1.4.5 Термотұрақты турбобұрғылар

Термотұрақты турбобұрғылар ұңғыма түбіндегі температурасы 240°С болатын ұғңымаларды бұрғылауға арналаған. Турбобұрғының бұл типі жуылатын сұйықтық тығыздығы 2400 кг/м³ болатын жұмысқа арналған турбиналармен жабдықталуы мүмкін.

Диаметрі 164 және 184 мм болатын термотұрақты турбобұрғылар диаметрі 212 және 251 мм болатын қашаулы ұңғымаларда, тек үлкен және кіші сырғанау жолақты герметикалық тіреуі бар шарошкалы қашаулардан басқа ұңғымалардың барлық типтері үшін арналған. Турбобұрғы жинағының құрымына үш турбиналық және бір шпинделді секциядан тұрады.

Турбиналық секциялар, алдыңғы біліктің орналасуына байланысты жалғанатын әр секцияның өлшемдерін реттеуді жүргізбеуге мүмкіндік беретін алқалы білікпен жасалған. Шпинделді секциялар қашауда 8,0 МПа болатын қысымды тудыруға мүмкіндік беретін лабиринтті дискімен тығыздалған білікпен жабдықталған.

Термотұрақты турбобұрғыларды пайдалануда олармен қатар турбобұрғы астынды немесе АБҚ бағанасында орнатылатын түптегі біліктің айналу жиілігін реттеугішті қолдану керек. Тапсырыс берушінің арнайы тапсыры бойынша турбобұрғы жинағына орталықтандырғыш тіреу элементтерін (орталықтандырғыш, тұрақтандырғаш) қосуға болады.

Термотұрақты турбобұрғылардың техникалық сипаттамалары 1.10 – кестеде келтірілген.

1.10-кесте – Термотұрақты турбобұрғылар

Параметрлері	Типтік өлшем
	ТТА-184	ТТА-164
Сыртқы диаметрі, мм	184	164
Жалпы ұзындығы, м	24,5	2,46
Салмағы, кг	4750	2580
Жалғастырушы бұранда: - қашауға    - бұрғылау құбырына	З-117 З-147	З-117 З-117
Сұйық тығыздығының шығыны1000 кг/м^3, л/с	30	20
Айналу жилігі, об/мин	500	400
Күш моменті, Н х м	1900	1200
Қысым айырмасы, МПа	5,0	7,0

1.4.6 Модулді турбиналы-бұрандалы түптік қозғалтқыштар

Модулдік турбиналы-бұрандалы түптік қозғалқыштар (ТНВ) – түптік жетектің жыныс талқандайтын аспаптың жаңа концепциясы.

ТНВ құбыр бұрғыларға тән сенімділігін және түптік бұрандаларына тән «күш моменті – айналу жиілігі» (М/n) қатынасының деңгейінің жоғарылығын сәйкестіндіреді.

ТНВ аз көлемді сұйықтық қозғалтқышының жұмысында 400-550 сағат тұрақсыз жұмыс істей алады.

ТНВ қозғалтқыштары сыртқы диаметрі 172, 195 және 240 мм етіп жасалады.

Осы қозғалтыштардың көмегімен түзусызықты және қисайған ұңғыма аймақтарын ұңғымалау тегіс түбімен жасалады. Бұдан басқа керн алу барысында керн алу аспаптарының жетегін жасауға болады.

ТНВ қозғалқыштарын тығыздығы 1700 кг/м³, температурасы 110°С және көмірсутекті жалғастырғыш құрамы 5% болатын жуу сұйығында қолдану ұсынылады.

ТНВ қозғалтқыштары үш түзілімді құрылымнан тұрады: шпинделді, турбиналық секция және бұрандалы модуль. Құрылыммен аталған түйіндемелердің агрегатталуының түрлі нұсқалары бар. Оларды монтаждау жұмыстары шеберханада немесе бұрғылау аймағында орындала береді.

Турбиналы-бұрандалы түптік қозғалтқыштардың техникалық сипаттамасы 1.11 – кестесінде келтірілген [7].

1.11-кесте- Турбиналы-бұрандалы түптік қозғалтқыштар

Диаметрі, мм	Ұзындығы, м*	Салмақ, кг*	Қашау диаметрі, мм	Бұранда		Сұйық шығын, л/с**	Біліктің айналу жилігі,айн/мин	Біліктегі момент кұші, Н м	Қысым айырмасы, МПа
				қашауға	Бұрғылау құбырына
172	13,5 20,8	2010 3100	190,5-215,9	З-117	З-147	18-24	80-120 150-180 220-270	2200-4600	6,9-9,1
195	13,5 20,8	2580 3980	215,9-241,3	З-117	З-171	20-28	80-120 150-180 220-270	3000-5500	6,5-8,2
240	13,5 20,8	3910 6030	269,9-374,6	З-152 З-171	З-171	30-40	80-120 150-180 220-270	6000 10000	6,2-7,8

* - Бір немесе екі турбиналық секциялы қозғалтқыштарға арналған ұзындығы мен массасы келтірілген; сұйықтық тығыздығы 1100 кг/м³; келтірілген параметрлер 0,5 мм болатын, бұрандалы жұптың радиалды саңылауға сәйкес келтірілген.

Жағдайға байланысты келесі жұптар жинақталуы мүмкін:

− шпиндел + бұрандалы модул;

− шпиндел + турбиналық секция;

− шпиндел + турбиналық секция+бұрандалы модуль.

Бос жүрістің режимінен (күштің нолдік моменті) жұмыс режиміне дейін біліктің айналу жиілігі 10% шамасында төмендейді, ал қысымның төмендеуі 30% - дан аспайды.

Сериялы шығарылатын турбобұрғылардың мәндері келесі жинақты 1.12 – кестеде келтірілген.

1.12-кесте- Сериялық шығарылатын турбобұрғылардың жинақты кестесі

Турбобұрғы маркасы	Сыртқы диаметрі, мм	Жалпы ұзындығы, мм	Айналу жилігі,айн/мин	Күш моменті, Н х м	Қысым айырмасы, МПа	Сұйық шығыны, м^3/с	Салмағы, Кг
Т12РТ-240	240	8200	660	2000	4,0	13,9	2017
3ТСШ1-240	240	23200	410	2500	5,3	8,6	5975
3ТСШ1-195	195	25700	470	1800	5,0	9,7	4740
1.12-кесте(жалғасы)
Турбобұрғы маркасы	Сыртқы диаметрі, мм	Жалпы ұзындығы, мм	Айналу жилігі,айн/мин	Күш моменті, Н х м	Қысым айырмасы, МПа	Сұйық шығыны, м^3/с	Салмағы, Кг
3ТСШ1-172	172	25400	554	1200	7,4	6,1	3530
3ТСША-195ТЛ	195	25700	535	1800	6,1	6,4	4750
ЗА9Ш	240	23300	315	2500	5,8	9,4	6155
ЗА7Ш	195	25000	416	1800	7,9	6,6	4422
ЗА6Ш	164	24800	397	1200	6,5	5,0	2670
А9Ш	240	16600	380	2500	5,6	11,4	4405
А7Ш	195	17600	503	1800	7,7	10,8	3135
А6Ш	164	16800	485	1200	5,3	6,1	2065
ТО2-240	240	10170	420	1370	3,0	12,5	2507
ТО2-195	195	10110	520	870	3,6	8,3	1774
ТО2-172	172	9719	705	785	3,9	7,8	1363
ТГ-1242 турб. секц.	124	9160	900	450	8,9	3,3	930
ТГ-1243 турб. секц.	124	12940	750	470	9,3	2,8	1330
ТШ-108Б2 турб. секц.	108	8850	990	215	9,4	2,8	435
ТШ-108Б3 турб. секц.	108	12270	790	205	9,0	2,2	610
ТВ1-1023 турб. секц.	102	14600	900	100	9,0	3,0	630
ТВ1-1024 турб. секц.	102	19200	900	135	12,0	3,0	740
ТБД-320	320	10000	300	3000	3,0	15,3	5000
ТБД-280	280	10000	300	2700	3,5	13,3	4500
ТНБ-195	195	25800	400	2100	6,0	8,3	4810
ТНБ-184	184	24500	500	1900	5,0	8,3	4750
ТТА-184	184	24500	500	1900	5,0	8,3	4750
ТТА-164	164	24600	400	1200	7,0	5,5	2580

1.5 Түпнұсқаны таңдау

Жоғарыда келтірілеген турбобұрғылардың конструкциялық сипаттамаларына шолу жасау арқылы түпнұсқа ретінде тік және көлбеу бағытталған, тереңдігі жоғарғы емес ұнғымаларды бұрғылауға арналған Т12М3Б-240 турбобұрғысын таңдадым

Таңдалынып алынған түпнұсқаның техникалық сипаттамасы 1.13-кестеде келтірілген.

1.9-суретте қазіргі кезде өзінің пайдалану және қуатты сипаттамаларының тұрақтылығымен өндірісте кеңінен тараған, Т12 бір секциялы турбобұрғысының конструкциясы көрсетілген [14].

1.13-кесте- Т12М3Б – 240 турбобұрғысының техникалық сипаттамасы

Турбобұрғы	Турбина	Сатылар саны, шт	Сұйықтық шығыны, м^3/с	Айналу моменті, Н х м	Айналу жилігі, с^1	Қысым айырмасы, МПа	Ұзындығы, м	Салмағы, кг
Т12М3Б - 240	А7Н4С	104	0,055	2170	695	5,5	8,18	2030

Бұл турбобұрғы екі топтан тұрады: айналатын және айналмайтын бөлшектерден тұрады. Айналатын бөлшектері білікке 11 келесі кезекпен кіргізіледі. Біліктің жоғары жағынан алдымен төменгі радиалдық тірек төлкесі 15, жуу сұйығы шығатын тесіктері бар сақина-тірек 14 олардың артынан 33 саты турбина 9 және ротор 10 кіргізіледі. Одан кейін ортаңғы тіректің төлкесі 12 және ортаңғы тірек 13, тағы 33 саты турбина және екінші ортаңғы тірек төлкесі мен ортаңғы тірек, олардың үстіне 34 саты турбина кіргізіледі. Осымен екі ортаңғы тірегімен 104 турбинаны жинау аяқталады.

Олардан кейін білікке реттеуші сақина 8 пята дискі 5, пята сақинасы 7 және төменгі подпятник 6 кіргізіледі. Одан кейін дәл осы ретпен тіректердің екінші комплекті кидіріледі. Тіректердің 12 комплектін кидіріп болғаннан кейін бекіту бөлшектерін 3 бұрап кіргізеді – гайканы жоғарғы пята дискіне 5 тіреп, калпак және контргайканы (1.9-суретте көрсетілген).

Бекіту тіректерін 3, турбобұрғы білігіне кидірілген бөлшектердің бір-біріне, ал олардың сақина-тірекке 14 сенімді қысылуын қамтамасыз ету үшін берілген момент шамасында бұрап қысады.

Одан кейін турбобұрғы қорабының 2 жоғарғы жағына аударма 1 жалғанады, қорап 2 ішіне тіреліп тұратын төлке 4 орнатылып білік 11 кидірілген бөлшектерімен асты арқылы қорапқа 2 салынады.

Одан кейін ішінде резиналы қаптамасы бар ниппель 16 турбобұрғы қорабына 2 астыңғы жағынан бұрап кіргізіледі.

Оның турбобұрғы қорабының ішіне кірген ұшы барлық статорларды бір-біріне және ортаңғы тіректерге 13, реттеуші сақинаға 8, төменгі попятникке және подпятниктерді бір-біріне,тіреуші төлкеге 4 және турбобұрғының қорабының жоғарғы жағындағы тірекке қысып тастайды. Сондықтан бұл бөлшектер бір-біріне сенімді нығыз қысылып тұру үшін ниппельді берілген айналу моментінде бұрап кіргізеді.

Сөйтіп, барлық айналатын бөлшектер білікте қозағлыссыз болып қысылып, ал айналмайтын бөлшектер турбобұрғы қорабында қозғалмайтын етіп қысылып қатты фракциондық етіп бекітіледі.

1-аударма; 2-тұрқы; 3-бекіту тетіктері; 4-төлке; 5-пята дискі; 6-төменгі подпятник; 7-пята сақинасы; 8-реттеуші сақина; 9-статор; 10-ротор; 11-білік; 12-ортаңғы тірек төлкесі;

13- ортаңғы тірек; 14-сақина тірек; 15-төменгі радиалдық тірек төлкесі; 16-ниппель;

а-жиынтық түрдегі турбобұрғы; б- жоғарғы тіректі-радиалды тіреуіштің бір сатысы;

в- турбинаның бір сатысы; г-ортаңғы тіреуіш; д-ниппель

1.9-сурет- Бір секциялы Т12 турбобұрғысының схемасы.

Енді, бұрғылау сұйығының жүру жолын қарастырайық. Жуу сұығы бұрғылау тізбегінен аударма 1 арқылы турбобұрғы қорбына 2 кіреді. Одан кейін қозғалмайтын подпятниктердің 6 тесіктері арқылы (1.9б-суретте көрсетілген) сұйық бірінші турбинаға (1.9б-суретте көрсетілген ) кіреді. Сөйтіп сұйық турбиналардан турбинаға және ортаңғы тіректер (1.9г-суретте көрсетілген) тесіктерінен өтіп, сақина-тіректің тесіктері арқылы турбобұрғы білігіне және қашауға шығады. Қашау тесіктерінен шыққан сұйық ұңғыма түбін жуып, бұрғыланған тау жыныстарын көтеріп, ұңғыма қабырғасы мен бұрғы тізбегі арасындағы сақиналы кеңістік арқылы сағаға шығады.

Жұмыс процесі кезінде турбобұрғы білігі жоғарыдан төмен қарай бағытталған гидравликалық және айналу бөлшектерінің салмағынан туатын, сондай-ақ төменнен жоғары бағытталған ұңғыма түбінің реакциясынан туатын, күштер әсерінде болады. Бұл жүктемелерді турбобұрғы білігінің жоғары жағындағы 12 коплекттен тұратын тіректер қабылдайды. Олардың бірі 1.9б-суретінде көрсетілген. Подпятниктің 6 ортасы, асты және үсті резинамен қапталған.

Турбобұрғының білігіне кіргізгенде подмятниктің астына және үстіне екі жалпақ темірден тұратын сақина – пята дискіні бірге кіргізеді. Подпятниктің сыртқы дискі қорап ішінде қысылып қоғалысыз тұрғандықтан білік пен пята оның резиналы бетінде сырғанау подшипнигі сияқты айналады және білікке әсер етуші күштердің қайсы бағытта артық болуына байланысты не астымен, не үстімен жүктемені қабылдайды. Жұмыс кезінде турбобұрғы білігіне сондай-ақ радиальдық күштер де әсер етеді. Оларды турбобұрғы білігіндегі төрт радиальдық тіректер қабылдайды.

Жоғарғы радиальдық тіректің ролін пята сақинасы 7 мен подпятник 6 атқарады. Білік айналу кезінде, пята сақинасы подпятниктердің резинамен қапталған ішкі бетіне үйкеліп оған радиальдық жүктеме түсіреді.

Ішкі беті резинамен қапталған ортаңғы тіректер 13 (1.9г-суретте көрсетілген) турбобұрғы білігінің ортаңғы бөлігінде пайда болатын радиальдық күштерді қабылдайды.

Төменгі радиальдық тірек ол – ниппель 16 (1.9д-суретте көрсетілген) болып есептеледі. Оның да ішкі беті резинамен қапталған.

Сөйтіп, радиальдық тіректердің ролін біліктің жоғарғы бөлігінде жайғасқан, 12 комплекттен тұратын тіректер, ортасында әрбір 33 турбиналардан кейін орналасақан екі тірек және төменгі жағынан турбобұрғы қорабына бұрап кіргізілетін ниппель болып есептеледі.

Бір секциялы Т12М3Б – 240 турбобұрғысының жалпы көрінісі 1.10-суретте берілген.

1.10-сурет- Т12М3Б – 240 бірсекциялы турбобұрғысы

Бір секциялы турбобұрғылар тереңдігі жоғары емес тік және көлбеу ұңғымаларды бұрғылауға арналған. Егер қисаю қарқыны жоғары көлбеу ұңғымаларды бұрғылау керек болса, онда сатыларының саны 30, ұзындығы 3-4м бір секциялы турбобұрғылар қолданылады (әдеттегі турбобұрғылардың ұзындығы 9м шамасында болады). Қысқартылған турбобұрғылар және Т12 түріндегі турбобұрғылау бір-бірінен турбиналары сатыларының саны және тіректерімен ерекшеленеді.