Қолданылатын қондырғыларға шолу және олардың анализі

КІРІСПЕ

Бұрғылау мұнарасы көтеріп-түсіру операциясын автоматтандыру мен механикаландыру құралдарын және тәл үшін арналған, ұңғы аузына орнатылатын металды қондырғы. Бұрғылау мұнарасының монтаждық қабілеті және оңай орын ауыстырулығы оның қаншалық техникалық жетілгендігіне байланысты. Сондай-ақ, бұрғылау мұнарасының техникалық жетілгендігінің деңгейі бұрғылаудың тиімділігіне және қауіпсіз болуына елеулі ықпал тигізеді. Бұрғылау мұнараларының істен шығып қалуы өте ауыр зардап төндіруі мүмкін, сол себепті бұрғылау мұнараларына тағылатын ең маңызды талаптар – оның беріктігі мен сенімділігі. Бұл айтылған талаптармен қатар жұмыстардың тиімділіген және тезедетілуіне ықпал ететін мұнараның технологиялық қасиеттері және мұнараның жеңіл болуы ескерілуі тиіс.

Бұрғылау мұнараларына қойылған МЕСТ12,2,041-79 қауіпсіздік талаптарына сәйкес мұнараның құрылысы және фундаментке бекітілуі тартпаларды алып қолданғанда қауіпсіз және сенімді болуыға тиіс. Мұнараның құрылысында крон блок, маршты табалдырықтары және бұрғылау қондырғысының еденінен кронблокқа дейін сатысы бар жоғарғы жұмысшының алаңшасы және өту алаңшасы ескерілуі тиіс. Жоғарғы алаңшада көтеріп – түсіру операциясы кезінде бұрғылау свечасын орналастыратын жұмысшыға арналған қозғалмалы люлька орнату керек. Мұнараның жоғарғы табанындағы кронблокты және монтажды ролик ті ауыстыруға арналған сандал кронблоктың бір жарым массасын көтере алатындай етіп есептелінеді. Желдің түсіретін күшін неғұрлым азайту үшін бұрғылау мұнарасының және оның бөлек элементтерінің геометриалық пішіні минималды аэродинамикалық күш тудыратыдай етіп құрастырылуы керек.

Көтеріп – түсіру операциясының жүзеге асырылуы бойынша  бұрғылау мұнараларының свечаларды қолмен немесе механика көмегімен орналастыратын түрлері болады.

Аяқтарының  саны және олардың өзара орналасуы бойынша бұрғылау мұнаралары мұнаралы және діңгекті (мачталы) болып бөлінеді. Мұнаралы мұнарада бар Салман екіден көп, көпбұрыштың төбелерінде орналасқан тіректерге түсіріледі. Мұнара түріндегі мұнаралардың бірлік кеңістік жүйеде тормен байланысқан нақты емес төртаяқтары болуы мүмкін. Діңгекті мұнараларда Салмақ бір немесе екі тірекке түсіріледі. Мұнараның вертикаль жағдайы тіреуіш, бағана немесе портал көмегімен қамтамасыз етіледі.

Мұнаралы мұнаралар  иілгіш және қатты торлардан жасалады. Сонымен қатар төртқырлы пісірілген фермалар немесе үлкен диаметрлі құбырдан жасалған мұнаралар да белгілі. Ондай типті мұнараларды пилонды деп атайды. Конструктивті схемасы әр-түрлі болса, да мұнаралы мұнаралардың кез келген типі өте үлкен қатандықпен және тәлдік арқанның серпімділік күшінің моменті әсерінен айналуына кедергі бола алатындығымен сипатталады. Алайда, бір – бірімен жалғастыратын болттық қосылыстар көп болғандықтан мұнаралы мұнараларды құрастыру өте күрделі. Пилонды мұнараларының аяқтарында байланыс болмағаны олардың монаждық қабілетін ұлғайтады, көпіршелерден бақылау мүмкіндігі жақсарады.

Мұнаралы мұнара өзара белдіктермен және иілгіш диагональ  орналасқан тартымдармен байланысқан  төтр көлбеу орналасқан аяқтардан тұратын  төртқырлы қиылған пирамида. Мұнараның төбесінде бүтінпісірілген кронблокасты рамасы, сандал және кронблокасты алаңша орналасқан. Мұнараны құрастыру үшін, кронблокты ауыстыру үшін жіне басқа ауыр заттарды жоғарыға көтеру үшін сандал блок пен жабдықталған. Бұрғылаушы бұрғылау свечаларын қолмен ауыстыруға арналған екі балкон бар. Әр балкон төрт алаңшадан, қалқалардың қаңқасынан тұрады және свечаны орналастыруға арналған басы шарнирлі саусақтармен және ұңғының өсінен тәлдік блок еркін өтетіндей ара – қашықтықты қалдырып, орналастырылған, жоғарыда істейтін жұмысшыларға арналған люлькамен жабдықталған. Алайда, люльканы өте алас орналастыру да дұрыс емес – жұмысшының жұмыс істеу жағдайы нашарлайды. 15 метр биіктікте манифольд тұрағының бұрғылау насосы мен жеңін күту үшін арналған алаңша бар.

Қауіпсіздік талаптары  бойынша бұрғылау мұнараларының  алаңшаларының ұзындығы 750 мм-ден  кем болмауы керек. Алаңшаның  еденіне бүдір етіп (тайғанау қаупі  төнбеу үшін) металдан төсеніш жасайды, жиегінің биіктігі 150 мм, қоршаудың  биіктігі 1200 мм-ден кем болмауы тиіс. Сонымен қатар мұнара биіктігі 1000 мм-ден, ені 650 мм-ден кем емес маршты метал табалдырықтармен, өту алаңшаларымен жабдықталған. Екі қарама – қарсы қырларында керекті жабдықтарды кіргізуге арналған қақпалар орналасқан.

Мұнаралардың  аяқтары бір – бірімен шетжағына пісірілген болттық шентемір көмегімен қосылатын бағаналардан тұрады.

Белдіктер мен  диагональ тартымдар мұнараның  аяңына болт пен косынка көмегімен  бекітіледі. Мұнараның аяқ бағаналарын  және белдіктерді құбырлардан, диагональ  тартымды ірі прокаттан жасайды.

Биіктігі дәл  осындай және ауыр көтеру қабылеті бар пилонды мұнаралардың аяқ  бағыналарын діаметрі үлкен құбырлардан  жасайды. Пилонды мұнараларының  аяқтарының жоғарғы шеттері кронблокасты рамасымен шарнирлі қосылады. Мұнаралы мұнаралар көп жағдайда әдейі арналған жоғары көтеруіш көмегімен жоғарыдан төемн қарай құрастырылады.

 

1.2. Қолданылатын  қондырғыларға шолу және олардың  анализі

 

Мұнаралар жүккөтергіштігі, құрылымы, піші ні, өлшемі. Тірек жүйесіне және фундаментке негізгі салмағын беру қабілеттігіне, құрамдас бөлшектерге бөліну дәрижесін мен құрастыру тәсіліне қарай бөлінеді.

Жүккөтергіштігі. Жүккөтергіштігін номінал және максимал деп бөліп анықтайды. Мұнараның номинал жүккөтергіштігі деп ілмекке түсірілетін максимал статикалық салмақты айтады. Ол мұнараға ілінген бұрғылау бағанасының максимал салмағымен анықталады. Мұнараның максимал жүккөтергіштігі қысқа мерзім ілінген шегендеуші бағанасының максимал салмағымен анықталады.

Ұзын свечаларды қолданған кезде көтеріп –  түсіру операциясына жұмсайтын уақыт азаяды. Свечаны ұзартқан сайын мұнараның биіктігі, яғни оның салмағы көбейе түседі. Сол себепті, ұзын свечаларды тек терең ұңғыны қазған кезде пайдалану экономикалық тұрғысынан қарағанда тиімдірек.

Мұнараның фундаментне  тірелу жүйесі. Бұл белгі бойынша мұнараларды мұнаралы және діңгекті түрге бөлінеді. Мұнаралы түрінің салмағы үш немесе төрт аяққа, ал діңгекті түрдің салмағы бір немесе екі аяққа түседі, діңгекті түрге А – типті мұнаралар жатады.

Мұнараның құрамдас бөлшектерге бөліну қабілеті. Құрамдас бөлшектерге бөліну қабілеті бойынша мұнаралар білікті және секциялы болып бөлінеді. Соңғысы құрамдас бөлшектерге бөлінбейтін секциялардан тұрады. Секциялы мұнаралар тасымалдауға ыңғайлы, оларды құрастыруға және керісінше жинауға аз уақыт жұмсалады.

 

Мұнаралы  мұнара

 

Мұнаралы мұнара – керегеторлы, дұрыс төртқырлы  қима пирамида пішінді құрылым. Ол сортты прокаттан немесе бұрғылау құбырынан  жасалады. Оның бөлек бөлшектері болт пен қыстырылады. Орнықтырақ болу үшін он тіреуішпен бекітеді.

Пирамиданың көпірлерге қарағанда алдыңғы және артқы қырларында бұрғылау және шегендеуші құбырларын мұнараға кіргізуге арналған қақпалар орнатылған. Олардың биіктігі 8 м-ден 12 м-ге дейін барады.

Свечаның ұзындығына байланысты белгіленген биіктікте  ортасында квадрат арқалығы және фонарьға кіріп тұрған алаңшасы бар төртбұрышты балкон орнатылады. Балкон мен люльканың еденіне тақтайлар төселіп, қоршаумен қауіпсіздендіреді.

 

 

 

Кесте 1.1. – Бұрғылау мұнараларының техникалық сипаттамасы

Параметрлер	Мұнаралы			Секциялы, А - типті
	ВБ53-300	В1-300-53 2ВБ-53-300	В200-41 БМВБ-41-200	ВАС-42	ВАС-42П	ВАС-53А
Ілгектің номинал  жүккөтергіштігі, т	300	300	200	200	200	250
Мұнараның биіктігі, м	53	53	41	42,83	42	53,4
Төменгі табанның өлшемдері, м	10х10	10х10	8х8
Шарнирлі тіреуіш аяқтарының  арасындағы қашықтық, м				9,2	9,2	10,78
Балкондардың  саны	2	2	1	1	1	1
Балкондардың  орна ласу биіктігі, м - бір інші  балкон - екінші балкон	24 36	22 35	22	24,2	24	35

 

Кесте жалғасы 

 

Жоғарғы табанының  биіктігі (аяқтарының өсі бойынша), м	2х2	2х2	2х2	1,8х1,8	1,8х2,0	1,8х1,8
Комплекті мұнараның  салмағы, т	30,3		25	24	21	32,5

 

 

ВМ  – 41 М мұнарасы

 

ВМ - 41 М мұнарасы 150 тонна салмаққа дейінгі бұрғылау жұмыстарына арналған. Құрамдас бөлшектерге  бөліну типі бойынша ол бөлек біліктерге бөлінетін мұнараларға жатады. Ол иілгіш белдеушелермен қосылған төрт аяқтан және диагональ тартымдардан тұрады. Керегеторы крест схемасы бойынша жасалған. Белдеушесі – 168 мм-лі, қабырғасының қалыңдығы 6 мм бұрғылау құбырынан, тартымдары – 22 мм-лі құрыш шыбығынан жасалынған. Мұнара ортасынан биіктігі 4 м он секцияға бөлінеді. Белдеушілер аяққа жартықамыт көмегімен құбырлардың түйсінде болттармен бекітіледі.

 

ВБ  – 53 – 300 мұнарасы

  Биіктігі 53 м, жүккөтергіштігі 300 т. ВБ – 53 – 300 мұнарасы тоғыз панель ден тұрады. Астыңғы панельден басқасының биіктіктері 6 м-ден, астыңғысыныкі – 5 м. Мұнараның аяқтары 246 мм-лі, қабырғасының қалыңдығы 10 мм құбырдан, белдеушілері қабырғасымен қалыңдығы 5 мм, ұзындықтары 194 және 140 мм құбырлардан жасалады. Керегеторы крест түрінде, диагональ тартымдары иілгіш және ұзындығы керек кезде оңай өзгерілетін болып жасалады. Ұзындықтары 25 м және 36 м свечаларды көтеру үшін екі балкон жасалады. Екі арқалықтан тұратын рамаға жүккөтергіштігі 300 немесе 200 т кронблокты орнатуға болады.

 

А –  типті секциялы мұнаралар

 

Қазіргі таңда  А – типті діңгек түріндегі  секциялы мұнаралар кең қолдануда. Оның себебі мұнаралы мұнараларға қарағанда  бұндай түрінің бірқатар артықшылығының бар болғанына байланысты. Олардың металлсиымдылығы жүккөтергіштігі бірдей болван кезде, мұнаралыға қарағанда 20%-ке аз. Құраушы бөлшектердің де саны аз, және осыған байланысты он құрастыру және жинау уақыты азаяды.

А – типті  мұнаралар, жетуге қиын аудандарда және алкен ара-қашықтыққа жиі орын ауыстыру болатын аудандарға кеңінен қолданылады.

 

ВАС – 42 мұнарасы

 

ВАС – 42 мұнарасының  биіктігі 42 м, жүккөтергіштігі 200 т. Аяқтары  біріккен жер інде кронблокасты рамасы мен кронблоктың алаңшасы орналасқан. Мұнараны вертикаль күйінде орнықтыру тартымдары қолданады. Мұнараның аяқтары қимасы теңбүйірлі үшбұрыш төрт пісірілген торлы формадан тұрады. ВАС – 42 мұнарасы балконмен, маршты баспалдақпен және сатымен жабдықталған.

 

 

Бұрғылау қондырғыларын  және бұрғылау имараттарын топтастыру принципі

 

Минай және газ  ұңғыларын әр-түрлі тереңдікке (бірнеше  жүз м-ден бірнеше мың м-ге) бұрғылайды. Ол геологиялық қиындыққа, ауа-райының жағдайына, фундаменттің біртекті орналасуына байланысты.

Бұрғылау мұнараларына қойылатын талап тар көптеген факторларға байланысты. Әр жағдайда осы факторлар ескерілу керек. Бұл факторлар төменде көрсетілген:

1. Ұңғының жобалаған  тереңдігі;

2. Жобалаған  ұңғыны бұрғылау кезінде кездесетін  жыныстардың қаттылығы, иірімділігі  және түрпіліктілігі;

3. Өту жиегіндегі  болжанған салыстырмалы қысым және кейбір ауытқулардың болу мүмкіндігі;

4. Ашу тәсілі, нәтижеде болар деген жағдайларды  сынау және оларды іске асару;

5. Пайдаланатын  бағаның діаметрі және осы  бағаның астындағы ұңғыны бұрғылау  кезінде пайдаланатын басқа шегенеуші  бағаналардың, қашаулардың, бұрғылау құбырлардың діаметрі;

6. Жер бедерінің  қасиеті;

7. Ауа-райының  қасиеті;

8. Бұрғылау тәсілі;

9. Бұрғылау бригадасының  жұмысының жеңілдігі және қауіпсіздігі;

10. Қондырғының  тұтастығы, құрастырудың және  жинаудың жеңілдігі және тездігі.

Бұрғылау қондырғысының  комплексіне: мұнаралы немесе діңгекті мұнара, табаны, шығыр, ротор, бұрғылау насосы, бұрғылау құбырларын көтеріп  – түсіретін тәлдік жүйе, жуға арналған сұйықтықты дайындап, тазартатын механизмдер, циркуляциялық жүйенің элементтері (вертлюг, шланг, тартымдар, құбырлар, ысырмалар, наушалар, сиымдылықтар), бұрғылау механизмдерге арналған қалқа, көмекші құралдар (компрессорлар, отынмай қондырғысы және т.б.) және әр-түрлі құрал – сайман кіреді.

Негізгі бекітімдердің  құрылысы айналу (роторлы) бұрғылаудың дамуының әр сатысында өзгеріп тұрады. Ол өзгерістер ұңғының құрылымы, олардың тереңдігі, бұрғылау жылуы, өтпенің механикалық жылдамдығы, қашаудың жұмысының ұзақтығы және рейстік санымен байланысты.

Бұрғылаудың айналу түрін алғашқыда қолданған кезде өтпенің механикалық жылдамдығы және қашаудың жұмыс уақыты өте аз болатын, балшық ертіндісінің сапасы төмен, ұңғының құрылысы тым үлкен болатын. Қашауды алмастыруға көп жағдайда бұрғылау процессіне жіберетін уақыттан да көп уақыт жұмсалынатын. Осының бәрі өтпенің жылдамдығының аз болуына – жуықтап алғанда 30-50 м/ст. – айына (1925-1928 жж.), яғни орташа алғанда тереңдігі 600 м ұңғыны 12 айдан астам уақытта бұрғылауына себе болды. Бұндай тереңдікті ұңғы үшін бұрғылау бағаналар мен шегендеуші құбырлардың салмағы аз болды.