Шыңыраулы штангалық сораптарды пайдалану

Шыңыраулы штангалық  сораптарды

пайдалану.

 

Шыңырауларды штангалық сораптарды қолдану арқылы пайдалану мұнайды шығарудың кең тараған түрлеріне жатады. Кеңес Одағында пайдаланып жатқан шыңыраулар қорының 80 % тереңсорапты қондырғылармен сыртқа шығарылады. Бұл тәсілдің кең тарағандығының бірден- бір себебі- оның салыстырмалы түрде алғанда көп қаржыны қажет етпейтіндігінде, шыңырауларды пайдалану және қызмет көрсету қарапайымдылығында. Дебиттілігі (тиімділігі) төмен шыңыраулардың өздері (дебиті 1 т/сөт аз) осы әдісті қолданғанда экономикалық жағынан тиімді болады.

Соңғы жылдары шыңыраулы сораптар әжептәуір жетілдірілді, әр түрлі жүк көтеретін және өнімділікті ұлғайтатын қондырғылар қолданыла бастады.

Шыңырауларды штангалық тереңсорапты қондырғылар қолдану арқылы 3000 метр тереңдіктен мұнайды, сондай- ақ сұйықтық дебиті бір тоннаның бөліктерінен бірнеше тоннаға дейін шығаруға болады.

Көп жағдайда штангалық сораптар аз дебитті және дебиттілігі орташа шыңырауларда  қолданады.

Штангалық сораптар дегеніміз үлкен тереңдікте қолдануға ыңғайлы арнайы құрылымдағы плунжерлі сорап. Сораптың жұмысы арнайы штангалар (бағандар) қатары арқылы жүргізіледі. Сондықтан мұндай сораптарды штангалық тереңсорапты қондырғылар деп айтады.

Штангалық сорап қондырғысы (96- сурет) шыңырау ішінде орналасқан сораптан, шыңыраудың ауыз жағында орнатылған аумалы станоктан тұрады. Сораптың цилиндрі 1 шыңыраудың ішіне түсірілген сорап- компрессор (жүк көтеретін) құбырларының 4 аяқ жағына жалғанған, ал плунжер 2 штангалар бағандарына 3 ілініп қойылған. Ең жоғарғы штанга аумалы станоктың балансирының бас жағымен 7 иілгіш канат немесе шынжырдан жасалған аспамен жалғанған.

 Сораптан сұйық мұнай жоғары көтерілетін сорап- компрессор құбырларының бағаны ның ауыз жағы үштікпен ақталады. Тройниктің (үштіктің) жоғарғы жағында (ең жоғарғы сорап штангасындағы) сальник штогының бойымен мұнай ағып кетпес үшін сальник қондырғысы, ал орта тұсына – мұнайды сыртқа шығатын желіге жіберу үшін бүйір жағында жол орнатылған.

Аумалы станоктың механизмінде электрдвигателі валының айналыс күші төмендететін трансмиссия арқылы кривошиптер 10 мен шатундар 9 валына жіберіледі және балансирдің тербеліс қозғалысын тудырады. Штангалардың ілініп тұрған нүктесінен және сораптың плундерінің кері- - үдемелі  қозғалысы балансирдің тірекке қатысты тербелісінен пайда болады.

Штангалық сорапты қондырғының жұмысы төменгі жолмен жүреді. Плунжер (97 а) жоғары жылжығанда төменгі сораптаушы қақпақша мұнайдың қысымымен ашылады, сұйықтық сораптың цилиндріне келіп құйылады. Бұл мезетте жоғарғы тығыздаушы қақпақша жабық тұрады, себебі оған сораптық- компрессорлық құбырларға толып тұрған сұйықтық бағанының қысымы әсер етеді.

Плунжер (97 б) төмен жылжығанда төменгі сораптаушы қақпақша мұнайдың қысымымен жабылады, ал тығыздаушы қақпақша ашылады да, сұйықтық цилиндрден плунжердің үстіндегі кеңістікке құйылады.

Сонымен, плунжердің жоғары жылжығанда бір мезетте сораптың цилиндріне сұйықтық сорылады да  сораптық- компрессорлық құбырларға көтеріледі, ал төмен жылжығанда – цилиндрдегі сұйықтық құбырлардың кеңістігіне барып құйылады. Бұл белгілер тереңсорапты қондырғыны бірәсерлі сорап ретінде сипаттайды. Плунжердің келесі жүрісінде цилиндрге тура сол мөлшердегі сұйықтық құйылады, содан кейін ол сұйықтық құбырларға барып, біртін- біртін шыңыраудың аузына қарай жылжиды.

 

Терең сорапты қондырғылар.

 

Штангалық сораптар құрылымы мен шыңырауда орнатылуы жағынан екі негізгі топқа бөлінеді: құбырлы алмалы- салмалы емес және салынбалы сораптар. Осы топтың әрқайсысында құрылымы, көлемі, ерекшеліктері жағынан бір- бірінен айырмашылығы болатын сораптардың көп түрлері бар.

Құбырлы алмалы- салмалы емес сораптардың ерекшелігі - цилиндрі мен плунжері шыңырауға әрқайсысы бөлек түсіріледі. Сорап цилиндрінің жұмыс істейтін жағы және салынбалы сораптар шыңырауға сораптық- компрессорлық құбырларда түсіріледі және құбырлар бағандарының тікелей жалғасы болып табылады, ал сораптың плунжері сорып алушы және тығыздаушы қақпақшалармен біріктіріліп штангалардағы құбырларға түсіріледі. 

Құбырлы алмалы- салмалы емес сораптарды жоғары көтеру де екі кезеңде іске асырылады: алғашында плунжері мен қақпақшалары бар штангалар шығарылады, соңынан цилиндр мен құбырлар жоғары көтеріледі.

Салынбалы сораптар шыңырауға  жинақталған түрінде (сораптың цилиндрі плунжерімен бірге) сораптық штангаларға түсіріледі. Жоғары көтергенде де жинақтаулы түрде сорап штангаларын көтеру арқылы шығарылады.

Жинақталған түрінде  төмен түсірілген салынбалы сорапты алдын ала құбырларда төмен жіберілген арнайы құлыпты қондырғы арқылы орнатып бекітеді. Нәтижесінде салынбалы сорап тозығы жеткен жағдайда немесе бұзылған бөлшектерін алмастыру үшін жоғары қарай тек сорап штангаларын көтерсе жеткілікті; сорап құбырлары үнемі шыңырауда қала береді; оларды құлыпты қондырғыны жөндеу үшін жоғары шығарады, ал бірақ іс жүзінде мұндай жағдайлар сирек кездеседі. Сонымен,  салынбалы сорапты ауыстыру құбырлы (салынбайтын) сорапты алмастырудан әлдеқайда жеңіл және онда сорап құбырлары азғантай мөлшерде ілінген; оларды қайта- қайта түсіріп көтерудің, сорапты бұрап, ашудың қажеттілігі онша болмайды.

 Салынбалы сораптардың  бұл артықшылықтары төмен түсіру- жоғары көтеру жұмыстары көп  уақыт алатындықтан үлкен тереңдікте  орналасқан шыңырауларды пайдаланғанда  аса маңызды.

Құбырлы алмалы- салмалы емес сораптар екі түрде болады: 1) екі қақпақшасы бар  сорап НГН1 (насос глубинный невставной первого типа) және 2) үшқақпақшалы сорап НГН2.

екі қақпақшасы бар НГН1  сорабы (98 а- суреті) негізінен үш бөлімнен тұрады:

цилиндрдің 2 өзінен, ұзартқыш патрубкадан 4 және конустың ершігінен 6 тұратын цилиндр;

плунжер 3 мен шарикті нығыздаушы қақпақшадан 1 тұратын плунжер бөлімі;

бас жағы плунжердің ішкі қуысында орналасқан ұстап тұратын штогы 7 бар сорушы қақпақша 5.

Сызбадан көрініп тұрғандай, сорап  бірқалыпты жұмыс істеп жатқанда плунжер ұстаушы штокпен байланысы болмағандықтан цилиндрге ауысады, ал сораптаушы қақпақшаның бөлігі қозғалмай тұрады. Плунжер цилиндрден шыққан сәтте  ұстаушы штоктың басына ілініп, сорап цилиндрінің төменгі жағын ашып, артынан сораптаушы қақпақша бөлігін түгелімен алып шығады. Нәтижесінде жоғары көтерілетін құбырларды толтырған мұнай сұйықтығы сорап арқылы шыңырауға ағады; сораптық- компрессорлық құбырларда жоғары көтергенде шыңыраудың ауыз жағында мұнай төгілмейді, ал сораптың астында құм жиналып қалса, оны мезгіл- мезгіл шайып тастауға болады.

Егер сораптаушы қақпақша бөлігін тексеру немесе ауыстыру қажеттілігі туындаса, сораптың өзін тиіспей- ақ, ұстаушы штоктың көмегімен жоғары қарай плунжерді көтерсе жетіп жатыр.

Екі қақпақшасы бар НГН1  сорабының басты кемшілігі- плунжердің және ұзартқыш патрубкының ішкі кеңістігінен тұратын зиянды кеңістік көлемінің тым үлкен болуы. Бұл кеңістіктің көлемін плунжердің төменгі жағына қосымша нығыздаушы қақпақша орнату арқылы азайтуға болады. Бұл тәсіл НГН2 үшқақпақшалы сорабын қолдану арқылы іске асырылады.

НГН2 үшқақпақшалы сорабы тура екі  қақпақшасы бар НГН1 сорабы тәрізді негізінен үш бөліктен тұрады: цилиндр, плунжер және сораптаушы қақпақшадан. Екі сораптағы цилиндр бөлігінің құрылымы бірдей; басқа бөлшектерінің тағы бір нығыздаушы қақпақшасы болғандықтан айырмашылығы болады. Плунжердің  3төменгі жағында орналасқан екінші нығыздаушы қақпақша 8 ұстаушы штокты қолдануға мүмкіндік бермейді, сондықтан плунжердің үстінгі жағында ілмек тәрізді басы бар муфтадан жасалған арнайы ұстағыш орнатылады.  Сораптаушы қақпақша бөлігі ұстаушы штоктың орнына жоғарғы жағында түйреуіші бар ұштықпен 10 жабдықталған.  Ұштықтың түйреуіші ұстағыштық саңылауларына кіріп тұрады да, сонымен қармаланады. Сораптаушы қақпақша да өз орнына ұстағыштың көмегімен орнатылады.

Екінші нығыздаушы қақпақшаны қолдану арқылы НГН2 үшқақпақшалы сорабында зиянды кеңістік көлемі екі қақпақшасы бар НГН1  сорабымен салыстырғанда екі есе аз болады. Сондықтан құрамында еркін газ бар мұнайды жоғары сораптап көтергенде үшқақпақшалы сораптарды қолдану ұсынылады.

  Құбырлы алмалы- салмалы сораптарды  НГВ (насос глубинный вставной) шифрімен белгілейді. Жоғарғы жағында  тірегі бар сораптарды НГВ1, ал  төменгі жағында тірегі бар  сораптарды НГВ2 деп түстейді.

НГДУ кәсіпорындарында НГВ1 типіндегі  сораптар жиі қолданылады.

 Құбырлы алмалы- салмалы сораптар  НГВ (99- сурет) үш негізіг бөліктен тұрады: цилиндр, плунжер және цилидрдің құлыпты бөлігі.

Сораптың цилиндрінің 5 төменгі  жағында мықтап бекітілген сораптаушы қақпақша, ал жоғарғы жағында – сорапқа тірек болатын және жоғары көтеретін құбырлардың сораптың үстіндегі ішкі қуыстарын шыңыраудан ажыратып тұратын конус орнатылған. Цилиндрдің үстіндегі тірек конусының бетіне плунжер штогының бағыттаушы ниппелі монтаждалады.

Плунжер 6 штангалардың бағандарына аяқ жағы сораптан шығып тұрған және штангаларға сәйкес келетін оймалары бар штоктың 1 көмегімен ілінеді. Сораптағы зиянды кеңістік көлемін азайту мақсатында плунжердің төмен жағына нығыздаушы қақпақша орнатылған.

Жоғары көтерілетін құбырлар бағандарының аяқ жағында 2 құлыптауыш тіректің астында сораптың дұрыс орнатылуын қамтамасыз ететін  бағыттаушы түтікше 7 монтаждалады. Құлыптауыш тірек бөлігі (100- сурет) сораптық- компрессорлық құбырларға жалғанған ауыстырғыш 1, конус ершігі 2, серіппелі құлып 3 және тірек муфтасынан 4 тұрады. 

Конус ершігі беріктігін және төзімділігін ұлғайту үшін термикалық өңдеуден өткізілген арнайы тат баспайтын болаттан жасалған. Конустың ершікке герметикалық қондырылуын бірі- біріне жапсарлас келетін беттерін мұқият өңдеу және конус жасау үшін беріктігі ершіктің металынан төмендеу болаттан жасау арқылы іске асырылады.

Тіректің серіппелі  құлыбы іші қуыс төбесі кесілген, алты ұзынша кесінділерден  жапырақша серіппе тәрізді пластинкалары бар конустан жасалған. Шыңырауға түсірген кезде сорап өзінің төменгі жағымен құлыптың серіппесін ашып, содан төмен қарай сораптың конусы ершікке отырмайынша жылжиды. Осы мезетте құлып серіппесінің аяқ жақтары цилиндр корпусындағы конус тәрізді буртикке қарама- қарсы келіп, соған тіреліп, сорапты құлып тірегінде ұстап қалады.

Құлып серіппелері шамамен 2000 Н (200 кгс) күш жұмсағанда арасы  ашылады, сондықтан сорапты орнына орнату үшін оған штангалардың бір бөлігінің салмағын түсірсе жетіп жатыр.

Сорапты жоғары көтеру кезінде  де көп күш жұмсалмайды, себебі серіппенің аяқ жағы буртиктің конус тәрізді  бетінде орналасқан; сәл созып  жіберсе аралары оңай ашылады.

Алмалы- салмалы сораптың нормадағы жұмыс істеуі кезінде плунжер цилиндрдың құбырлардағы орнынан қозғамай- ақ, ішінде еркін жылжып тұрады; сорап кәдімгі құбырлы сорап ретінде жұмыс атқарады.

Тереңдікте қолданылатын сораптардың көбісі біртиптес, ұқсас және детальдары мен бөлшектері де бір- біріне келе береді. Мысалы, барлық сораптардың жұ,мыс цилиндрлері плунжерлері, қақпақшалар бөлшектері бірдей.

Жұмыс цилиндрі. Тереңдікте қолданылатын сораптардың жұмыс цилиндрі болаттан немесе шойыннан жасалған ұзындығы 300 мм жеке төлкелерден жинақталады. Модификацияланған сұр шойыннан жасалған төлкелер цилиндрінің диаметрі 32 мм үлкен құбырлы сораптарда, ал легирленген болаттан жасалған төлкелер диаметрі  32- 28 мм алмалы- салмалы сораптардың бәрінде қолданылады.

Төзімділігін және беріктігін жоғарылату мақсатында төлкелердің жұмыс беттерін арнайы термикалық өңдеуден өткізеді. Төлкелердің ішкі жағын тегістеп, ал кесік дөңбекті жақтарын төлкенің осіне перпендикуляр және бір- біріне тығыз орналастырып жасайды.

Цилиндрді жинақтағанда төлкелерді остерін сәйкес келтіретін арнайы калибрленген оқтау- стерженге кигізеді, осы түрінде құбырлы қаптамаға салып, қаптаманың оймасына дәл бұралатын кесік дөңбекті жақтарынан муфталармен немесе ниппель- ауыстырғыштармен қысып қояды.  Осылай жинақталған төлкелер біртұтас беті тегіс, бүкіл ұзындығы бойынша тураланған ішкі диаметрі бірдей, ішкі жағы мұқият тегістелген цилиндр түрінде болып келеді. Сораптың типтеріне және қандай жұмыстарға арналғанына қарай цилиндрге 2- ден 27 төлкеге дейін орнатады.

Плунжер.  Тереңдікте қолданылатын сораптардың плунжерлері болаттан тұтастай балқытылған  құбырлардан жасалады. Барлық өлшемдердегі плунжерлердің ұзындығы 1200 мм, ал қабырғасының қалыңдығы диаметріне байланысты 5- 9,5 мм арасында болады. Плунжердің екі басында бөлшектерді – қақпақшалар, ауыстырғыштар, т. с. с. қосуға арналған оймалар жасалады. Плунжердің ішкі жағы мұқият тегістеліп, төзімділігі мен коррозияға қарсы беріктігін көтеру үшін бір қабат хроммен қапталып, тағы да тегістеледі.

Пайдалану жағдайларына қарай тереңдікте қолданылатын сораптар әр түрлі үлгіде жасалған плунжерлермен: беті тегіс, сырт жағында шығыршықты және винт тәрізді оймалары бар, «құмқырғыш» типіндегі, сондай- ақ рәзеңке нығыздаушы шығыршықтары бар плунжерлермен жабдықталады.

Сырт жағы тегіс плунжерлер (101- сурет) құрамында механикалық қоспалар жоқ мұнай сұйықтығын сорып шығаруға арналған. Егер сорапталып жатқан мұнайда құм болса, мұндай сораптарды қолданғанда күрделі бұзылулар болуы мүмкін. Мысалы, құм бөлшектері плунжер мен цилиндр арасындағы қуысқа кіріп кетіп, сораптарды мерзімінен бұрын істен шығарады.

Плунжер мен цилиндр  арасындағы қуыстарда құм көп  жиналып қалса, плунжер цилиндрде  кептеліп қалады; сораптаушы қақпақша жабық күйінде сорапты плунжермен бірге жоғары шығаруға мәжбүр болып, шыңыраудың ауыз жағында құбырларда толып тұрған мұнай төгіледі.