Сорапты құбырлар

Сорапты-компрессорлы құбырлар (СКҚ) тегіс және ұшы шығарылған (высаженный) болып бөлінеді. Ұшы тегіс құбырлар, ұзындығы бойынша диаметрі тұрақты болып келеді, сол үшін ойық жерлерінде муфталы жалғасу әлсіз. Ұштары сыртқа шығарылған құбырлар, ойық жерлерінде муфталы жалғасуы қалыңдатылған ұшты болып келеді, сондықтан құбырдың ойылған бөлігінде беріктігі жоғары.

Ұзындығы бойынша СКҚ үш топқа бөлінеді:

I – 5,5-тен 8 м дейін;

II – 8 – 8,5 м;

III – 8,5 – 10 м.

Құбырлар бес беріктік топты болаттан жасалады: Д, К, Е, Л, М. Беріктік тобы К, Е, Л, М тегіс құбырлар және олардың муфталары, сонымен қатар ұштары шығарылған барлық құбырлар жылуөңделеді. Құбырлардың шартты диаметрі бірнеше ондық үлес миллиметрге дейін дәлдікпен, құбырдың сыртқы диаметрімен сәйкес келеді.

Ұңғымадағы СКҚ-ға, әсіресе, ШҰСҚ кезінде, үлкен жүктеме түседі. Өзінің салмағы әсерінен созылудан басқа, оларға СКҚ толтыратын сұйық бағанасы салмағы және кейде жоғарғы жағында үзілу немесе плунжерді сору клапанының штогына отырғызу кезінде штанга бағанасы салмағы әсер етеді. Майысқан ұңғымаларда құбырларға штангалық муфталар үйкелісі әсер етеді. Сағадағы үлкен қарсы қысымдар кезінде, саға қысымының құбыр ауданына көбейтіндісіне тең күш қосылады. Әдетте, беріктік қор коэффицентін 1,3 – 1,5 тең деп алады, ол σ_т ағу қуатына сәйкес жүктеме бойынша алынады.

Құбырлар муфталы ұшта таңбаланады. Таңбада диаметр, қабырға қалыңдығы (мм), зауыттың тауарлық белгісі, беріктік тобы (әріп), шығарылған айы және жылы көрсетіледі. Қабырғаның қалыңдығы тек 73 және 89 мм құбырлар үшін көрсетіледі, олар екеу болуы мүмкін.

СКҚ-ң резьбалық қосылысын дұрыс түсіру, белгілі шамадағы айналу моментін салу арқылы жеткізіледі, яғни:

Құбырдың шартты диаметрі, мм 48 60 73 89 102 114

Айналу моменті, Н·м 500 800 1000 1300 1600 1700 – 2000

 

Сондықтан СКҚ-ы бұрап салу және бұрап шығару үшін арнайы фрикциондық момент реттегіші бар автоматтарды пайдаланған жөн.

СКҚ-ң резьбалық қосылысын майлаусыз түсіру және де оларды сақтандырғыш сақинасыз және ағаш заглушкасыз тасымалдауға рұқсат етілмейді.

Құбырдың өзінің меншікті салмағын азайту үшін, үлкен тереңдікке түсіру қажеттілігі туғанда, үстіндегі диаметрі үлкен және астындағы диаметрі кіші СКҚ сатылы бағанасы қолданылады. Коррозиялық ортада жұмыс жасау үшін, ішкі беті лакты сырмен, эмальмен немесе алюминийден жасалған метеллмен қапталатын СКҚ көп қолданыс табуда.

Арнайы өте терең ұңғымалар үшін алюминий ерітпе қоспасынан жасалған құбырлар шығарылды. Олардың кіші массасы беріктікті шамалы азайтқан кезде, СКҚ үлкен тереңдікке түсіруге мүмкіндік береді.

Құбырлар тобының барлық орын ауыстырулары СКҚ жұмысын бақылайтын арнайы журналға тіркеледі. Жарамсыз деп танылатын құбырлар міндетті түрде топтан шығарылады да, және ұңғымаға түсірілмейді.

СКҚ резьбалық қосылысын босаңсату үшін, муфталық қосылысын үлкен балғамен ұруға тыйым салынады, бірақ өкінішке орай, кәсіпте бұл әдіс кең қолданылады. Мұндай операциядан кейін, резьбалық қосылыстың беріктігі күрт төмендейді де, құбырдың үзілуі және ағып кетудің пайда болу ықтималдығы көбейеді.

Негізгі.: 1. [350-352], 3. [582-590], 1. [373-382], 3. [586-587]

Бақылау сұрақтары:

1. Жер үсті жабдықтарға не жатады?

2. Штангаайналдырғыш дегеніміз не?

3. Жер асты жабдықтарға не жатады?

4. Салынатын сораптар салынбайтын сораптардан қандай айырмашылығы бар?

5. Сораптың плунжері дегеніміз не?

6. Диаметрі және ұзындығы бойынша қандай штангалар болады?

 

Лекция №13. Штангалық қондырғының жұмысына әсер ететін жағдайлар. Тереңдік сораптың жұмысы кезінде статикалық және динамикалық жүктемелер.

Плунжердің жоғары жүрісі кезінде, цилиндр сорабына келіп түсетін сұйықтың көлемі, плунжер сызған геометриялық көлемге тең болады, яғни

V=F_ауд · S_ауд = π D² ·S_ауд / 4 (1)

мұндағы, F_ауд – плунжер қимасының ауданы (м²)

S_ауд - плунжер жүрісінің ұзындығы (м)

D – плунжер диаметрі (м)

Бұл уақытта, құбырдан шығару желіге қарай, плунжер жүріс ұзындығы бойынша, құбырлар және штангалар арасындағы сақиналы кеңістік көлеміне тең сұйық мөлшері ығысады, яғни

V=(F_ауд – f_шт) ·S_ауд (2) мұндағы, f_шт – штанганың көлденең қимасының ауданы (м²)

S_ауд - плунжер жүрісінің ұзындығы (м)

d – штанга диаметрі (м)

Плунжердің төмен жүрісі кезінде, ұңғымадан плунжер астына келіп түсетін сұйық көлемі сорапты құбырларға жылжиды, ал плунжерде аздаған көлем босағаннан кейін, сұйықтың артық мөлшері сорапты құбырдан шығарынды желіге келіп түседі, ол тең:

V=F_ауд · S_ауд - (F_ауд – f_шт) ·S_ауд =f_шт ·S_ауд (3)

Осылай, тереңдік сораптың теориялық өнімділігі – плунжердің бір қос жүрісі кезінде, көлемдік бірлікте мынаған тең болады:

V= V₁ + V₂ = (F_ауд – f_шт) ·S_ауд + f_шт ·S_ауд =F_ауд ·S_ауд (4)

Егер сорап плунжерінің жүріс санын минутына n деп белгілесек, онда тереңдік сораптың өнімділігі минутына келесіге тең болады:

V_мин =F_ауд · S_ауд ·n = π D² ·S_ауд ·n / 4 (5)

Сораптың өнімділігін есептейтін бұл формула дұрыс болады, егер де жоғары қозғалысы кезінде, плунжермен босатылатын көлем, плунжердің әр жүрісі кезінде толық бетіне көтерілетін, ұңғымадан келіп түсетін сұйықпен толық толтырылатын болса.

Шындығында, цилиндр сорабына келіп түсетін сұйық көлемі плунжер сызатын геометриялық көлемнен әрқашан кіші болады, оған келесі жағдайлар себеп болады:

- сору кезінде сорап цилиндрына сұйықпен бірге, бұрын мұнайда еріген газ келіп түседі;

- сорапты құбырлар арқылы көтерілетін сұйықтың гидростатикалық бағанасының үлкен қысымы әсерінен, құбырдан сұйықтың біршама мөлшерінің плунжер мен цилиндр арасындағы саңылауға (зазор) ағып кетуі болуы мүмкін және плунжер астындағы шығару клапаны тығыз жабылмаған жағдайда болуы мүмкін; бұл ағып кетулер (утечки) плунжермен босатылған кеңістіктің бір бөлігін толтырады;

- плунжердің жүріс жылдамдығы және қабылдау клапаны арқылы өтетін сұйықтың ағу жылдамдығы сәйкес болмаған жағдайда, соңғысы (сұйық) плунжер босатқан кеңістікті толтырып үлгіре алмауы мүмкін.

Осы айтылған барлық факторлар, цилиндр сорабына келіп түсетін сұйықтың біршама көлемін азайтып, сораптың толу коэффиценті деп аталатын шаманы анықтайды, яғни фактылық плунжер астына келіп түсетін сұйық көлемінің, плунжердің жоғары жүрісі кезінде сызған геометриялық көлемге қатынасы.

Практикада ыңғайлы болу үшін, әдетте, шартты теориялық өнімділік сөзін қолданады, ол жер бетінде өлшенген сальникті штоктың жүріс ұзындығы бойынша есептеледі. Сонда, шартты теориялық өнімділікті анықтайтын формула (м³/ тәулігіне) келесі түрде болады:

Q_теор = 1440 · F_ауд · S · n (6)

мұндағы 1440 =24*60 мин тәулігіне

F_ауд - плунжер қимасының ауданы м² ;

S - сальникті штоктың жүріс ұзындығы, м;

n – штанганың жер бетіне беретін тебеліс саны минутына

Тереңдік сораптың нақты өнімділігі, яғни игерілген сұйықтың (мұнай) фактылық мөлшері, кәсіпті практикада теориялықтан әрқашан кіші болады.

Тереңдік сораптың нақты өнімділігінің оның шартты теориялыққа қатынасы, тереңдік сораптың жіберу коэффиценті η деп аталады, яғни

η = Q_фак / Q_теор (7)

Терең сораптың беру коэффиценті 0,1 ден 4,0 дейін аралықта өзгереді.Терең сорап ұңғымада жұмыс жақсы жасайды деп есептеледі, егер оның беру коэффиценті η = 0,7 ¸0,8

Сорап дұрыс таңдалса және оның ұңғымадағы жұмысы қалыпты болса, она фактылық өнімділік теориялыққа жақындайды.

Терең сораптың беру коэффицентіне келесі факторлар әсер етеді:

1. Сорап цилиндрының толу дәрежесі;

2. Сұйықтың құбырдан ұңғымаға ағып кетумүмкіндігі;

3. Плунжердің нақты жүрісінің жер бетінде өлшенген, есепке алынған шамаға, штангалар және құбырлардың ұзаруы есебінен, сәйкес келмеу мүмкіндігі.

Сораптың нақты өнімділігі:

Q = 1440 · F_ауд · S · n · η (8)

Осылайша, терең сораптың - өнімділігі тартпалы механизмнің жүріс ұзындығы және минуттағы жүріс санына, сонымен қатар сорап диаметрі мен беру коэффицентіне тәуелді.

Штанагалық сораптар сальникті шток жүріс ұзындығының плунжер ұзындығына қатынасы – шамасына тәуелді болып келесідей бөлінеді:

1. қысқа жүрісті S / S_ауд £ 1 үшін

2. орта жүрісті S / S_ауд < 2 үшін

3. ұзын жүрісті S / S_ауд > 2 үшін

ШҰС жіберуді төмендететін факторлар тұрақты және айнымалы болып бөлінеді.

Тұрақты факторларға:

- айдап шығарылатын сұйықта бос газдың әсері;

-лунжердің пайдалы жүрісінің, сораптық штангалар және құбырлардың серпінді деформациясы есебінен, штанганың іліну нүктесіндегі жүрісімен салыстырғанда азаюы;

- айдап шығарылатын сұйықтың жер бетінде салқындату және айыру қондырғыларда газдан айыру (газсыздандыру) нәтижесінде, сұйық көлемінің азаюы (отыруы).

Уақыт бойынша өзгеретін плунжердің пайдалы жүрісінің айнымалы факторларға:

- цилиндр және плунжер арасындағы ағып кетулер, олар тозу дәрежесіне немесе айдап шығарылатын сұйықта абразивті қоспаның болуына тәуелді;

- сорап клапанындағы, олардың (инерттілігі) яғни, лезде жабылмау, ашылмау салдарынан және негізінен олардың тозу және коррозияға ұшыру салдарынан ағып кетулердің болуы;

- СКҚ-ға үздіксіз ауыспалы салмақ әсер ететін, муфталық қосылыстардағы тығыз болмаған жеріндегі ағып кетулер

жатады.

Айнымалы факторларға әр түрлі ағып кетулер жатады, олар уақыт бойынша өзгереді, сол үшін оны есептеу жолымен анықтау қиын, бірақ плунжер мен цилиндр арасындағы саңылау арқылы ағып кетулерді есептеу басқаша. Осының бәрі скважинаға қайта түсірілетін сораптың жіберу коэффиценті η, плунжердің қосымша жұмыс жасауы нәтижесінде, бастапқы кезде елеусіз төмендейді, содан соң қалыптасады да, ұзақ уақыт тұрақты болып қалады. Содан кейін, клапанның тозуына және плунжер мен цилиндр арасындағы саңылаудың (зазор) үлкеюіне байланысты, беру коэффиценті елеулі төмендейді.

Сонымен қатар, сорап втулкасының, қайырма жағаның (отворот) жылжуы нәтижесінде, және муфтадағы тығыз болмау салдарынан, жіберу коэффиценті күрт төмендеуі мүмкін.

Осылай, сораптың қорытынды жіберу коэффиценті - әр түрлі факторлардың әсерін ескеретін, бірнеше коэффиценттердің көбейтіндісі ретінде жазуға болады:

η = η₁ · η₂ · η₃ · η₄ (9)

η₁ - (η_rc) – бос газдың әсерін ескеретін сұйықтың сорап цилиндрін толтыру коэффиценті;

η₂ - плунжер жүрісінің азаюының әсерін ескеретін коэффицент;

η₃ - сорап жұмысы кезінде, сұйықтың шарасыз ағып кетуін ескеретін, ағып кету коэффиценті;

η₄ - жер бетіндегі резервуарға жеткендегі сұйық көлемінің азаюын ескеретін, отыру коэффиценті.