КІРІСПЕ
Мұнайға тәуелділіктен арылуға ұмтылу әрекеттеріне қарамастан, мұнай-газ кешені әлі де болса Қазақстан энергетикасының іргетасы және қазынаға салық түсімдерінің негізгі көзі болып табылады.
Соңғы жылдары оның стратегиялық міндеті болып жаңа кендерді және кен орындарын игеруге енгізу есебінен де, ескі мұнай нысандарын пайдаланудың өнімділігін арттыру есебінен де мұнай шығаруды тұрақтандыру және біртіндеп арттыру болып табылады.
Алайда, осы бір аса маңызды халық шаруашылығы міндетін шешу әлемде, оның ішінде Қазақстанда да,мұнай қорларының құрылымының ұдайы нашарлап баратындығымен, жаңа қорларлың өсімділігінің мұнай шығару қарқындарынан артта қалуымен күрделеніп отыр. Ембі, Өзен, Қаражамбас, Қаламқас және бірқатар басқалары секілді, бір кездері аса ірі кен орындары түсіп жатқан шығару режиміне кірген, бастапқы шығарылатын қорлардың жоғары өндірілгендігімен сипатталатын игеріп, кеш жетілдіру, шығару сатысында тұр, бұл ұңғымалардың дебитінің төмендеуінен және өнімді су басудың артуынан көрініс тауып отыр. Көптеген кен орындарының қалдық қорларының құрылымында қиындықпен шығарылатын қорлар басым болып отырған, оларды қазып шығару шығарудың шығындық технологияларын тартуды қажет етеді. Әлемдегі жұмыс істеп тұрған ұңғымалардың қорының жартысынан астамы штангалық ұңғымалық сорап қондырғыларымен (ШҰСҚ) жарақтандырылған. Мәселен, жекелей алғанда, АҚШ-та осы тәсілменұңғымалардың барлық қорының 85%(470 мыңнан астамы), Ресейде - шамамен 53% (шамамен 76 мың), Қазақстанда шамамен 65% пайдалануланып отыр. Сол себепті ШҰСҚ-ны модернизациялап соған зерртеу жұмыстарын жүргіздік
Жұмыстың нәтижелері және олардың жаңалығы – жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде Қазақстанның кен орындарындамұнай шығару практикасында ең таралған штангалық сораптың жетегінің модернизациялауға арналған прототипі анықталды; прототиптің негізінде модернизацияланған жетектің конструкциясы жасалды; модернизацияланған конструкцияның виртуалды моделі және оның жетектің жұмысқа қабілеттілігі мен жетілдірілу дәрежесін анықтауға мүмкіндік берген, жұмыс істеп тұрған макеттік үлгісі жасалды; жартылай өнеркәсіптік қондырғыны жобалау үшін негізгі конструкциялық параметрлер негізделді. Ұзын жүрісті жетектің жасалған конструкциясының жаңалығы ҚР патенттерімен расталған.
Сериялы айдағыш станоктардың ұсынылып отырған модернизациясы базалық нысанның конструкциясын елеулі өзгертусіз, тегістелген штоктың жүрісінің ұзындығын бірнеше есе арттыруға және батырмалы сораптардың және штангалардың ресурсын арттырудың есебінен ұңғымалардың жөндеуаралық кезеңінің елеулі өсуіне қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Магистранттың диссертациялық тақырыбына байланысты жасалған эксперименталды зерттеу жұмысы
Тербелмелі станок жайлы жалпы мәлімет
Штангалық сораптармен ұңғымаларды пайдалану әдісінің негізіне ұңғымаға түсірлетін іс-әрекеті қайтымды көлемдік сораптар кіреді және олар жер бетінде орналасқан жетектеуші механизммен механикалық түрде байланысқан. Барлық мұндай жабдықтар кешені штангалық ұңғымалы сорапты қондырғы деп аталады (ШҰСҚ).
Штангалық сорапты қондырғы сағалық жабдықтан, штангалық сораптардың тізбегінен, сораптық компрессорлы құбырлардың тізбегінен, ұңғымалы сораптан және қосымша жер асты қондырғысынан тұрады. Бөлек жағдайларда қандай да бір элемент орын алмауы мүмкін, сол кезде оның қызметін ШҰСҚ-ң басқа элементтері атқарады.
Сораптық штангалардың тізбегі бір-бірімен бұрандалармен байланысқан және штангалардан құралған өзекше (стержень) түрінде келтірілген. Сораптық штангалар тізбегі механикалық энергияны жетек механизмінен ұңғыманың сорабына береді. Ұңғымалық сорап (негізінен плунжерлі болып келеді) қайтымды-ілгерілмелі қозғалатын штангалардың механикалық энергиясын қабаттық сұйықтарды жоғарыға тартып шығару энергиясына түрлендіреді.
Көп жағдайда ШҰСҚ-да жетек ретінде балансирлі тербелмелі-станоктарды қолданады (Сурет 3). Балансирлі тербелмелі-станоктар массалы фундаментте (1) орналасқан рамадан (2) құралған. Рамада тірек (9) орнатылып, оған топсаның көмегімен балансир (10) бекітілген, оның бір шетінде бас (12) орналасқан, екінші шетінде оны шатунмен байланыстыратын топса бар. Шатун редуктордың шығар білігіне бекітілген кривошиппен (5) біріктірілген. Редуктордың кіру білігіне сына (клин) тәрізді белдікті беріліс арқылы электр-қозғалтқышы (3) жалғанған. Балансирдің басына штангалар тізбегі арқанды ілгіштің көмегімен (13) байланысады.
Сораптың арқанды ілгіші сораптық штангалар тізбегін тереңдікте орналасқан ұңғылық сораптың плунжерлерімен жалғастырады. Тізбек жеке штангалардан (17) жиналады. Штангалардың ұзындығы 6-дан 10 м дейін, диаметрі 12-ден 25 мм аралығында болады және бір-бірімен муфталар (23) арқылы жалғасады. Жылтырлатылған штоктың жоғары класты тазалықпен өңделген беті болады және оны бірінші немесе сальникті штанга деп атайды.
Сораптық компрессорлы құбырлар тізбегі қабаттық сұйықты жер бетіне шығарады және сағалық арматураны тереңдегі ұңғылық сораптың
1-фундамент; 2-рама; 3-электр-қозғалтқыш; 4-сына-белбеулі беріліс; 5-кривошип; 6, 8-контрасмалық жүктер; 7-шатун; 9-ұстын; 10-балансир; 11-балансир басын бекітіп қою механизмі; 12-балансирдің басы; 13-арқан ілу құрылғысы; 14-жылтыратылған шток; 15-сағалық сальник; 16-шегендеу құбырларының тізбегі; 17-штанга тізбегі; 18-СКҚ; 19-тереңдік сорабы; 20-газды якорь; 21-штанганың шыңдалған нығыздағышы; 22-құбырлы цилиндр; 25-сорап плунжері; 26-айдау клапаны; 27-сору клапаны.
1-сурет – Штангалы ұңғымалы сорап қондырғысы (ШҰСҚ)
цилиндрімен біріктіреді. Ол жеке құбырлардан (18) құралған, ұзындықтары 8-12м, диаметрі 48-114мм және шығар жердегі құбырлар буынымен біріктірілген.
СКҚ-ды герметизациялау үшін тізбек құрылғысының жоғарғы бөлігінде сағалық сальник орнатылған. Сальник арқылы жылтыратылған штанга өткізілген ұңғыма сағасының жабдықтарынан өндірілетін сұйықты алып кететін жері болады және ол арқылы сұйық алынады да, сүзгі тор арқылы өндіріске жіберіледі.
Әрекеті бір жақты ұңғымалық сорапты қарастырайық ІІІ. Ол СКҚ тізбегіне жалғанған цилиндрден (24) және штанга тізбегіне жалғанған плунжерден (25) тұрады. Айдау клапаны (26) плунжерге, ал сору клапаны (27) – цилиндрдің төменгі бөлігінде орнатылған.
Сораптың төменгі бөлігінде қажетті жағдайда газды IV немесе құмды сұйықтан бөлетін якорь орнатылған. Газ құбыр сыртындағы кеңістікке СКҚ (18) және шегендеу (16) құбырлар тізбегінің арасы арқылы өтеді, құм якорьдің корпусында тұнып қалады.
ШҰСҚ-ның жұмыс істеуі кезінде оған энергия электрлі қозғалтқыштан редуктор арқылы кривошипті-шатунды механизмге беріліп, оның көмегімен айналмалы қозғалыс штангалар тізбегінің қайтымды-ілгерілмелі қозғалысына түрленеді. Тізбекпен байланысқан плунжер де қайтымды-ілгерілмелі түрде қозғалады. Плунжердің жоғары қарай қозғалысында айдау клапаны плунжердің үстіндегі сұйық қысымымен жабылады да, ол СКҚ бойымен жоғары көтеріледі. Сол уақытта сору клапаны ашылып, плунжердің астындағы цилиндр көлемі сұйыққа толады.
Плунжердің төмен қарай жүрісі кезінде сору клапаны сұйық бағанасының қысымымен жабылады да, айдау клапаны ашылып сұйық плунжердің үстіндегі кеңістікке жиналады.Үстіңгі бетке көтерілген сұйық сағалық сальниктің бүйіріндегі бұрып алу тесігі арқылы өндірістік коллекторға жіберіледі.
Кәсіпшіліктің түріне немесе жекеленген ұңғымаларға байланысты ШҰСҚ-лардың басқа конструкциялары қолданылуы мүмкін.
ШҰСҚ көптеген күрделі жүйелі тораптардан тұрады. Оның классификациясы 2-кестеде морфологиялық матрица ретінде келтірілген.
Морфологиялық матрицаның үстіңгі қатары жетектеушілердің түрлері мен модификацияларын бейнелейді. Мұнда балансирлі тербелмелі-станок (ТС), трапециялы заңдылықпен қозғалатын ұзын жүргішті механикалық жетек, гидравликалық және пневматикалық жетек түрлері келтірілген.
Матрицаның екінші қатары сағаны герметизациялайтын жабдықтардың құрылымдық бірліктерін құрайды. Оның бірінші бағанасында тұтас жылтырлатылған штогы бар сағалық сальник бар, екіншісінде – қуысты жылтырлатылған шток, үшіншіде – тереңдетілген сальниктен, төртіншіде – ұңғылық тығыздатылған сальниктен, бесіншіде – таспалы немесе шыбықты қозғалмалы моменттерді қолданудан тұрады.
1-кесте– Штангалы ұңғымалы сорап қондырғысының
