Күрделі жағдайда ұңғыманы штангалық сораптармен пайдалану

Штангалық сораптар қондырғысы жұмысын қиындататын жағдайлар:

- сораптың қабылдау орындағы құрамында газдың көп болуы;

- айдап шығарылатын сұйықтың құрамында құмның көп болуы;

- СКҚ және сораптық штангаларда парафиннің қабаттануы

- сорап түйіндерінде және СКҚ минералды тұздардың қабаттануы (тұзқабаттану);

- ұңғыманың қатты майысуы;

- көп парафинді, жоғары тұтқырлы мұнай.

Күрделі жағдайлар бірігіп әсер етуі мүмкін, бұл кезде күрделі фактордың бірнешеуімен бірдей күресу қажеттілігі туындайды.

Газдың сорап жұмысына әсер ету салдарынан, жиі пайда болатын қиындықтар, цилиндрдың толу коэффицентін азайтады.

Сораптың толу коэффиценті - сораптық қабылдау жағдайын және зиянды кеңістік үлесінің плунжер сызған көлемге қатысты жағдайындағы газ факторына тәуелді.

Сорап қабылдауындағы 1 м³ сұйыққа жатқызылған R=V_г /V_ж газ факторы шамасы, өз кезегінде, үстіндегі газ факторына Г₀, газдың мұнайдағы ерігіштігіне, сорап қабылдауындағы қысымға Р_пр, сепарация коэффиценті m және сулануға n тәуелді.

Сорап қабылдауындағы сепарация коэффиценті – құбыраралық кеңістік арқылы өтетін газ көлемінің V₃, шегендеу сақинасы арқылы келіп түсетін бос газдың жалпы көлеміне V_к қатынасы бойынша анықталады.

Суланы коэффиценті n – шығарылатын қоспадағы судың құрамын бірлік үлесте анықтайды.

Сораптың қабылдауындағы сулану, газ факторы, газ ерігіштігі және температура табиғи факторлар болып табылады және өзгертуге келмейді.

Қабылдау жеріндегі қысымды, сепарация коэффицентін және зиянды кеңістік коэффицентін өзгертуге болады.

Сораптық қабылдауындағы зиянды кеңістікті және газ факторын кеміту арқылы толу коэффицентін арттыруға болады.

Зиянды кеңістікті азайту – плунжердің төменгі ұшында қосымша айдау клапаны бар сорапты қолдану арқылы іске асырылады. Сондықтан, штогы бар НГН-1 сорабын, қабылдау жеріндегі газ құрамы үлкен болатын ұңғыларда пайдалану тиімсіз.

Зиянды кеңістіктің елеулі азаюы – плунжерді сорап цилиндріне дұрыс отырғызу арқылы болады, бұл кезде отырғызу плунжер және оның төменгі айдау клапаны балансир басының шеткі төменгі жағдайда, сору клапанына минималды мүмкін қашықтыққа жақындайды.

Сорап диаметрін азайтумен бірге, жүрісті көбейту де, зиянды кеңістік көлемінің салыстырмалы үлесін азайтады.

Сорапты динамикалық деңгей астына батыру тереңдігін арттыру арқылы сорап қабылдауындағы қысымды Р_пр арттыру кезінде, қабылдау жеріндегі газ құрамы азаяды, яғни, Р_ж шамасы газдың мұнайда қосымша еруі есебінен, сонымен қатар, бос күйде қалған газдың сығылуы есебінен азаяды. Қысым қанығу қысымына тең болатын тереңдікке сорапты батыру кезінде, газдың зиянды әсері тоқтайды, себебі бұл тереңдікте бос газ жоқ.

Сораптың толуына белгілі мөлшерде, сорап қабылдауындағы газдың сепарация коэффицентін m өзгерту арқылы әсер етуге болады, ол газсұйық қоспаның сіңірілу жағдайына байланысты. Газды якорь деп аталатын, арнайы жабдықтар мен аспаптар көмегімен, құбыраралық кеңістік арқылы шығатын газдың үлесін көбейтуге болады, яғни, сорап цилиндріне келіп түсетін газдың үлесін азаяды.

Газды якорьдың жұмысы әр түрлі принципке негізделген:

· төмен бағытталған сұйық ағынында қалқып шығу есебінен газ көпіршіктерін бөлу;

· ағынның құйындалуы кезінде центрифугалау принципін қолдану;

· серіппелі алқадағы тарелкалардың дірілдеуін қолдану.

Бір корпусты якорьде газсұйықты қоспа (11-сур) якорь корпусы 1 және орталық құбыр 2 арасындағы сақиналы кеңістікке кіреді, орталық құбырдың жоғарғы ұшы сораптың қабылдау клапанына 4 жалғасқан. Негізгі ағынның бағыты өзгереді де, газ көпіршіктері құбыраралық кеңістікке қалқып шығады.

Осылайша, сұйықтағы газдың құрамы азаяды да, ол ары қарай саңылау 5 арқылы орталық құбырға, және содан кейін, сорап цилиндріне ағады. Қалған газ көпіршігі 3 төмен түсетін сұйық ағынымен төмен ағады, оның жылдамдығы ұңғы шығымына және корпус пен құбырша 2 арасындағы сақиналы кеңістік қимасының ауданына тәуелді, яғни

(1)

мұндағы Q – сораптың қабылдау жағдайындағы ГСҚ көлемдік шығымы секундына;

(F – f) – газды якорьдың корпусы мен орталық құбыршасы арасындағы қимасының ауданы.

Газ көпіршігінің қалқып шығу жылдамдығы V₂ Стокс формуласына сәйкес, көпіршік диаметріне d, сұйық ρ_с және газ ρ_г тығыздықтарының айырмасына және сұйық тұтқырлығына μ тәуелді:

(2)

1-сурет. Бір корпусты газды якорьдің сұлбасы.

Газды якорьдың тиімді жұмысы үшін, мына шарт орындалуы тиіс.

V_г >V₁

әйтпесе, газ көпіршіктері сұйық ағынмен бірге сорапқа келіп түседі.

(3) шартты орындау үшін, ағын жылдамдығын азайту қажет, бұл ағынды Q, екі немесе одан да көп параллельді ағынға бөлу арқылы іске асады. Бұл үшін екі-үш немесе төрт корпусты якорьлер қолданылады (12-сур).

2-сурет. Екі корпусты газды якорьдың сұлбасы.

Якорьдың әр секциясына жалпы шығынның Q тек бөлігі түсетіндіктен, төмен түсетін ағын жылдамдығы V₁ , (1) формула бойынша, якорь корпусында кем болады.

Якорьдың сәтті конструкциясы мысал ретінде шатыр түріндегі газды якорьды алуға болады (13-сур). Бұл жағдайда құбыраралық кеңістік иілімді (эластичный) пакермен 1 жабылады. Газсұйық қоспасы - якорь корпусы 2 мен сору құбыршасы 3 арасындағы сақиналы саңылауға (зазор) келіп түседі. Корпустың жоғарғы жағындағы саңылау арқылы ГСҚ құбыраралық кеңістікке ағып, газ жоғары көтеріледі, ал төменде иілімді пакер үстінде газсыз сұйық жиналады.

3-сурет. «Шатыр» түріндегі газды якорь.

Бұл сұйық, канал 4 арқылы сорап қабылдауына келіп түседі. Газдың жақсы сепарациясы сорапты ұңғыма зумпрына түсіру кезінде болады, бұл жағдайда ол шатыр-якорь принципі бойынша істейді.

Штангалы сораптық қондырғылардың жұмысын қиындататын басқа фактор, шығарылатын сұйықтың ішінде ұсақ құмның және басқа абразивті қоспаның болуы. Сораптың ішіне түскен құм, сораптың тетіктерінің бетін бұзып, сұйықтың клапан және цилиндр мен плунжер арасындағы саңылау (зазор) арқылы ағуларды көбейтеді, кейбір кездері плунжердің сыналануын және штанганың үзілуін тудырады. Құмның зиянды әсерімен күресу үшін әр түрлі шаралар қолданылады, мысалы, ұңғыманың түптік зонасын түрлі смолалармен қатайту,олар түпте берік өткізгішті кеуекті ортаны кристаллданудан кейін құрады. Сондай мақсатпен әр түрлі фильтрлер, сонымен қатар, құмды якорь деп аталатын, сораптың қабылдау құбыршаларының алдында орнатылатын құралдарды қолданылады. Құмды якорьде (14-сур, а) сұйық қозғалыс бағытын 180⁰ өзгертеді, құм айрылады да, якорьдың төменгі бөлігінде орналасқан арнайы қалтаға жиналады. Қалтаның құммен толуы кезінде, якорь жер бетіне шығарылып, тазартылады. Якорьдың тиімді жұмысының шарты бойынша, якорьде жоғары көтерілетін сұйық ағыны жылдамдығының, құм бөлшектерінің шөгу жылдамдығынан кем болады. Тәжірибелі мәліметке қарағанда, кері якорьдың тиімділігі тураға қарағанда үлкен, себебі мұнда саптама (насадка) көмегімен төмен бағытталған ағынның құммен жылдамдығы жоғары болады. Шарттың нәтижесінде құмның шөгуі жақсарады.

Құмның зиянды әсерімен күресу үшін құмды якорьмен қатар, сораптың қабылдау клапанына бұралған әр түрлі фильтрлер қолданылады. Құмның білінуі қатты болған кезде, және түпте құмның шөгуін болдырмау үшін, кейде ұңғыманың құбыраралық кеңістігіне сұйықты құю қолданылады. Бұл мақсатпен, айдап шығарылатын сұйықтың бөлігі құбыраралық кеңістікке тасталады, сорапты түпке дейін түсіреді, осылайша, жоғары көтерілетін сұйық ағынының жоғары жылдамдығын жасайды, бұл кезде құм түпте шөкпейді және құм тығындары құралмайды. Кейде, сол мақсатпен сорапты жер бетіне орнатып, одан өткізгіш құбыр арқылы, жұмысы құммен қиындатылған ұңғымалардың бірнешеуіне сұйықты құяды. Парафиннің қабаттануымен туындайтын қиындықтар әр түрлі әдістермен жойылады:

1. Ұңғыманы периодты жылулық өңдеу, әдетте, тербелмелі-станок жұмысын тоқтатпай, орын ауыстыратын бу қондырғысы (ОБҚ) арқылы құбыраралық кеңістікке буды айдау. Қызған бу және одан конденсацияланатын ыстық су СКҚ жылытады, парафинді қабаттар еріп және сұйық ағынымен бірге мұнай жинағыш коллекторға ағады.

2. Құбыраралық кеңістікке әр түрлі еріткіштерді (керосин, солярка, стабилизацияланған бензин) айдау. Сорап арқылы құбырға түскен еріткіш СКҚ ішкі бетін жуады да, және парафинді жуып шығарады.

3. Штанга бағанасына жылтылдатылған шток жүрісінің ұзындығына тең, бір-бірінен қашықтықта болатын пластинкалы қырғышты бекіту. Бұл жағдайда штангалар арнайы механизм – арқанды алқада нығайтылған штангаайналдырғыш арқылы баяу айналып отырады.

4. СКҚ ішкі қабырғаларында парафиннің қабаттануын болдырмау үшін, сораптық (сонымен бірге, фонтанды және газлифтілі) ұңғымаларда шынылы құбырды, яғни, ішкі беті қалыңдығы 1мм шамасында шыны қабатпен жалатылған құбырлар қолданылады. Бұл құбырдың парафинделу қарқындылығын елеулі азайтады. Бірақ соққыдан және әсіресе, майысқан ұңғымадағы құбырдың шыны бетінің бұзылуы кезінде, оларды қолдану плунжердің шыны ұнтағымен жиі сыналануына (заклинивание) әкеледі.

5. Парафинмен күресудің ең радикалды амалы ұңғыдан штангалар мен құбырларды шығару, және оларды жер бетінде орын ауыстыратын бу қондырғысы көмегімен буға ұстау және тазалау болып табылады.

4-сурет. Құмды якорьдың негізгі сұлбасы

Тұздардың (негізінен гипс) қабаттануынан болатын қиындықтар да түрлі әдістермен жойылады.

Мысалы,

- қабатқа периодты әр түрлі қышқыл ерітіндісін айдау;

- ұңғымалық дозаторды қолдану, оның көмегімен сорап қабылдауынан төмен ағынға аз мөлшерде тұзды шөгінділерін еріткіштер немесе арнайы реагенттер енгізіледі.

- ұңғыманы және сораптық жабдықтарды құбыраралық кеңістік арқылы периодты еріткіштермен жуу. Бұл құбылыспен күрес тұздың химиялық құрамын ұқыпты зерттеу және сәйкес еріткіштерді таңдауды талап етеді.

Көлбеу ұңғымаларда сорапты қондырғының жұмысы кезінде, құбырда ұзын саңылаудың (щель) пайда болуына және штангалардың үзілуіне алып келетін, сораптық штангалар және құбырдың үйкеліп бітуі байқалады. Осындай, қиындықтарды азайту үшін штангаайналдырғыш қолданылады, ал штанга бағаналары ролигі бар арнайы муфтамен жабдықталады, роликтер құбырдың ішкі беті бойынша домаланып, штангалар немесе муфта денесін құбырмен жанасуын болдырмайды.

Тұтқырлығы 0,5 Па×с асатын мұнайды айдап шығару кезінде, штанганың сұйыққа үйкелу күші төменгі жүріс кезінде және әсіресе, ұңғы сағасындағы жоғары қысым кезінде, штанганың өз салмағынан асып кетуі мүмкін, және штанганың төменгі жүрісі кезінде “ілінуіне” (“зависание”) әкелуі мүмкін, яғни, тұтқырлы сұйықта штанганың түсіру жылдамдығы, балансир басының қозғалыс жылдамдығынан кем болатын құбылыс. Бұл жағдайда, арқанды алқада жұлқыну мен соққылар болмай қалмайды, және штангалардың үзілуі мүмкін. Сонымен қатар, тұтқырлы сұйықты айдап шығаруда, плунжердің жоғары жүрісі кезінде, сұйықтың құбырдың ішкі қабырғаларына, үлкен үйкеліс күші пайда болады. Есептеулер көрсеткендей, бұл күштер штанганың өзінің салмағымен шамалас. Бұл жағдайда, штангалар және оған әсер ететін күштерді есептеудің дәстүрлі әдістері – төмендетілген қуатты береді, ал штангалардың есептелуін, әдетте, жасалатындай, жоғары жүрістің басынан емес, жоғары жүрістің ортасына сәйкес келетін моментте жасалады, бұл кезде, инерциялық күш нольге айналып, ал үйкеліс күші максималды болады, себебі бұл сәтте штанганың қозғалыс жылдамдығы максималды.

Негізгі.: 1. [389-392], 3. [603-605], [401-406], [660-666]

Бақылау сұрақтары:

1. Тербелмелі-станокты тепе-теңестіру қалай іске асады?

2. Тербелмелі-станокты соңғы тепе-теңестіру қалай жасалады?

1. Қиын жағдайға не жатады?

2. Газды якорьдың жұмысы қандай принципке негізделген?

3. Құммен күресу тәсілдері?

4. Парафиннің қабаттануымен күресу тәсілдері?

5. Тұздың қабаттануымен күресу тәсілдері?

Лекция №15. Штангалық сораптық қондырғымен жабдықталған ұңғымаларды зерттеу. Ұңғыманы батырылмалы ортадан тепкіш электрсораптармен пайдалану.

Штангалы ұңғымалы сораптық қондырғыны зерттеу – ағып кетуді зерттеу және индикаторлық қисықты тұрғызу, сонымен бірге сораптың өзінің жұмысын талдау және жіберу коэффицентінің төмен болу себептерін анықтау үшін қажет.

ШҰСҚ сұйықтың алыну режимін өзгерту – жылтылдатылған шток жүрісін S өзгерту, ол кривошиптегі шатун саусағын ауыстыру арқылы іске асады немесе тербеліс санын n өзгерту арқылы, ол электроқозғалтқыш валындағы шкивті ауыстыру арқылы іске асады.

Сонымен қатар, сұйықтың алынуын (отбор) сорап өлшемін ауыстыру арқылы өзгертуге болады, бұл күрделі операция, себебі ұңғымада түсіру-көтеру жұмыстарын жасауды талап етеді.

Айдап шығарудың әр режимі үшін ұңғымадағы қалыптасқан режимдегі жұмысы кезінде, тура немесе жанама әдіс арқылы түптік қысымды өлшейді, ол шығымның стабилизациясы (тұрақтануы) бойынша анықталады.

Түптік қысымды тура өлшеу – диаметрі 22-25 мм кішкене габаритті ұңғымалық манометрімен іске асады. Манометр сағадағы СКҚ эксцентрлік алқасы бойынша, планшайба тесігі (отверстие) арқылы болат сыммен, ұңғымадағы құбыраралық кеңістікке түсіріледі. Мұндай тәсілмен өлшенген түптік қысым ең дұрыс.

Терең майысқан ұңғыларда және де құбыраралық кеңістікте саңылаудың кішкене болуы кезінде, өлшеу үшін лифттік ұңғымалық манометрді қолданылады, ол ШҰС қабылдауындағы құбыршаға ілініп, ұңғымаға СКҚ бірге түсіріледі.

Лифттік манометрлердің көптәуліктік зауыты бар сағат механизмі болады, шығым режимінің үш-төрт есе өзгеру процесінде, аспаптың түсу тереңдігінде, қысымның манометрді пайдалану, жеткілікті сенімді зерттеу нәтижелерін алуға мүмкіндік береді. Бұл әдіс түсіру-көтеру операцияларын іске асыру қажеттілігімен байланысты.

Сондықтан, бұл өлшеуді ұңғымадағы кезекті жөндеу жұмыстары кезінде немесе сорапты кезекті ауыстыру кезінде жүзеге асырады.

Ұңғыманы зерттеудің жанама әдістеріне – құбыраралық кеңістіктегі сұйықтың динамикалық деңгейінің тереңдігін өлшеу жатады, ол арнайы аспап – эхолот көмегімен жүргізіледі.

Эхолот – қолмен тасымалданатын аспап, кішкентай жәшік-қорапта жиналған. Дыбыс импульсын жасау үшін және шағылысқан сигналдарды ұстау үшін құбыраралық кеңістіктің фланец ысырмасына жалғасқан арнайы қысқа құбырша болады, және аз қуатты оқ дәрілі зарядпен атуды шығаратын ударнигі болады. Сонымен қатар, оның кварцты сезімтал микрофоны бар. Эхолоттың кейбір конструкцияларында микрофонның орнына термофонды қолданылады. Микрофон дыбыс сигналдарын күшейткешке келіп түсетін, электросигналдарға айналдырады.

Қазіргі эхолоттарда бөгеттерді сөндіру және өлшенетін сигналдарды айқындау үшін үшканалды фильтры бар электронды күшейткіш пайдаланылады. Күшейткіш тұрақты ток батареясынан қоректенеді. Күшейткіштің сезімталдығын реттегіш және қағаз лентаның тұрақты қозғалыс жылдамдығын қамтамасыз етуге арналған электрсозылыңқы механизмі болады. Үшпозициялы переключательді бұруымен орнатылатын, үш канал, жоғарғы муфтадан шағылысқан сигналдарды айқындау, үлкен тереңдіктегі муфталар сигналдарын айқындау, және үлкен тереңдік кезінде, сұйық деңгейінен сигналдың айқындалуын қамтамасыз етеді.

Кәсіптік практикада волномерді (толқын өлшеуіш) пайдалану қолданыс тапқан, ол сол эхолот болып табылады, бірақ дыбыс сигналдарының орнына құбыраралық кеңістікке газ қысымның импульсы жіберіледі. Бұл импульс – жоғары қысымды баллоннан, газды уақытша жіберу немесе құбыраралық ысырмаға бекітілген арнайы бөлгіш (отсекатель) көмегімен, құбыраралық кеңістіктен газды шығару арқылы жасалады.

Бөлгіштің бүйірінде бір немесе бірнеше тесігі бар, бір жағынан басып тасталған құбыршадан тұрады. Бұл тесіктер құбыршаның бетінде сырғанайтын тесіктері бар арнайы муфтамен жабылған. Осы муфтаның уақытша орын ауыстыруы кезінде, құбрша және муфтаның тесіктері уақыттың қысқа сәтінде бірігеді, және осылай, құбыраралық кеңістіктегі қысымға және муфтаның орын ауыстыру жылдамдығына тәуелді қысым импульсы жасалады.