МПа
мәндерінен жоғары кездегі соймалы қондырғыларжасауға әкеп соқты.
Осы талаптардың нәтижесінде штангісіз сорғы бойынша арнайы конструкторлық
бюросы 70МПа қысымға дейінгі қабатты гидрожару соймалы қондырғыларының жаңа
шлипсілі конструкциясын жасады.
Көбінесе мұндай типтегі пакерлер шлипсілі пакерлердің алдын жасалған
констукциясын негізге ала отырып жасалды.

1.4 Сорапты компрессорлы құбырлар тізбегін тығыздауға арналған ПВМ
типіндегі пакерлер

Ұңғы түбінде жүргізілтін операциялар кезінде шегендеу
тізбектерінің ішіндегі сорапты компрессорлық құбырлар тізбегін
тығыздауға арналған.
Қолданылу аясы: мұнай, газ, газконденсатты ұңғыларды меңгеру мен
эксплуатациялау, қабаттың гидравликалық жарылысы, отырғызылған
тізбектің герметикалық еместігін табу, ағынды сораптармен жұмыс,
жөндеу-изоляциялау жұмыстары, пакердің астынан және үстінен артық қысым
тудыруды қажет ететін басқа да жөндеу-профилактикалық жұмыстар және
технологиялық операциялар жүргізу.

1.4-сурет. ПВМ-2-118-50 механикалық пакері

Механикалық пакер қисық қуысты 2 сыртқы бетінде біртегіс орналасқан,
кезекпе кезек болып келетін, оқпанның 1 осіне қатысты екіжақты симметриялы,
екі көлденең ұзын 4 және екі көлденең қысқа 3 бөліктерден тұрады. Астында
тығыздауыш қысқыш элемент 6 пен конус 7 орналасқан тірек 5 оқпанмен 1 тығыз
байланысқан. Конус 7 оқпанға 1 қатысты осьтік орын ауыстыра алатындай
етіліп жасалған. Оқпанда 1 осьтік орын ауыстыра алатын құрсау 8 бар.
Құрсаудың үстінде 8 оны айнала біртегіс шлипстар 9 орналасқан. Олар
құрсауға 8 қатысты радиалды бағытта серіппемен 10 қысылған және ортаңғы
бөлігінде тежегіштермен 11 ұсталынып тұрады. Шлипстардың 9 төменгі бөлігі
кіруші бағыттауыш жұдырықшалары 12 түрінде жасалған. Шеңбер 13 алмалы-
салмалы болып жасалынып құрсаудың 8 төменгі бөлігіне құрсауға қатысты
радиалды айнала алатындай, бірақ онымен осьтік бағытта тығыз байланысқан
болып орналасқан. Шеңбердің 13 ішкі бетінде тікбұрышты профильдің жырашығы
14 жасалған, ал құрсаудың 8 сыртқы бетінде бөлек сектор түрінде тікбұрышты
профильдің буртиктары 15 жасалған. Буртиктар 15 жырашықтармен 14 жылжу
жұбын құрайды және жырашықтың 14 шламнан тазаруында роль атқарады.
Шеңбердің 13 ішкі бөлігінде бір ось бойымен, пакердің осіне перпендикуляр,
созумен отырғызылған, екі диаметрлі қарама-қарсы бағытта штифтар 16
орналасқан.
Штифтардың 16 ұзын 4 учаскеден қысқаға 3 және керісінше ауысуына оқпанда
еңкейтілген 17 және 18 учаскелер жасалған. Шеңбердің 13 төлкесінде кіруші
бағыттауыш жұдырықшаларын 12 белгілеу үшін қуыс жасалған. Буртиктардың 15
алдыңғы бұрышы 10o-қа тең.
Механикалық пакердің жұмыс істеу принципі: Жұмыс алдында пакер тік
қалыпта болады (1.5-суретке сәйкес), сонымен қатар диаметральды қарама-
қарсы бағытталған штифтар 16 құрсаудың 8 салмағы есебінен l'I және l'2
(1.6-суретке сәйкес) нүктелеріне сәйкес алғашқы қалыпта болады.
Пакерді ұңғыға сорапты-компрессорлы құбырлар тізбегімен түсіреді.
Тізбек басында кіруші бағыттауыш жұдырықшалары 12, өзерінің құрсаудағы 8
қуыста 19 белгіленген төменгі бөліктерімен және үйкеліс күші әсерінен
тізбекпен байланыста болып, диаметрлік қарама-қарсы бағытталған штифтарды
16 екіжақты симметриялы еңкеймелермен сырғуды мәжбүрлей отырып, пакерге
қатысты құрсауды 8 жоғары әкетеді, одан кейін қисық қуыстың 2 көлденең
қысқа учаскелері 2'1 және 2'2 транспорттық қалпына келеді. 1'1 және 1'2
нүктелерінен 2'1 және 2'2 нүктелеріне өту кезінде құрсау 8 мен пакер
оқпанынының осіне 1 қатысты радиалды бұралуды шеңбер 13 буртиктардан 15
жырашыққа 14 өту арқылы жүзеге асырады. (Құрсау 8 радиалды бағытта
қозғалыссыз болады). Ары қарай пакерлау зонасына түсіруде тізбек
қабырғасымен шлипстардың 9 кіруші бағытталған жұдырықшалары 12 байланыста
болады, ал тістері бар, пакер оқпанына 8 қысылған жоғарғы бөлік,
шлипстардың 9 тістерінің байланысы мен тозуын болдырмайтын тізбек
қабырғасымен кепілді саңылау құрады. Пакерлеу берілген тереңдікке жеткен
кезде құрылғыны 0,3– 0,5м-ге көтереді. Бұл кезде диаметрлік қарама-қарсы
бағытталған штифтар 16 екіжақты симметриялы көлденең қысқа учаскелер мен
қисық қуыстың еңкейтілген учаскелерінің 17 қозғалысы есебінен шлипстарымен
9 құрсау 8 3'1 және 3'2 нүктелеріне пакердің оқпанының 1 осі бойымен төмен
орын ауыстырады. Бағыттауыш жұдырықшалардың 12 ұңғы қабырғасына үйкелу күші
есебінен құрсау 8 қозғасыссыз қалады, ал радиалды қозғалысты шеңбер 13
буртиктармен 15 жырашық 14 бойынша өтіп жасайды. Оған қоса буртиктар 14 10o-
қа тең жасалған алдыңғы бұрышы есебінен, жырашық 14 бойынша өту кезінде оны
бөлшектерді сыналауыда мүмкін жиналған шламнан тазалайды.
Одан кейін тізбектің төмен қарай жүрісін жалғастырады. Бұл кезде
диаметрлік қарама-қарсы бағытталған штифтылар 16 3'1 және 3'2 нүктелерінен
екіжақты симметриялы оқпанның осіне қатысты еңкейтіліп 18 орын ауыстырады,
кейін қисық қуыстың 2 көлденең ұзын 4 учаскелерінен 4'1 және 4'2 (жұмыстық
қалып) нүктелеріне қарай, радиалды орын ауыстыруды шеңбер 13 өзіне алады.
Шлипстар 9 центрден ұңғының қабырғасына конуспен 7 байланысқа түсіп
жылжиды. Және пакердің жұмыстық қалыпқа түсуін орнату үшін тізбек
қабырғасына қысылады. Кіруші бағытталған жұдырықшалардың 12 төменгі бөлігі
құрсаудың 8 ойығына 19 енеді. Тістері бар шлипстардың 9 жоғарғы бөлігі
тізбек құбырларымен ілініседі. Пакерге құрылғының

1.5-сурет. Механикалық пакердің жұмыс алдандағы қалпы
салмағынан тіреу 5 және конус 7 арқылы берілген күш тығыздауыш қысқыш
элементке 6 беріледі. Ол деформацияланып құбыр мен ұңғы арасындағы
кеңістікті саңылаусыздандырады. Құрылғының ұңғы оқпанымен жоғары немесе
төмен жылжуы үшін оның жоғары жүрісін тудырады. Диаметрлік қарама-қарсы
бағытталған штифтылар 16 қисық қуыстың көлденең ұзын 4 учаскелері мен
еңкейтілген учаскелері 17 арқылы төмен 1'2 және 1'1 нүктелеріне жылжиды.
Шеңбер 13 радиалды бұралыс жасайды. Тығыздауыш қысқыш элемент 6 өзінің
пішініне қайта келеді, конус 7 шлипстарды 9 босатады және пакер қондырылған
жерінен түсіріледі. Бұл пакерді жоғары төмен жылжытуға мүмкіндік береді.
Механикалық пакерлерді қолдану пакердің жұмыс сенімділігін құрсаудың
ауытқуын болдырмаудың, құрсаудың шлипстармен бірге радиалды бұралуы және
олардың сыналануының алдын-ала отырып өзімен бірге көптеген материалдық
шығындарды алып келетін авариялық ситуацияларды болдырмаудың есебінен
көбейтуге мүмкіндік береді.
Механикалық пакер, құрамында сыртқы бетінде біртегіс орналасқан
кезекпе-кезек көлденең қысқа және көлденең ұзын аудандары бар шеңберлі
қисық қуысты оқпан, оқпанмен қатты байланысқан тірек, оның астында
орналасқан оқпанға қатысты осьтік орын ауыстыра алатын мүмкіндігі бар
тығыздауыш элемент пен конус, оқпанда орналасқан осьтік орын ауыстыра
алатын құрсау, құрсауда орнатылған, қисық қуыста орналасқан бағыттауыш
штифт, құрсауды айнала біртегіс серіппе астында құрсауға қатысты радиалды
бағытта шлипстар қойылған және олар екіиінді арқалық түрінде жасалған,
қосымша шеңбер орналасқандығымен ерекшеленеді, ол құрсауға қатысты
радиалды айнала алатындай етіліп жасалған, бірақ шеңбер құрсаумен осьтік
бағытта берік байланысады, шеңбердің ішкі жағында тікбұрышты профильмен
жырашық (канавка) жасалған,ал оқпанның сыртқы бетінде, бөлек сектор
түрінде буртиктар жасалады, сонымен қатар шеңбердің ішкі бөлігінде бір
ось бойымен, пакердің осіне перпендикуляр, қатты созу арқылы қондырылған
диаметрлі қарама-қарсы бағытталған штифтар орналасқан, қисық қуыстың
көлденең ұзын және көлденең қысқа бөліктері оқпанға қатысты екіжақты
симметриялы жасалған, ал буртиктің алдыңғы бұрышы 100-қа тең.
Ұңғы ішіне отырғызылған тізбектің ойыс бөлігіне әсеріне
жүргізілген операция кезіндегі сорапты компрессорлы құбырлар
тізбегін нығыздау үшін арналған.
Қолданылу аясы: Мұнай, газ, газконденсатты ұңғыларды меңгеру мен
эксплуатациялау, қабаттың гидравликалық жарылысы, отырғызылған тізбектің
герметикалық еместігін табу, ағынды сораптармен жұмыс, жөндеу-изоляциялау
жұмыстары, пакердің астынан және үстінен артық қысым тудыруды қажет ететін
басқа да жөндеу-профилактикалық жұмыстар және технологиялық операциялар
жүргізу.

1.6-сурет. Диаметральды қарама-қарсы бағытталған штифтар

2 Есептеу бөлімі

2.1 Жобаланған пакердің негізгі параметрін есептеу

ПВМ-2-11850, ПВМ-2-12250, ПВМ-2-13650, ПВМ-2-4050  механикалық
пакерларын есептеуге бастапқы берілгендері:
 
 2.1-кесте – ПВМ пакерлерінің техникалық сипаттамалары

Параметрлер ПВМ-2 ПВМ -2 ПВМ -2 ПВМ -2
- 11850 -12250 -13650 - 14050
Пакердің қабылдайтын

максималды қысым айырымы, МПа 50 50 50 50
Максимальды осьтік күшею, кН
Пакердың отырғызылуы 150 150 150 150
Пакерадың босатылуы 80 80 80 80
Реагенттік жұмыстық ортасы су,сазбалшықты ерітініді, тех.реагент
Жұмыстық ортаның температурасы,

ºС жоғары емес 100 100 100 100
Сыртқы диаметр, мм 118 122 136 140
Кіріс-шығыс саңылауының 43 43 54 54
диаметрі, мм
МЕСТ 633-80 бойынша
біріктіретін бұранда НКТ 73 НКТ 73 НКТ 89 НКТ 89
Пакермен аулақтандырылған 140х6,2... 168х11... 146х7... 168х7...
МЕСТ 632-80 бойынша 7,7 12,1 9,5 10,6
Пайдалану құбырлары, мм 146х9,5...10,7 178х12...15
Үлкен ұзындық, мм 890 890 920 920
Шлипстардың жұмыстық
қалыпқа түсуінің ең үлкен
диаметрі, мм 137 137 159 159
Масса, кг (тарасыз) 29 29,5 36 36,5

2.1.1 Пакерге әсер етуші күштерді есептеу

Ұғңыма оқпанын тығындауды қамтамасыз ететін пакерге әсер етуші ең кіші
өстік күш Q мына формуламен есептелінеді

Q 0,111ΔPF + GF[ (Rс2 – rш2)3-(Rп2 – rш2)3] [(Rс2 – rш2)2+(Rп2 – rш2)],
(2.1)

мұндағы F – тығындаушы элементтің деформацияланған жағдайдағы көлденең
қимасының ауданы, м2;
Rп = Rс kоп – резеңкенің деформацияға дейінгі сыртқы радиусы, мм;
kоп =1,13, диаметрлері 118 бен 122 мм шегендеу тізбектерінің
пакерлері үшін;
kоп =1,09...1,07, диаметрлері 136 мен 140 мм шегендеу тізбектерінің
пакерлері үшін.

Пакердің тығыздағыш элкментінің ең үлкен ұзындығын анықтау

hmax = (Rп2 – rш2) Rс3 [ 0,45 f (Rс2 – rш2)(3Rc2 + 2Rс rш
- rш2 ) ], (2.2)

мұндағы f = үйкеліу коэффициенті (0,2 деп қабылдаймыз).

Пакердің штогының жүрісінің оңтайлы ұзындығын анықтау

S = h ( Kоп2 – 1 ) Rп2 (Kоп2 Rп2 - rш2),
(2.3)

мұндағы h= 0,9 hmax – еркін, жүктелінбеген тығындаушы элементтің
биіктігі, мм
Пакердің плашкалы қысқышына шектік өстік жүктемені анықтау

Qпред ≤ [ σт n tgα (D2 – Dвн2) lпл (Lпл2 + 163 fпл2) 12 ]
(D2 – Dвн2), (2.4)

мұндағы Dвн – шегендеу тізбегінің ішкі диаметрі, м;
lпл – плашканың өстік ұзындығы, м;
Lпл – диаметрлік қимадағы плашка хордасының ұзындығы, м;
fпл – плашка профилінің стреласы, м.

2.2 Пакерлерді механикалық басқаруға есептеу

Қабатты гидрожару кезінде құбыр аралық кеңістікті механикалық пакермен
тығындау және беріктікке есептейміз, сонымен бірге келесі шарттарды зәкірді
қолдану қажеттілігіне қорытынды жасаймыз: ұңғыма тереңдігі L = 1450 м; ҚГЖ
кезіндегі сағадағы қысым Ру = 48МПа. Шегендеу тізбегінің сыртқы диаметрі
dок =0,118м; сст = 7850кгм3; Ест = 2,1·1011Па. Жару ерітіндісінің
тығыздығы сж= 1000 кгм3. Манжеттің сыртқы диаметрі 0,117м; в= 0,70, б=
150; үйкелу коэффициенті 0,82. Резеңке манжеттің Пуассон коэффициенті м=
0,485, резеңкенің серпімділік модулі Еу = 188·105Па пакерлеудің шыдамдылық
коэффициенті к = 1,25. Пакер плашкаларының саны n = 6; плашка диаметрлері
dпл = 0,030м. СКҚ диаметрі dНКТ =48мм. Алдымен пакерді түсіру үшін СКҚ-ны
көтерудің қажетті ұзындығын анықтаймыз.

а) қажет жүктемені есептеу Q1:

Q1 = q·L·g = 4,4·1450·9,8 = 62524Н,
(2.5)

мұндағы g = 4,4 - 1м СКҚ тізбегінің сламағы, кг.
Пакердің беріктік шарты сақталмағандықтан зәкір орнатуды қажет етеді:
2199742·1,25 62524Н.

ә) зәкірдің ішкі қысымын анықтау Р1:

Р1 = Р + сж· g·L = 48·106 + 1000·9,8·1450 = 7642·104Па;
(2.6)

б) сұйықтың ішкі қысымынан зәкір шлицтеріне радиальді күштер Rя :

Rя = 0,785 ·dпл2 ·Р1· n= 3,14·0,032·7642·104·6 = 1295777Н;
(2.7)

в) зәкірден болатын өстік күшТя :

Тя = Rя·0,82 = 1295777·0,82 = 1062537Н;
(2.8)

г) пакерден болатын өстік күш Тп:

Тп = Q2 t = 14411Н;
(2.9)

е) зәкір мен пакерден болатын өстік күш Т:

Т = Тп + Тя = 14411 + 1062537 = 1076948Н;
(2.10)

ж) пакер астында болатын өстік күш Р2:

Р2 = 507022Н.
(2.11)

Нәтижесінде Т = 1076948Н 633777 = Р2·к – беріктік шарты орындылады.
Пакерді есептеген кезде герметизациялауға қажетті контактті қысымды,
осы қысымды жасайтын өстік күшті, тығыздаушы элементтің оптимальды
биіктігін, пакер штогінің жүру ұзындығын, тығыздаушы элемент кордының
көрсеткіштерін анықтайды.

Шегендеуші құбырлар тізбегі және тығыздаушы элементтер арасындағы
контактті қысым мынаған тең

(2.12)

бұл жерде - контактті қысымдар.
Пакерлерде қолданатын резеңке Пуассон коэффициентіне ие.
контактті қысымын және ұңғы оқпанының герметикалық айырылуын
қамтамасыз ететін Q остік күшін аңықтау үшін келесі теңдеу қолданылады:

(2.13)

,
(2.14)

мұндағы F – тығыздаушы элементтің деформацияланған күйіндегі көлденең
қимасының ауданы; G=5,1 – 1 МПа – резеңке жылжыуының модулі; Rп=69см және
Rс=77см – резеңкенің деформацияға дейінгі және деформациядан кейінгі сыртқы
радиусы; rш=28мм резеңкенің ішкі радиусы; (р=50МПа - пакердегі қысымның
өзгеруі.

Бос күйіндегі пакер элементінің биіктігі оның ауданың деформацияға
дейін және деформациядан кейін тең болуы жағдайынан аңықталуы мүмкін.
Кейбір авторлардың айтуы бойынша бұл жағдай резеңкенің пакермен шегендеуші
құбырлар тізбегінің арасындағы қуысқа ағып кетуінен сақтайды.
Бұл жағдайды ескерсек біздің есептеуіміз тығыздаушы элементтің ең аз
биіктігін береді

(2,15)

мұндағы – элементтің сығылған жағдайдағы биіктігі.
Пакерлерде осындай тығыздауыштардың бірнеше болуы жақсы.
Тығыздаушы элементтің ең үлкен биіктігі пакердің остік қысымының жүктемесі
кезінде өзін-өзі орнықтыру шартынан табуға болады.

(2.16)

мұндағы f – үйкеліс коэффициенті.

Пакердің құрылысында шток жүрісінің ұзындығы алдын-ала жобалану керек,
ол тығыздаушы элементтің сығылуын және тығыздауыштың герметикалығын
қамтамасыз етеді.

Шток жүрісінің үлкеюі тығыздауыш элементтердің зақымдауына әкелу
мүмкін.

Шток жүрісінің оптимальды ұзындығын келесі формула бойынша аңықтауға
болады:

(2.17)

мұндағы h – жүктелмеген, бос тығыздаушы элементтің биіктігі:

(2.18)

Диаметрлері 118 және 122 мм шегендеуші құбырлар тізбегі үшін арналған
пакерлерге kоп=1,13, 136 және 140 мм kоп=1,09-1,07.
Пакерді есептеген кезде плашкалы ұстаудың шегендеуші құбырлар
тізбегінің беріктігіне әсерін тексеру керек.
Плашкалар сақиналы қуысты толығымен жабатын пакерлерде шегендеуші
құбырларға түсетін жүктеме бүкіл периметр бойынша бірқалыпты үлестірілген.
Осы кезде плашкалы ұстағышқа максимальды остік жүктеме мынаған тең:

Q ,
(2.19)

Шегендеуші құбырлар тізбегінің периметрі бойынша плашкалардың
шектелген контакті кезінде олардың арасындағы құбырлар аумақтары бұралуға
жұмыс істейді. Онда:

Q ,
(2.20)

мұндағы (а– шегендеуші құбырлар тізбектер құбырлар материалының ағу
шегі; n - плашка саны; ( - плашка конусының бұрышы; D, d, h – шегендеуші
тізбек құбырының сыртқы және ішкі диаметрі және қабырға қалыңдығы; lпл-
плашка биіктігі; Lпл - плашка хордасының ұзындығы; fпл - плашка қабатының
дөңес аталуы (стрела дуги).
Есептеулер бойынша 118-140 мм диаметрлі шегендеуші құбырлар үшін
беріктік қоры 1,15 ал диаметрі 140 мм-ден жоғары құбырлар үшін 1,52-ге тең
деп алынады. Жанама күш салудың шегі деп алсақ6 есептегенде беріктік
қорын екі есе үлкен деп алады.
Пакер конструкциясын жобалау кезінде шекті жүктемені тығыздаушыны
жасау үшін керекті жүктемемен салыстырылады. Егер QшекQ болса, онда пакер
конструкциясына керекті өзгертулер енгізіледі.
Пакердің тепе-тең кездегі максималды қысымды есептеу

, (2.21)

2.3 Зәкірдің негізгі элементтерін есептеу

Зәкірді тізбекпен байланыстыратын күштердің тепе-теңдік теңдеу
келесідей түрде:
Q = πd2 4pnμ
(2.22)

мұндағы Q - зәкірді жоғары қарай жылжытуға талпынатын күш, кг;
d - өзекше диаметрі, см;
p - қысымның құлауы, МПа;
n - өзекшелер саны;
μ - өзекшелердің шегендеу тізбектермен байланысу
коэффициенті.
Байланысу коэффициентінің өзі өзекшеге қалыпты және жанасу
ағыттарында әсер ететін күш қатынастарының өзі болып табылады:

μ=TN,

мұндағы Т - жанасу күші немесе үйкелу күші; N - қалыпты күш.

Көптеген тәжірибелер нәтисінде келесілер орнатылды, яғни С және D
болаттарынан жасалған шегендеу тізбегінің денесі бар 40Х болатынан жасалған
және RC 48-53 беріктігіне дейін шынықтырылған өзекшелі зәкірдің байланысу
коэффициенті 0,6-дан 1,1 шамасында болады; байланысу коэффициентінің мәні
стендте зәкірдің шынайы үлгісі мен моделі үшін анықталды.
Байланысты коэффициент таралымының соншалықты маңыздылығын бұрандалы
кескіштер мен құбырлардың жанасу беттерінің түрллі жетілу өрістерімен
түсіндіріледі.
Өзекшелі зәкірлерді есептеу үшін μ=0,7 деп қабылдау ұсынылады.
Сенімді зәкірлеу үшін (1) формулаға қор коэффициентін енгізу керек
оны, η = 1,6 етіп қабылдай отырып 1,5+1,7 тең етіп қабылдау ұсынылады, сол
кезде (1) формула мынадай түрге ие болады:

Q = πd2 4p·nμƞ = πd2 4p·0,71,6,

мұндағы зәкір өзекшелерінің саны n=Q 0,44·1 πd2 4p немесе
n=2,95·Q d2р
Бұрандалы кескішті зәкірлер үшін µ=1, η=1,3 (2) формула мынадай түрге
ие болады:
n= 1,55· Q d2р

Енді өзекшелер саны мен 1ЯГ8” гидравликалық зәкірлеріне қатысты
қабылданатын өстік күш шамаларының есебін жүргіземіз.
Бастапқы мәліметтер:
D – шегендеу тізбегінің ішкі диаметрі, D = 118 мм;
d – өзекше диаметрі, d = 35 мм;
p – қысымның құлауы, p = 30МПа;
d1 – штоктың ішкі диаметрі, d1 = 75,0 мм.

Зәкірден пакерге берілетін өстік күштер:

Q = πd2 4- πd2 4р =3,14(11,8 – 7,52)4·50 =68 900кН.

Өзекшелер саны
n = 2,95·Q d2р = 2,95· 68 900 ̸ 3,52 ·300 = 38 дана

3 Арнайы бөлім

3.1 Жобаның бағытын таңдау

3.1.1 ПВМ түріндегі пакерге РФ № 2453679 патентін талдау

Өнертабыс мұнайгаз өндірісі саласына жатқызылады және мұнай және газ
ұңғыларын игеру мен эксплуатациялауда қолданылуы мүмкін. Механикалық пакер,
сыртқы бетінде көлденең ұзын және көлденең қысқа учаскелері бар қисық
қуысты оқпаннан, оқпанмен тығыз байланысқан тіректен, оның астында
орналасқан оқпанға қатысты осьтік орын ауыстыра алатын тығыздауыш элемент,
конус пен төңірегін айнала біркелкі орнатылған тісті шлипстары бар
құрсаудан, құрсауға қатысты радиальды айнала алатын, бірақ құрсаумен осьтік
бағытта берік байланысқан құрсаудың төменгі бөлігінде орналасқан шеңберден,
бұл кезде құрсау оқпанға қатысты радиалды бағытта белгіленген, тісті
шлипстар оқпанға серіппелермен қысылған және конуспен байланысқан кезде
олардың жазық беттері конустың еңкейтілген жазық беттеріне параллель
болатындай орналастырылған, ал бағыттауыш штифт қисық қуысқа отырғызылған,
түп нұсқадан ерекшелігі тісті шлипстар құрсауға бекітілген кожухқа
орнатылған, құрсау өзінің ортаңғы бөлігінде серіппелері бар центраторлар
орналасқан қуысқа ие, олар құрсауға жоғары және төменгі қақпақтармен
бекітілген, бұл кезде төменгі қақпақта бағыттауыш штифт орнатылған жазба
(разрезное) шеңбер орналасқан бөліктерге ие.
Өнертабыс пакердің жұмыс істеу сенімділігі мен тиімділігін мұнай және
газ ұңғыларында оны орналастыру, пайдалану және демонтаждау процестері
кезінде жоғарылауына мүмкіндік береді.
Өнертабыс мұнайгазөндірісі саласына жатқызылады және мұнай мен газ
ұңғыларын игеру мен эксплуатациялау кезінде қолданылуы мүмкін.
Сыртқы бетінде көлденең ұзын және көлденең қысқа аудандары бар қисық
қуысты оқпаннан тұратын танымал пакер. Оқпанмен астында тығыздауыш қысқыш
элемент пен конус орналасқан тірек берік байланысқан. Конус оқпанға қатысты
осьтік орын ауыстыра алатындай етіп орнатылған. Оқпанда осьтік орын
ауыстыра алатын мүмкіндігі бар құрсау орнатылған.
Құрсауда оны айнала біртегіс шлипстар қойылған. Олар құрсауға қатысты
радиальды бағытта серіппемен қысылған және ортаңғы бөлігінен шектеуіштермен
ұсталынған. Шлипстың төменгі бөлігі бағыттауыш жұдырықшалар түрінде
жасалған. Шеңбер алмалы-салмалы болып жасалған (разъемный) және құрсауғы
қатысты радиальды айнала алатындай етіліп, бірақ осьтік бағытта құсраумен
берік байланысқан болып оның төменгі бөлігінде орналасқан. Шеңбердің ішкі
бетінде тікбұрышты профильмен жырашық жасалған, ал құрсаудың сыртқы бетінде
бөлек сектор түрінде тікбұрышты профильдің буртиктары жасалған. Буртиктар
мен жырашықтар қосымша сырғу жұбын құрады және жырашықтың шламнан
тазаруында роль атқарады. Шеңбердің ішкі бөлігінде бір ось бойымен,
пакердің осіне перпендикуляр, созумен отырғызылған, екі диаметрлі қарама-
қарсы бағытта штифтар орналасқан. Оқпанда еңкейтілген және түзу учаскелер
жасалған. Әрбір тік учаске сағат тіліне қарсы бағытта еңкейтілген учаскеге
өтеді, ол өз кезегінде келесі түзу учаскеге келіп тік бұрышпен байланысады.
Шеңбердің төлкесінде кіруші бағыттауыш жұдырықшалар үшін ойық жасалған.
(патент РФ номер 2209927, МПК Е21В 3312, опу. 10.08.2003г.).

Ұсынылған пакерге сыртқы бетінде көлденең қысқа және көлденең ұзын
учаскелері бар қисық қуысты оқпаннан тұратын механикалық пакер неғұрлым
ұқсас болып келеді. Оқпанмен тірек берік байланысқан. Оның астында
тығыздауыш элемент пен оның айналасында біртегіс орналасқан еңкейтілген
жазық беттері бар конус орнатылған. Конус оқпанға қатысты осьтік орын
ауыстыра алатындай етіліп жасалған, және оқпанға қатысты радиалды бағытта
шпонкамен белгіленген. Конустың астында оқпанға қатысты осьтік орын
ауыстыра алатын құрсау орнатылған, ішкі беті еңкейтілген жазық бет
түрінде жасалған, оқпанға серіппелермен қысылған, тісті шлипстар құрсауды
айнала біртегіс қойылған. Құрсауда оқпанның қисық қуысына қойылған
бағыттауыш штифт орнатылған. Тісті шлипстардың еңкейтілген жазық беттері
конустың еңкейтілген жазық беттеріне олардың байланысы кезінде параллель
болады. Құрсаудың төменгі бөлігінде шеңбер орналасқан. Ол құрсауға қатысты
радиалды бағытта айнала алатындай, бірақ осьтік бағытта берік байланысқан
етіліп жасалынған (патент РФ номер 2232869, МПК Е21В 3312, опубл.
20.07.2004 г.).
Танымал құрылғылардың кемшіліктері жұмыстағы сенімділігінің аздығы.
Себебі пакердің еңкейтілген немесе көлденең ұңғының экслуатационды
тізбегімен қозғалысы кезінде шлипстардың қабырғамен байланысқа түсуін
жеткілікті түрде қорғамаған. Бұл өз кезегінде уақытынан бұрын болатын
тозуға, центраторларды қысатын серіппелердің бұзылуына, одан пайдалану
тізбегі мен центратордың қажетті байланысқа түсе алмауына алып келеді.
Осыдан пакерді орналастыру мүмкіндігі жоғалады. Дәл жасалмаудың әсерінен
екі қарама-қарсы бағытталған штифтар қисық қуыста сыналануы мүмкін. Одан
басқа, пакерлердің құрылысы технологиялық тұрғыдан күрделі және жасалуы
кезінде үлкен еңбекті қажетсінеді.
Мұнай және газ ұңғыларында пакердің орнатылуы, пайдалануы және
демонтаждалу процестері кезіндегі жұмыс сенімділігін арттыру ұсынылған
өнертабыстың берілген тапсырмаға шешімі болып табылады.
Ұңғыларда пакерді қолданудың жағымды жағы авариялар санының азаюына,
ұңғының жұмыс істеу мерзімінің ұзаруына және флюидті өндіру көлемінің
көбеюіне негізделген.
Техникалық нәтиже шлипстардың эксплуатационды тізбек қабырғасымен
байланысын болдырмау, фиксаторлардың сыналануы және центраторлардың
серіппелерінің бұзылуы әсерінен болатын аварияларды болдырмау, сонымен
қатар пакердің жасалуы кезіндегі эксплуатационды сапасы мен сенімділігін
сақтай отырып еңбекөнімділікті азайту есебінен жоғарылайды.
Берілген тапсырма механикалық пакермен шешіледі. Оның құрамында сыртқы
бетінде көлденең ұзын және көлденең қысқа аудандары бар қисық қуысты оқпан,
оқпанмен тығыздауыш қысқыш элемент пен конус орналасқан тірек берік
байланысқан, конус оқпанға қатысты осьтік орын ауыстыра алатындай етіп
орнатылған, оқпанда осьтік орын ауыстыра алатын мүмкіндігі бар құрсау
орнатылған, құрсауда оны айнала біртегіс тісті шлипстар қойылған, олар
құрсауға қатысты радиальды бағытта серіппемен қысылған, бірақ осьтік
бағытта онымен берік байланысқан, бұл кезде құрсау оқпанға қатысты радиалды
бағытта белгіленген, тісті шлипстар оқпанға серіппелермен қысылған және
конуспен байланысқан кезде олардың жазық беттері конустың еңкейтілген жазық
беттеріне параллель болатындай орналастырылған, ал бағыттауыш штифт қисық
қуысқа отырғызылғын, түп нұсқадан ерекшелігі тісті шлипстар құрсауға
бекітілген кожухқа орнатылған, құрсау өзінің ортаңғы бөлігінде серіппелері
бар центраторлар орналасқан қуысқа ие, олар құрсауға жоғары және төменгі
қақпақтармен бекітілген, бұл кезде төменгі қақпақта бағыттауыш штифт
орнатылған жазба (разрезное) шеңбер орналасқан.
Өнертабысқа сәйкес механикалық пакердің оқпаны бұранда арқылы
байланысқан екі - жоғарғы және төменгі бөліктен жасалады, бұл кезде төменгі
оқпан сыртқы диаметр бойынша жоғарғы оқпаннан үлкен және байланысқан
жерінде конустың оқпан бойымен төмен қарай қозғалуын тежейтін бурт жасайды.
Өнертабысқа сәйкес пакердің әрбір центраторы үш серіппеден тұруы
мүмкін.
Өнертабысқа сәйкес тірек оқпанның жоғарғы жағына бекітілген муфтамен
және оған қатысты бұрандалы байланыс гайкасымен жасалуы мүмкін.
Өнертабысқа сәйкес пакердің тығыздауыш элементі үш тығыздауыш
манжеттерден жасалуы мүмкін.
Өнертабысқа сәйкес пакердің құрсауы өзінің төменгі бөлігінде жазыңқы
шеңбердің шеңберлі ішкі буртымен байланыса алатын шеңберлі сыртқы жырашыққа
ие болуы мүмкін.
2.1т. бойынша, ұңғысы бұрандалы қосылыспен жалғанған ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Механикалық приводты жобалау
Бұрғылау тереңдігі 4000 м дейінгі диаметрі 172 мм болатын бұрандалы түптік қозғалтқышты модернизациялау
Бәсеңдеткіш шығаратын механикалық құрастыру бөлімін жобалау және қораптың механикалық өңдеу технологиясын жасау
Жаңажол кен орынындағы ұңғыны жобалау
Өзен кен орнында 1400 м тереңдікке бұрғыланатын пайдалану ұңғымасын жобалау
Қан қысымы
Құйма тазалауға арналған галтовты барабанның конструкциясын жобалау
Механикалық тербелістер, механикалық толқындар
Ағын суларды орташалауға және механикалық тазалауға арналған құрылыс
Мұнай дисперстік жүйелерiнiң құрылымды-механикалық берiктiгiн анықтау
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь