2.4 Т12м3б-240 турбобұрғысының айналу моментін, қуатын және қысым түсуін есептеу

Берілгені:

Т12М3Б – 240 турбобұрғысы;

М – 156 Н∙м;

М_ж – 1,5 Н∙м;

Р – 0,27 МПа.

Есептеу жүргізейік.

Турбобұрғы сатылар санының моментін, қуатын және айналым қысымын анықтау бір сатысы үшін анықталған (ротор-статор жұптар).

Турбобұрғыны жобалауда әдетте берілген қашаумен бұрғылауға қажетті момент немесе максималды қуат беріледі, және бұл жағдайда турбобұрғының сатылар санын анықтау керек.

(2.26)

Т12М3Б – 240 турбобұрғысының 104 сатысы бар, және сәйкесінше алынған мәндер тежегіш және жұмысшы моменттеріне тең болады:

(2.27)

156 Н∙м. (2.28)

Максималды қуаты:

(2.29)

Қысымның максималды түсуі:

(2.30)

Есептеу мәліметтерін 2.4 – кестеге енгіземіз. Ал 2.3- суретте турбобұрғының сыртқы характеристикасы көрсетілген.

2.4-кесте- Техникалық сипаттама көрсеткіштері

Турбобұрғы шифры	Сатылар саны, дана	Тежегіш моменті,Н∙м	Жұмысшы момент,Н∙м	Максималды қуаты,м^3/с	Қысымның максималды түсуі,МПа
Т12М3Б – 240	104	312	156	62,4	28,08

2.3-сурет- Т12М3Б – 240 турбобұрғысының сыртқы характеристикасы

2.5 Бұрғылау тізбегінің компоновкасы

2.5-кестеде бұрғылау тізбегінің компоновкасы келтірілген.

2.5-кесте-Бұрғылау тізбегінің компоновкасы

№	Аталуы	Сыртқы өлшемі, мм	Ұзындығы, мм	Массасы,кг
1	Т12М3Б – 240	240	8180	2030
2	Қашау	269,9	380	56,6
3	Жылжымалы центратор	292	524	91
4	Калибратор	296,9	640	135
5	АБҚ	229	12	2232
6	Бұрғылау құбыры	170	1240	3,4

2.3 – суретте бұрғылау тізбегінің компановкасы келтірілген . Қашау 1 үстінде калибратор 2 орналасқан. Маховик 3 калибратор мен 2 турбобұрғының 4 арасында, ал центратор және АБҚ турбобұрғының жоғарғы жағында орналастырылған [17].

1-қашау; 2-калибратор; 3-маховик; 4-турбобұрғы; 5-центратор; 6-АБҚ

2.3-сурет- Бұрғылау тізбегінің компановкасы

2.4-суретте Т12М3Б – 240 турбобұрғысының қисық аудармасының ауытқу бұрыш өстері көрсетілген.

1,2,3 - қисық аудармасының ауытқу бұрыш өстері

2.4-сурет- Т12М3Б – 240 турбобұрғысының қисық аудармасының ауытқу бұрышы

2.6 Бұрғылау үшін сораптар тобын таңдау және олар жетектерінің қуатын есептеу

Бұрғылау қондырғысының жоғары пайдалану сапасын қамтамасыз етуде сораптардың негізгі параметрлерін дұрыс таңдау ең керекті шарт болып есептеледі. Олардың келесі параметрлерін анықтау жеткілікті:

• гидравликалық (пайдалы) қуаты;

• ең жоғарғы өнімділігі;

• ең жоғарғы айдау қысымы.

Гидравликалық қуат сораптардың өнімділігі (Q) мен қысымын (Р) байланыстыратын негізгі параметрлерге жатады:

. (2.31)

Сораптардың параметрлерін таңдау кезінде ұңғыма түбін жуу мен бұрғылаған тау жыныстарын жер бетіне шығарудың оптималдық жағдайлары ескерілуі керек.

Мысалы, ұңғыма диаметрі 269,9 мм қашаулармен бұрғыланатын болса,

. (2.32)

Егер бұрғылау турбобұрғы тәсілімен жүргізілетін болса, онда

. (2.33)

Бұрғылау қондырғысы (БУ) ZJ20 (F800) сораптармен жабдықталған болса, онда мұндай өнімділік төлкесінің диаметрі 160 мм, берілісі 0,85, қос жүріс саны 65 болғанда қамтамасыз етіледі. Сонда сораптың ең жоғары айдау қысымы 29 МПа болады.

Сораптың гидравликалық қуаты келесі формуламен анықтауға болады:

. (2.34)

мұндағы А_р- турбобұрғыдағы қысым жоғалу коэффициенті.

Ол келесідей анықталады:

, (2.35)

мұндағы Р_Т- турбобұрғыдағы ең жоғары қысым жоғалу мәні;

А- ұңғыма тереңдігіне байланысты емес қысым жоғалу мәні.

Ол келесідей анықталады:

=а_м+ а_абк· l_абк+ а_қш+а_пт, (2.36)

мұндағы а_м- байланыстыру жүйесінің қысым жоғалу коэффициенті;

а_абк- ауырлатылған бұрғылау құбырларының қысым жоғалу коэффициенті;

l_абк- АБҚ-ң ұзындығы;

а_қш- қашаудың жуу тесіктеріндегі қысым жоғалу коэффициенті;

- қашау тесіктері қимасының жалпы ауданы, см²;

а_пт-турбобұрғының жоғары тіректеріндегі қысым жоғалу коэффициенті;

В-ұңғыма тереңдігіне байланысты болатын қысым жоғалу коэффициенті.

Қашаудың жуу тесіктеріндегі қысым жоғалу коэффициенті мынадай анықталады:

а_қш = . (2.37)

Ұңғыма тереңдігіне байланысты болатын қысым жоғалу коэффициенті келесідей анықталады:

, (2.38)

мұндғыа а_құб-бұрғылау құбырларының қысым жоғалу коэффициенті;

а_қл- бұрғылау құлыптарындағы қысым жоғалу коэффициенті;

l_қл- құлыптар арасындағы қашықтық;

а_ск- сақиналы кеңістіктің қысым жоғалу коэффициенті.

Турбобурлармен бұрғылау кезінде бұрғылау сораптарының максималдық берілісін келесі формуламен анықтайды:

Бұрғылауды жер бетінен жаңадан бастағанда (L=0):

, (2.39)

мұндағы N_n- бұрғылау сораптарының пайдалы қуаты, кВт;

А_р- турбобұрғыдағы қысым айырмасының коэффициенті;

А-тереңдікке байланысты болмаған қысым кедергілері коэффициенті; ρ_б- бұрғылау сұйығының тығыздығы, г/см³.

Қолданатын сораптардың түріне қарай N_n мәні кестеден алынады.

Турбобұрғыдағы қысым айырмасы коэффициенті келесідей анықталады:

, (2.40)

мұндағы P_k-турбобұрғыдағы қысым айырмасы (Q-ның берілген мәнінде кестеден алынады).

Сораптардың есептелген берілісінде мүмкіндік бұрғылау тереңдігі келесі формуламен анықталады:

, (2.41)

мұндағы В-бұрғылау тереңдігіне байланысты болған қысым жоғалту коэффициенті.

Ол келесідей анықталады:

а_қ.б+ а_қ.л/ L_қ.л+ а_с.к , (2.42)

мұндағы а_қ.б- бұрғы құбырларындағы қысым жоғалу коэффициенті;

а_қ.л- бұрғылау құбырлары құлыптарындағы қысым жоғалу коэффициенті;

L_қ.л- құлыптар арасындағы орташа ұзындық;

а_с.к – сақиналы кеңістіктегі қысым жоғалу коэффициенті.

Ұңғыма конструкциясына байланысты аралықтар бойынша бұрғылау жағдайы өзгереді.

Сондықтан төменгі аралықтарды бұрғылау үшін сораптардың берілісі келесі формуламен анықталады:

. (2.43)

Жуу сұйығының есептелген шығынын (Q) екеріп мүмкіндік бұрғылау тереңдігін жоғарыда көрсеткендей анықтайды.

Мысалы, Т12М3Б-240 турбобұрғыларымен пайдалану тізбегінің орнын 1500 - 2000м аралығында бұрғылау үшін бұрғылау сұйығының шығыны (Q) келесідей анықталады. Бұрғылау қондырғысы (БУ) ZJ20 (F800) сораптарымен, бұрғы тізбегі диаметрі 114 мм құбырлармен, диаметрі 146 мм АБҚ- мен жабдықталған. Ұңғыма 215,9 мм қашаулармен бұрғыланады.

Сондықтан:

;

а_пт= 56·;

а_абқ=0,8·;

а_құб=182·;

а_ак=60·.

Қашаудың жуу тесіктерінен қысым жоғалу коэффициенті:

а_қаш= (2.44)

2.39-формула бойынша турбобұрғыдағы қысым айырмасы коэффициенті есептеледі:

. (2.45)

Бұрғылау тереңдігіне байланысты болған қысым жоғалту коэффициенті:

В== (2.46)

2.42-формула бойынша сораптар берілісін анықтаймыз:

Q= 54 л/с. (2.47)

Сораптардың сипаттамасына қарай поршеннің диаметрі 195мм болғанда сораптың берілісі 54 л/с болады. Мұндай шығын мәнінде қандай тереңдікке дейін бұрғылауға болатынын анықтаймыз:

. (2.48)

Бұрғылау тереңдігін L=2000 м деп қабылдаймыз.

Ұңғыма Т12М3Б-240 турбобұрғысын, диаметрі 269,9 мм қашауларды, ТБПН 170 мм, қабырға қалыңдығы 9 мм бұрғылау құбыры және диаметрі 229 мм ауырлатынлған бұрғылау құбырларын пайдаланып бұрғылайтын болсақ, көрсетілген параметрлердің мәндері келесідей болады:

=340·10^-5;

=230·10^-8;

·10^-3;

=610·10^-8;

= 10^-5;

·10^-8;

=75 м.

А=340·10^-5+5,9·10^-5·75+421·10^-5=120·10^-5. (2.49)

В=2,2·10^-8++230·10^-8=251·10^-8. (2.50)

N_г=(853·10^-5+120·10^-5+251·10^-8·4500)·1,25·24³=363 кВт , (2.51)

мұндағы L- 2000 м ұңғыманың тереңдігі.

Сораптар жетегі қозғалтқыштарының қуаты келесі формуламен анықталады:

, (2.52)

мұндағы N_гп^т- айналым жүйесіндегі гидравликалық кедергілерді жеңуге жұмсалатын қуат.

Ол келесідей анықталады:

, (2.53)

мұндағы - сораптардың толық пайдалы әсер коэффициенті.

Ол келесідей анықталады:

, (2.54)

мұндағы гидравликалық және механикалық пайдалы әсер коэффициенттері;

- сораптардың беру коэффициенті;

Р- сораптардың айдау қысымы.

Сораптың айдау қысымы келесідей анықталады:

(2.55)

Айналым жүйесіндегі гидравликалық кедергілерді жеңуге жұмсалатын қуат:

=39,7 кВт. (2.56)

Сораптар жетегі қозғалтқыштарының қуаты:

527 кВт. (2.57)

F800 сораптарының гидравликалық қуаты 510кВт<600кВт болғандықтан шарт орындалып тұр.

Есептелген гидравликалық қуат мәнінде қандай тереңдікке бұрғылауға болатынын келесі формуламен анықтаймыз:

. (2.58)

Егер F800 сораптарын қолданатын болсақ, 2200 метр бұрғылауға болады екен.

Ұңғыманы біріккен тәсілмен (турбо-роторлық) бұрғылау кезіндегі бұрғылау қондырғысының қозғалтқыштарының қуаты келесі формуламен анықталады:

, (2.59)

Мұндағы N_ж.ш және – шығыр және сораптар жетегінің қуаттары,кВт;

мұндағы N_ж.ш – шығыр жетегінің қуаты, кВт.

Ол келесі формуламен анықталады:

=, (2.60)

мұндағы N_i- ілмек жетегіндегі қуат, кВт.

, (2.61)

мұндағы P_i^н- қондырғының номиналдық жүк көтергіштігі;

жүкті көтерудің шекті жылдамдығы;

қозғалтқыш білігінен ілмекке дейін көтеру қондырғысының пайдалы әсер коэффициенті.

Мысалы (БУ) ZJ20 қондырғысы үшін:

, (2.62)

мұндағы көтеру қозғалтқышының білігінен шығыр барабанынадейінгі берілістің пайдалы әсер коэффициенті;

тәл жүйесінің пайдалы әсер коэффициенті.

Егер тәл жүйесінің жабдықталуы 6×7 болса,

(2.63)

Сонда:

η_тс=(0,84÷0,96). (2.64)

Шығар жетегінің қуаты:

=кВт. (2.65)

Ротор жетегінің қуаты N_ж.р келесі формуламен анықталады:

, (2.66)

мұндағы N_кш- қашауды айналдыруға жұмсалатын қуат;

N_б.а- бұрғы тізбегін бос айналдыруға жұмсалатын қуат;

N_n- қозғалтқыштан роторға дейінгі қарсылықтарды жеңуге жұмсалатын қуат:

, (2.67)

мұндағы С- тау жыныстарының қаттылығына қаратылатын коэффициент;

n- айналу жиілігі, айн/мин;

D_k- қашау диаметрі, мм;

Р_k- қашауға берілетін жүктеме, МН.

Мысалы, бұрғылау орташа тау жыныстарында диаметрі 269,9 мм қашаумен, 62 мин^-1 жиіліктегі айналыста және 0,12 МН жүктеме беру арқылы жүргізілсе:

. (2.68)

, (2.69)

мұндағы L- ұңғыма тереңдігі, м;

d_c- бұрғы тізбегінің сыртқы диаметрі, м;

бұрғылау сұйығының тығыздығы, кг/м³.

Сонда:

. (2.70)

. (2.71)

мұндағы .

n=60, онда:

. (2.72)

Ротор жетегінің жалпы қуаты:

. (2.73)

Бұрғылау қондырғысының ұңғыманы бұрғылау кезіндегі жалпы қуаты:

. (2.74)

Бөлім бойынша қорытынды:

МЕСТ 16293-82 бойынша бұрғылау тереңдігі мен ілмекке түсірілген жүктеме бойынша бұрғылау қондырғысын таңдаймыз. Біз бұрғылау тереңдігін 2000 м деп алдық. Яғни, берілген тереңдікке сәйкес және есептеулер нәтижесінде (БУ) ZJ20 қондырғысымен бұл ұңғыманы бұрғылауға болады.

Т12М3Б-240 турбобұрғысымен бұрғылау кезінде F800 сорабы мен САТ 3412 шығырын қолдануға болады. Шығырдың қуаты 485 кВт. Өту тесігінің диаметрі 444,5 мм болғанда, ZP175 роторы қолданылады. Оның жетегінің қуаты 300 кВт.

Арнайы бөлім