Қазақстан республикасы білім жəне ғылым



жүктеу 5.03 Kb.

бет8/13
Дата13.05.2017
өлшемі5.03 Kb.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13

10.2 Функциялары, структурасы, түрлері жəне қойылатын талаптар
 Бұрғылау  қондырғысының  тəлді  жүйесі  жылжымайтын  кронблоктан,
жылжымалы  тəлді  блоктан, иімелі  байланыстан (жылжымайтын  жəне
жылжымалы  блоктарды  байланыстыратын  тəлді  арқаннан), бұрғылау  жəне
шегендеуші құбырлар тізбегін асатып бұрғылау ілмегі мен штроптардан, тəлді
арқанның ұшын жылжытпайтындай етіп бекітуге арналған реверсордан тұрады.
Тəлді  жүйелерге  келесі  жалпы  талаптар  қойылады: пайдалану  сенімділігі,
өйткені тəлді жүйенің қатардан шыққан бір элементінің өзі үлкен апатқа əкеліп
соғады; қызмет  көрсетудің  қолайлы  жəне  қауіпсіздісі – барлық  қөзғалатын
элементтер қаппен қорғалған болу керек; тозған, арқандарды ауыстыру кезінде
монтаждау  мен  демонтаждау  тез  орындалу  керек; біртипті  механизмдер  мен
элементтер  өзара  бірін-бірі  ауыстыра  алуы; барлық  тəлді  жүйе  механизмдері
таслалдауға қолайлы болуы керек.
 10.3 Оциллограммада жүргізілетін талдаулар
Ұңғымалардың 
тереңдіктерінің 
артуымен 
бірге 
көтеріп-түсіру
операцияларына  кететін  уақытты  азайту  мəселесі  өзекті  мəселелердің  біріне
айналуда. Жобаланған  жəне  жаңа  бұрғылау  қондырғыларында  бұл  мəселе
негізгі  көтерліп  жетек  қуатын  өсу  есебінде  көтеру  жылдамдығын  арттыру
жолымен  жəне  қосалқы  жұмыстарды  автоматтандыру  мен  механикаландыру
арқылы  шешілуде. Бірақ  көтеру  жылдамдығының  өсуі  ротордан  бұрғылау
құбырларын  қармау  кезеңіндегі  динамикалық  жүктемелердің  артуына  алып
келеді. Соңғылары барабанға арқанның көп қабатты (қатпарлы) етіліп орамдалу
кинематикасы себебінен болады.
Арқанның 
көп 
қабатты 
орамдалу 
кинематикасының 
бұрғылау
қондырғыларының 
көтергіш 
кешендерінің 
жүктелу 
элементтерінің
динамикалық  жүктелуіне  əсер  етуін  илюстрациялау  үшін 10.1 жəне 10.2-

65
суретте  көтеру  оциллограммасы  берілген, ал 10.3-суретте  бұрғылау  свечасы
биіктігіне  бұрғылау  тізбектерінің  түсірілу  оцилограммасы  берілген. 10.1 жəне
10.3-суреттер  оцилограммалары  Арал  СГ-1 ұңғымаларын  Уралмаш-3Д
қондырғыларымен бұрғылауда алынған.
10.1-сурет Арал-Соредегі СГ-1 ұңғымасындағы «Уралмаш-3Д»
бұрғылау құрылғысының жүктелген тəлдік блоктың көтерілу
оциллограммасы, бұрғылау тізбегінің ұзындығы: а – 720м, б –1728м, в –
2880м, г –3600 м.
10.2-сурет. Бір свеча биіктігіне көтеру үрдісінің
оциллограммасы, бұрғылау тізбегінің салмағы 150m (I-V – арқан
қабаттары)

66
10.2-суретте  бір  свеча  салмағы 150т  бұрғылау  тізбегінің  көтеру  үрдісінің
биіктігіне  оцилограммасы  берілген. Ұңғыма  түбі 5860 м. Оциллограмма  Баку
қаласында 100в  ұңғыманы  БУ-300Э  бұрғылау  қондырғысымен 7000м
тереңдікке дейін бұрғылау барысында алынған.
Оциллограммада келесідей  параметрлер тіркелді: қозғалмайтын соңындағы
күші  Р
ик
, барабанның  айналу  жылдамдығы  жəне  барабанның  əр  айналым
уақыты. 10.2-суреттен арқанның ең жоғары тербелу амплитудасы қозғалмайтын
бөліктің  орташа  күшінен 36,5% жететінін, ал  динамикалық  коэффициент 1,16
тең.
Орнатылған  қозғалыстағы (10.1-10.3-суреттерде  берілген) тербелмелі
үрдісті көптеген оциллограммада жүргізілген талдаулары келесілерді көрсетті:
1. Жылжымайтын  соңында  күштің  тербелу  жиілігі  тартқыш  соңдарының
арқанның  барабанға  көп  қабатты  етіліп  оралуында (қабат  саны  үштен  көп)
секунд ішінде барабан білігінің айналу санына тең.
2. Күштің  тербелу  амплитудасы  барабандағы  оратылған  арқан  санының
өсуімен бірге өседі жəне бір қабаттың айналуында тұрақты болады.
3. Əр қабаттың оратылуында ең жоғарғы амплитуда арқанның бір қабаттан
екіншісіне ауысуында – жоғарыдағысына ауысуында пайда болады.
4. Көтерілетін жүктің азаюымен бірге тербеліс амплитудасы өседі.
5. Жетек қуаты артуымен бірге тербеліс амплитудасы өседі.
Тербеліс  күшінің  біршама  ауытқуы  жəне  беріктілік  шегінен  асып  кеткен
жағдайда  қажу  факторларының  жиналуына  алып  келеді, ал  бұл  өз  кезегінде
барлық  элементтерінің - əсіресе  тəлдік  арқанның  жұмыс  қабілеттілігін
төмендетеді.
10.4 Тəл арқандарын есептеу
Бұрғылау  құрылғыларында  диаметр  диапазондары 25 тен 40мм  дейінгі
тəлдік  арқандар  қолданылады, бұларда  диаметрлері  0,75 тен 3,20 мм  дейінгі
болат сымдар пайдаланылады.
Арқандық  сымдар  көпретті  филерлер  арқылы  сымдаумен  аралық  жəне
термиялық (патентеумен) жəне  химиялық  өңдеу  тəсілімен  орындалады, бұл
материалдың жоғары беріктілігін, біртекті құрылымдықты, үстіңгі беттің жақсы
сапасын  қамтамасыз  етеді. Негізгі  материал  ретінде  жоғары  көміртекті 50,55
..75 құрамынла марганец бар (0,40,8%), кремний (0,2-0,4%), хром, никель, мыс,
кейде біршама күкірт мен фосфор қосылған (0,03%)   болаттар қолданылады.
10.3-сурет. «Уралмаш-3Д» қондырғысында диаметрі 114м,
ұзындығы 720м бұрғылау тізбегін түсіру оциллограммасы. Свеча
ұзындығы 36м. Түсіру гидротежегішпен орындалады.

67
Сымдау  нəтижесінде  материал  беріктілікгі  қатайып, талшықтар  құрылымы
тізбектеліп, жақсы  тойтарыс  түзіледі, бұл  үзілуге  деген  кедергіні 1600-
1800МПа дейін арттырады.
10.5 Тəл арқандарының құрылымы
Болат  арқандар  көптеген  сымдар (3 тен 800) саныан  жəне  органикалық
немесе метал өзекшелерден тұрады.
Алдымен  сымдарды  бұрымдап  еседі – бұл  арқанның  негізгі  элементі, ал
олардан арқанның өзі есіледі.
Болат  арқандардың  бірқабатты  жəне  көпқабатты, дөңгелек  жəне  фасонды
деп  жіктеледі. Құрастырылу  қағидасы  бойынша  жəне  бұрымдалудағы
қабаттарда сымдардың түйісу сипатына қарай үш түрге бөлінеді:
 ДЖ – дəлдікті жанасу
 СЖ – сызықты жанасу
 ДСЖ – дəлдікті-сызықты жанасу.
10.6 Болат  арқандардың  сыныптамасы  жəне  тəл  арқандарының
сипаттамалары
Дөңгелек арқандар келесідей сыныпталады:
Құрылымдық белгілері бойынша:
а) бірретті  есулік, немесе  спираль  тəрізді – бір  немесе  бірнеше
концентрациялы есілген дөңгелек жəне фасондық сымдар қабатынан тұрады;
б) екіретті есілген – бір немесе бірнеше  концентрациялы есілген бұрымдар
қабатынан тұрады;
в) үшреттік есілген – есілген стренг қабатынан (трос) тұрады.
- бұрымдарының  көлденең  қимасы  бойынша: дөңгелек  өрілген  жəне
фасондық өрілген.
- өрім түрлеріне байланысты:
а) НЖ – сымдардың нүктелі жанасуларымен.
б) СЖ-О, СЖ-Р, СЖ-З, СЖ-РО – сымдардың сызықты жанасуларымен;
в) НСЖ – нүктелі-сызықты сымдардың жанасуларымен;
- есу тəсіліне байланысты:
- Т – тарқатылатын (стренгтер, сымдар  мен  бұрым  өз  орындарын
байлауларды алғаннан кейін сақтай алмайды;
- ТМ – тарқалмайтындар -   (стренгтер, сымдар  мен  бұрым  өз  орындарын
байлауларды алғаннан кейін де сақтай алады).
- есу бағыты бойынша:
а) оң бағытты, белгіленуі Z;
б) сол бағытты, белгіленуі S.
- элементтерін есу бағыты бойынша:
а) кресттік есу – сымдар мен бұрым екіретті қарама қарсы бағытта есіледі;
б) біржақты есу – бір жаққа қарай сымдар мен бұрымдарын есу.
- айналғыштық деңгейі бойынша:
а) аз айналатын (көпбұрымды арқандары қарсы бағытта есіледі);
б) айналмалы ( барлық сымдары бір жаққа қарай есіледі).
- сымдарының  үзілуге  уақытша  қарсыласуының  рауалы  екпіні  жəне
пластикалық қасиеттері бойынша:

68
а) жоғарғы – В;
б) бірінші – I.
Арқан  сымдарының  үзілуге  уақытша  қарсыласуының  рауалы  екпіні 6.10-
кестеде көрсетілген шамалардан аспауы керек.
- Сымдар бетінің түрі бойынша:
а) жарқын;
б) мырышталған: ЛС – жеңіл  жұмыс  жағдайына; СС – орташа  жұмыс
жағдайына; ЖС – қатаң жұмыс жағдайына.
 - Өзекшесінің материалы бойынша:
а) О.С. – органикалық өзекшелі;
б) М.С. – арқан сымы жасалғандай металл өзекшелі;
в) И.С. – жасанды материалдардан жасалған өзекшелі.
10.1-кесте
В жəне I маркалы арқандар сымдарының материалдары
екпінінің беріктік шегі
Үзілуге уақытша қарсыласуы бойынша
арқанды маркирлеу тобы, МПа
1570
1670
1770
Арқан  сымдарының  үзілуге  уақытша
қарсыласуының рауалы екпіні, МПа:
- марка В
- марка I
250
310
250
330
250
360
Бұрғылау  қондырғыларының  тəл  жүйесінде  МЕСТ 16853-88 бойынша
жасалған алты өрімді арқандар қолданылады.
Бір  типтегі  арқандардың  қолданылуы  төменде  келтірілген  себептерге
байланысты. Бұрынғы  КСРО  жүргізілген  бұрғылау  жұмыстарының  үлкен
көлемі  көп  мөлшерде  арқандарды  талап  етті (жылына 32000т  дейінгі). Метиз
өндірісінің мұндай мөлшерді игеруге шамасы жетпеді. Сондықтан арқанның ең
жақсы  конструкциясы  таңдалып, соған  елдегі  сегіз  зауытқа  да  бірыңғай  арқан
жасау  технологиясы  игерілді  жəне  енгізілді. Өкінішке  орай  қазіргі  кезде
заводтардағы арқан жасаудың технологиялық бақылауы қажетті деңгейде емес.
Əлемдік тəжірибеде АНИ нормалары бойынша жасалған арқандар кең қоданыс
тапты. Олардың  конструкциялары  жəне  типтік  өлшемдері 10.2-кестеде
көрсетілген.
10.2-кесте
АНИ нормалары бойынша жасалған, бұрғылау қондырғыларына арналған
тəл арқандарының типтік өлшемдері мен конструкциялары
Арқанның диаметрі
Ұңғыма
тереңдігі
дюйм
мм
Арқан конструкциясының
сипаттамасы (арқандыкрестік есу)
терең емес
орташа
терең
1;11/8
11/8; 11/4
11/4-13/4
26; 29
29; 32
32- 45
6х19 S немесе 6х21 S, немесе
6х25 FW
немесе FS, PF, RL, IPS немесе
EIPS,
 IWPS

69
Белгіленуі:
S – Saele
-
сызықтық жанасу
FW – Fille-Wire
-
толтыру сымдары
FS – Flattend-Strand
-
қысылған өрім
PF – Preformed
-
қалыптастырылған
RL – Right Lay
-
оңға есу
IPS – Improved Plow Streel
-
жақсартылған болат
EIPS – Extra Improved Plow Streel 
-
жоғары сапалы болат
IWRC – Independent Wire Rope Core  -
тəуелсіз болат өзекше
                     а)                                             ə)                                              б)
    
а)  Органикалық  өзекті  тəл  арқаны  (МЕСТ16853-88  жəне  ТШ1767-94
бойынша) (алтыөрімдік арқан 6х31+1о.с.; органикалық өзекшелі 6х31=186 сым
(арқан өрімі 1+6+6/6+12)
    
ə) құрамалы  өзекшелі  (ТШ  14-4-1767-94  бойынша:   алтыөрімді  арқан
6х31+3х19+3 о.с.; алты өрімде 6х31=186 сым, өрім конструкциясы 1+6+6/6+12;
өзекше металл-органикалық құрама 3х19=57 сымды үш металл өрімнен (өзекше
өрімі конструкциясы 1+6+6/6) жəне үш органикалық өрімнен тұрады;
    б) болат өзекшелі МЕСТ 16853-88 бойынша: алтыөрімді арқан 6х31+1 о.с.;
металл  өзекшелі 6х31=186 сым, конструкциясы 7х7=49 сым (арқан  өрімі
1+6+6/6+12; өзекше өрімі 1+6
    
3000 м  дейінгі  тереңдіктегі  ұңғымаларды  бұрғылауда 10.1 жəне 10.2-
кестелерде  көрсетілген  барлық  конструкцияларды, ТШ-14-4-1767-94 бойынша
органикалық өзекшелі арқандарға басымдық бере, қолдану ұсынылады. 3000 м
аса  тереңдіктегі  ұңғымаларды  бұрғылауда  металл  өзекшелі  арқандарды, ТШ-
14-4-1767-94 бойынша  жасалған, органикалық  толықтырулы  металл
өзекшелілерге  басымдық  бере, қолдану  ұсынылады. Тəл  арқандары
белгіленулерінің мысалдары:
- ОС-35-В-Т-1670-МЕСТ16853-88 – диаметрі 35 мм  органикалық  өзекшелі,
маркасы  В, оңға  кресті  есілген, жасалу  дəлдігі  жоғарылатылған  Т, үзілуге
уақытша қарсылығы 1670 Н/мм
2
 маркерлеу тобынан, МЕСТ 16853-88 бойынша
жасалған арқан;
- МС-35-I-Т-1670-МЕСТ16853-88 – жоғарыда  көрсетілгендей  тек  қана I
маркалы металл өзекшелі;
- МС-35-I-1670-МЕСТ16853-88 – жоғарыда  көрсетілгендей  тек  қана I
маркалы металл өзекшелі жасалу дəлдігі қалыпты;
- МС-35-В-Т-1570 ТШ14-4-1767-94 – диаметрі 35 мм металл өзекшелі жəне
органикалық  толтырулы, маркасы  В, оңға  кресті  есілген, жасалу  дəлдігі

70
жоғарылатылған  Т, үзілуге  уақытша  қарсылығы 1570 Н/мм
2
 (160 кгс/мм
2
)
маркерлеу тобынан, ТШ14-4-1767-94 бойынша жасалған арқан;
- ОС-35-В-Т-1770 ТШ14-4-1767-94 – органикалық өзекшелі, диаметрі 35 мм
маркасы  В, оңға  кресті  есілген, жасалу  дəлдігі  жоғарылатылған  Т, үзілуге
уақытша  қарсылығы 1770 Н/мм
2
 (180 кгс/мм
2
) маркерлеу  тобынан, ТШ14-4-
1767-94 бойынша жасалған арқан.
Ескерту: Арқандардың  жасалуы: тағайындалуы  бойынша – жүктік (Г);
сымының механикалық қасиеті бойынша: марка В – жоғарғы сапалы, марка I –
қалыпты  сапалы; сым  бетінің  жамылғысының  түрі  бойынша – жамылғысыз
сым; есілу  бағыты  бойынша –оң; арқан  элементтерінің  есілу  бағытының
сəйкестенуі бойынша – крестік; жасалу тəсілі бойынша – тарқатылмайтын (Н),
түзетілген (Р); жасалу дəлдəгə бойынша – қалыпты, жоғарылатылған (Т).
-
[ ]
3
>
S
 - бұрғылау тізбектерімен КТО орындау кезінде;
-
[ ]
2
>
S
 - қарысу мен тартылуды жою процесінде, бұрғылау жəне шегендеу
тізбектерін  арлы-бері  жүргізуде, сонымен  қатар  ауыр  шегендеу  тізбектерін
түсіру кезінде;
-
[ ]
2
>
S
 - мұнараны көтері механизмінде тəл арқандарын пайдалну кезінде.
Арқандардың жарамдылық мерзімін шектейтін факторлар:
- бұрғылау  тізбектерін  свечаларға  бөлшектеп, түсіру  жəне  көтерудің
дискреттік  сипатымен  шартастырылған, арқан  сымдарына  əсер  ететін  созу
кернеулерінің станционарлы емес циклдік сипаты. Бұл кезде арқан сымдарына
əсер ететін кернеу мына формуламен анықталады:
å
=
i
n
T
n
p
F
P
)
(
)
(
s
,                                                 (10.1)
мұндағы σ
р(п)
  – п  свечадан  тұратын  бұрғылау  тізбегін  көтеру  кезіндегі  сым
материалындағы  созу  кернеуі; Р
Т(п)
  - п  свечадан  тұратын  бұрғылау  тізбегін
көтеру  кезіндегі  тарту  ішегіндегі  созу  кернеуі; ∑Ғ
і
 – арқандағы  сымдардың
көлденең қималары аудандарының жинағы;
- арқан  тəл  блогініңың  жəне  кронблоктың  шкивтері  арқылы  өтуі  жəне
атанаққа  оралуы  кезінде  оның  сымдарында  циклдік  қайталамалы  майысу
кернеулері.
Материалдар  кернеуі  теориясынан  белгілі, бейтарап  өстен l (арқанға
қатысты) қашықтықтағы  бос  келтектің  жиі  майысуы  кезіндегі  сыртқы
қабатының салыстырмалы ұзаруы ε (10.4-сурет).
10.4-сурет Арқанның майысуы

71
r
e
e
=
,                                                         (10.2)
мұнда
2
к
d
e
=
.
2
2
к
ш
d
+
=
r
,                                            (10.3)
мұнда ρ – бейтарап өстің қисықтық радиусы.
Бұдан,
к
ш
к
d
D
d
+
=
e
.                                            (10.4)
Гук заңы бойынша:
к
ш
к
к
к
и
d
D
E
d
Е
+
×
=
×
=
e
s
,                                         (10.5)
мұнда Е
к
 – арқанның  серпімділік  модулы; d
к
 – арқанның  диаметрі; D
ш
  –
жылғасының түбі бойынша шкивтің диаметрі.
Арқанның  серпімділік  модулы  көптеген  факторларға  тəуелдң, оны  орташа
бағаммен Е
к
=(1,0÷1,2) ·10
5
 МПа деп қабылдауға болады.
Нақты  жағдайларда  арқанды  созушы  күш  бар  кезінде, шкив  жылғасы  беті
мен арқан арасындағы үйкеліс күшін ескере, арқанды майыстыратын бейтарап
өс  шкив  жылғасы  бетінде  жатыр  деп  алуға  болады. Сонда  бейтарап  өстен
арқандағы  шеткі  сыртқы  талшыққа  дейінгі  қашықтық  l  мындай l=d
к
, ал
бейтарап өстің қисықтық радиусы
2
ш
D
=
r
. Салыстырмалы ұзару:
ш
к
D
d
×
=
2
e
.                                                    (10.6)
Бұдан келтектің сыртқы талшықтарын майыстырушы кернеу мынадай:
ш
к
к
к
и
D
E
d
Е
×
×
=
×
=
2
e
s
.                                           (10.7)
Болат  сымды  майыстырушы  момент  ол  шкивті  айналып  өтуі  кезінде  оның
қисықтығы теңдеуінен табылуы мүмкін:
r
I
Е
М
=
,                                                   (10.8)
мұндағы М – майыстырушы  момент; Е – сым  материалының  серпімділік
модулы, Е=,2,06 ·10
5
 МПа; I – сым қимасының инерциялық моменті;
к
ш
d
+
=
2
r
-
сымның майысу радиусы.
Басқаша сымды майыстырушы момент мына теңдеуден табылуы мүмкін:
r
I
М
и
×
=
s
,                                                (10.9)
мұндағы  σ
и
 – майыстырушы  момент; r – сымның  бейтарап  өсінен  оныі  ең
алыс орналасқан талшығына дейінгі қашықтық:
2
d
=
r
,                                                (10.10)
мұндағы δ – өрімнің сыртқы қабаты сымының диаметрі.
(10.9)-(10.10) өрнектерден майыстырушы кернеу табылуы мүмкін:

72
к
ш
и
d
D
E
×
+
×
=
2
d
s
.                                             (10.11)
Бұл  өрнектен  сыртқы  қабат  сымдарының  диаметрлерінің  өсуі
майыстырушы кернеудің өсуіне əкеледі. Бұдан басқа майыстырушы  кернеудің
өсуіне шкив диаметрінің өсуі де əкеледі.
Қарастылылудағы  майыстыру  кернеулері  КТО, шегендеу  тізбектерін
түсіруде, бұрғылау  процесіндегі  өсіру, тартылулар  мен  қарысуларды  жою
кезінде кездеседі. Бұл операциялардың ерекшеліктері жүктелген тəл блогының
əртүрлі  биіктікке  көтеріліп-түсірілуі. Бұл  жабдықтаудағы  арқанның  майысу
санының саны мен таралу зағына əсер етеді.
Шкивтер  мен  барабандарда  циклдік  қайталанатын  созушы  кернеулер  мен
майысулардан  сымдардағы  кернеулердің  біріге  əрекет  етуі  сымдардың
шаршауына  жəне  олардың  қирауына  əкеледі. Сондықтан  арқанның  сыртқы
қабатындағы  сымдардың  ұзақ  өмірлігі  сыртқы  қабат  сымдарының  шаршау
қисығын пайдаланып болжалуы мүмкін.
(
)
å
×
+
³
×
i
m
и
pi
m
N
N
s
s
s
0
0
.                                  (10.12)
Тəл  арқанына  қатысты, (6.68) формуладағы  майыстырушы  кернеу  мəнін
орнына  өойып, ең  көп  жүктелген  арқан  телімінің  ұзақ  өмірлілігінің  шарты
былай жазылады:
)
(
1
)
(
max
)
(
0
0
max
2
2
n
n
n
m
i
n
T
к
ш
m
к
б
i
n
T
m
S
F
P
d
D
E
z
d
D
E
F
P
N
×
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
+
×
+
×
+
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
×
+
×
+
³
×
å
å
å
=
d
d
s
 ,        (10.13)
Мұндағы
т
0
s
т, N
0
 – сым материалының шаршау қисығының параметрлері;
п
тах
 – бұрғылау тізбегіндегі свечалардың максималь саны; D
б
D
ш
 – сəйкесінше
барабан  диаметрі  жəне  науа  түбі  бойынша  шкивтің  диаметрі; S
(n)
 – ұңғыманы
бұрғылау  цикліндегі п  свечадан  тұратын  бұрғылау  тізбегін  свеча-түсіру-
көтерулер саны; z
max
 – бұрғылау тізбегін свеча биіктігіне көтерудің (түсірудің)
бір  циклінде  тəл  жүйесі  арқанының  ең  көп  жүктелген  телімінде  болатын
майысулардың максималь саны.
Арқан  барабанға  дұрыс  оралмаған  жағдайда  оның  бір  қабаттан  екіншісіне
өтетін  жерлерінде,  төменде  жатқан  орамдар  шыңы  арқылы  өткенде, жоғары
жатқан  қабат  төменгінің  орамдары  арасына  кіргенде  жəне  т.с.с., майысу
радиусының маңызды кішірейуіне байланысты майысу кернеуі шұғыл өседі.
Бұрғылау  тізбегі-тəл  арқаны-мұнара  жүйесі  жұмыс  режимінің
динамикалық (тербелістік) сипаты.Тербелістік  режим  бұрғылау  процесінде,
сонымен  қатар  КТО  жекелеген  мерзімдерінде  өте  айқын  байқалады.
Динамикалық  кұшсалмақтар, əдетте, жүктемелеу  жүйесінде – бұрғылау
процесінде, сондай-ақ, тəл  жүйесін  жүктемелеу  мерзімінде, жүктелген  ілмекті
көтерудің екпін алу мерзімінде жəне түсіру кезінде баяулау-тежеу мерзімінде –
пайда  борлады. Бұдан  басқа  күшсалмақтың  тербелістік  сипаты  ілмекті  түсіру
жəне 
көтеру 
кезінде, кқп 
қабатты 
орамдардың 
кинематикалық
ерекшеліктерімен 
шарттастырылатын, арқанды 
атанаққа 
ораудығ
əркелкілігінен де байқалады.
Əдетте, динамикалық  күшсалмақтардың  жиіліктері  негізгі  күшсалмақтың

73
өзгеру жиілігімен салыстырғанда үлкен (1-8Гц) жəне кернеулер амплидудалары
кең көлемде өзгереді.
КТО  кезіндегі  тəл  жүйесі  элементтерінің  динамикалық  тербелістерінің
сипаты  бұрғылау  процесі  кезіндегі  тербелістер  сипатынан  ерекше  болатынын
атап өту керек. Бірінші  жағдайда  еріксіз  тербелістің  себебі  арқанның  атанаққа
оралуының  əркелкілігі (яғни, тарту  ішегінің  қозғалысының  біркелкі  еместігі)
болып  табылады. Бұл кезде  динамикалық күштердің  максималь ауқымы  тарту
жəне  қозғалмайтын  ішектерде  болады, ал  күштердің  өздері  бұл  ішектерде
қарсы фазада болады. Ортаңғы ішектерде күштердің динамикалық құраушысы
минималь. Екінші  жағдайда  еріксіз  тербеліс  себебі  бұрғылау  тізбегі  мен
бұрғылау  қашауы  болып  табылады  жəне  бұл  тербелістер  роторлы  бұрғылау
кезінде жоғары дəрежеде  байқалады. Динамикалық  күшсалмақтар  бұл  кезеңде
тəл жүйесінің барлық ішектерінде шамамен бірдей жəне бір фазада болады.
Шаршау  факторының  жинақталуына  динамикалық  күшсалмақтың  əсері
арқан сымдарының шаршау қисығынан сандық бағаланады:
å å
×
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
³
×
i
m
i
Ri
m
N
F
P
N
0
0
s
,                                    (10.14)
мұнда P
Ri
 – і-ші  деңгейдегі  күшсалмақтан  болатын  арқандағы  тербелістер
ауқымы; ∑Ғ
і
 – бүкіл  сымдардың  жинақтық  ауданы; N
i
  - і-ші  деңгейдегі
күшсалмақтар тербелістерінің циклдері саны.
i
i
i
f
t
N
×
=
,                                                (10.15)
мұндағы t
i
 - і-ші  деңгейдегі  динамикалық  тербелістер  кезіндегі  жұмыс
ұзақтығы; f
i
 - і-ші деңгейдегі күшсалмақтарда жүйе тербелісінің жиілігі.
 Тəл  жүйесін  жүктемелеудің  динамикалық  (тербелістік)  сипатында
арқарқың  шкивті  айналып  өтуі  кезінде  болытын  майысу  кернеуі, жоғарыда
жазылғандай, бұрғылау процесі мен КТО кезінде болады.
Бұрғылау  кезінде  тəл  арқандарын  жүктемелеудің  физикалық  процесі,
бұрғылау  тізбектері  мен  тəл  жүйесінің  дірілдеуімен  қатар  жүретін, тəл
жүйесінің кинематикалық сұлбасымен шарттастырылған.
Дірілсіз  бұрғылау  кезінде  бұрғылау  тізбегінен  ілмекке  түсетін  күшсалмақ
əбзел  ішектеріне  тең  таралады. Ал  бұрғылау  тізбегінің  дірілі  əрбір  ішекте
күшсалмақтың  айнымалы  құраушысының  пайда  болуына  жағдай  жасайда.
Айнымалы күшсалмақ əрекетінен əрбір жұмысшы ішек бірдей серпімді ұзаруда
немесе  қысқаруда  болады. Күшсалмақтың  өсу  циклінде  тарту  жіне
қозғалмайтын ішектердің серпімді ұзаруы барлық ішектерге біркелкі таралады,
яғни арқандардың бір бөлігі жиектерден (тарту жəне қозғалмайтын ішектердің)
əбзел  ортасына қарай ығысады. Тарту  жəне қозғалмайтын  ішектердің  қысқару
циклінде (оларға  түсетін  күшсалмақ  азайғанда) кері  процесс  жүреді – бұрын
болған  арқанның  серпімді  деформациясы  бұл  ішектерге  əбзел  ортасынан
қайтады. Серпімді  деформацияның  жылжуы  əрекетінен  тіл  жүйесінің  барлық
шкивтері (кронблоктегі  немесе  тəл  блогіндегі  орталық  шкивтер  басқалары),
тарту  жəне  қозғалмайтын  ішектермен  жанасатын, кронблок  шкивтерінде
максималь  амплитудалы  тербеліс  күйінде  болады. Қалған  шкивтердің  тербелу
амплитудасы  орталық  шкивке  жақындаған  сайын  кеми  береді. Шкивтің  əрбір

74
тербелісі  шкивке  ену  жəне  шығу  аймақтарындағы  арқанның  майысу  циклімен
қатар  жүреді. Жүйе  атанақ  айналмай  дірілмен  ұзақ  уақыт  жұмыс  істегенде
(нөлдік  жүру  кезінде  болуы  мүмкін) барлық  шкивтердің (орталықтан  басқа)
шектеулі  аймақтарында  шаршау  факторлары  жинақталады. Бірақ, бұрғылау
белгілі өтумен жүретін болғандықтан, тəл арқаны барабаннан жүйеге өтеді, ал
арқанның  майысуы  бүкіл  тербелістегі  шкивтерге (кронблоктегі  соңғы
айналмайтынан  басқасына) арқан  бойына  таралады. Жылжымайтын  ішектің
қалпы  бекітулі  болғандықтан  оның  шкивге  ену  жəне  шкивтен  шығу  аймағы
бірдей  болады. Сондықтан  бұрғылау  процесінде  үлкен  дірілдер  ұзақ  уақыт
əрекет  еткенде  қозғалмайтын  ішектің  соңғы  шкивке  ену  жəне  одан  шығу
аймақтары  шаршау  факторларын  шоғырландыратын  жергілікті  аймақ  болып
табылады, арқанның, кей жағдайларда қатерлермен қатар жүретін, шектен тыс
шаршаулық тозуына əкеледі.
Көтеріп-түсіру  операциялары  кезінде  тəл  арқанындағы  динамикалық
тербелістер, арқанды  көп  қабатты  орау  кмнематикасынан  туындайтын, тарту
ішегінің  біркелкі  емес  қозғалысынан  болатындықтан  жəне  КТО  кезінде  тəл
жүйесінің  барлық  ішектері (қозғалмайтынан  басқалары) қозғалыста
болатындықтан, шаршау  факторларын  шоғырландыру  аймағы, тербелісте
болатын, кронблоктың соңғы шкивіне ену жəне шығу телімдерінде болады.
КТО кезінде тəл жүйесінде динамикалық күшсалмақтарды азайтуға жетекте
ыңғайлы  сипаттамалы  қозғалтқыштарды, бірінші  кезекте  тұрақты  ток
электрқозғалтқыштарын  қоданумен, сонымен  қатар  арқанның  атанаққа  оралу
жағдайын жақсартумен қол жеткізіледі.
Тəл  жүйесінде  күшсалмақ  өзгеруінің  динамикалық  сипаты  қозғалмайтын
ішектегі  тербеліс  процесінің  ерекшеліктерін  шарттастырады. Кейбір
жағдайларда  бекіту  механизмінен  шағылысқан  көлденең  толқындар  шкив
жақтан  келетін  қоздырушы  толқындарға  қосылып, үлкен  нəтижелік
динамикалық  күшсалмақтар  туындауына  əкеледі, нəтижесінде  қозғалмайтын
арқанда жергілікті шаршаулық қираулар мүмкіндігі пайда болады.
Арқан сымдары материалының тозуы (қажалуы). Тозу екі түрде болады –
арқан  ішкі  сымдарының  тозуы  жəне  арқанның  сыртқы  сымдарының  тозуы.
Соңғысын өз кезегінде арқанның тəл жүйесінің шкивтері арқылы өтуі кезіндегі
тозуға (шкив  қабырғасы  мен  жылғасымен  жанасудан  жəне  арқанның  шкивте
майысуы  кезіндегі  серпімді  деформациядан), сондай-ақ  арқан  орамдарының
барабанда  бірінің  екіншісіне  қатысты  салыстармалы  тайғанауы  салдарынан
арқанның шығыр барабанында тозуына бөлуге болады.
Барабанда  арқанның  сыртқы  сымдарының  тозуы  тəл  жүйесін  жүктемелеу
ерекшеліктерінен  туындайды. Бұрғылау  құралдарын  ұңғымаға  түсіру
процесінде  тəл  арқаны  күшсалмақсыз  орамдалады (жүктелмеген  элеваторды
көтеруде), ал  атанақтан  шыққанда  күшсалмақпен  оралады (жүктелген
элеваторды  түсіруде), яғни  арқан барабан  орамдарындағы  кернеусіздік күйден
барабаннан шыққанда тарту ішегіндегі кернеулі күйге өтеді. Бұрғылау тізбегін
көтеруде – керісінше  арқан  барабанға  күшсалмақпен  оралады (жүктелген  тəл
блогын көтеруде), ал  шығуда  күшсалмақсыз болады (жүктелмеген  тəл  блогын
түсіруде).

75
Арқан  ішінде  сымдардың  тозуы  бірінші  кезекте  өзара  жанасатын
сымдардың  жанасу  кернеуі  шамасына  тəуелді. Ол  өз  кезегінде  арқанның
конструктивтік  ерекшеліктерімен, сымдар  жанасуларының  типтерімен (НЖ,
НСЖ, СЖ), технологиялық күшсалмақтармен, майлаумен жəне арқанның басқа
да конструктивтік ерекшеліктерімен шарттастырылады.
Арқанның  пішінін  өзгертуі, сопақшалануы, жалпаюы  жəне  жаншылуы
арқанның  атанаққа  көп  қабатты  орамдалу  ерекшеліктерімен  жəне  арқан
диаметрінің шкив жылғасына сəйкес келмеуімен шарттасқан.
Пішін өзгеруі, əдетте, мынадай жағдайларды болады:
- арқан  диаметрі  шкив  жылғасының  профиліне  жəне  атанақ
арықшаларының  профиліне  сəйкескелмеген  кезде (арқан  диаметрі  қажетті
шамадан кіші немесе үлкен);
- беті  тегіс  барабанға  арқанның  бірінші  қабатын  күшсалмақпен  ораған
кезде;
- сымдарда  жəне  төмен  жатқан  қабаттарда (орамдарды  параллель
жайластыру  аймақтарында) сығымдаушы  жəне  жанасушы  кернеуле
туындататын,  арқанды көп қабатты жайластыруда;
- арқанды барабанға көп қабатты жайластыру кезінде – орамнан орамға өту
жəне бір қабаттан екінші қабатқа өту аймақтарында.
Соңғы  жағдайда  жанасу  кернеулерінің  шамасы  жылғалық  жапсырмалар
конструкциясына маңызды тəуелділікте болады.
Арқанның  бір  өрімінің  селкеуленуі  немесе  керісінше  өрімнің  органикалық
өзекше  орнына  арқан  ортасына  енуі.  Əдетте, бұл  құбылыс  жаңа  арқанның
бірінші əбзелін жұмыс істетуде болады жəне арқанның сапасының төмендігінің
немесе арқанды ауыстыру регламентін бұзудың нəтижесі болып табылады.
Арқанды  ауыстыруда  ауыстырылатын  жəне  жаңа  арқан  шеттерін  сапасыз
жалғау  орын  алады, нəтижесінде  жабдықтауға  жаңа арқанды  тарту  процесінде
оның  өрімдері  бұрау  салған  жерлерде  салыстырмалы  жылжиды, ол  арқанда
жүктемелеу кезінде өрімдердің селкеуленуіне немесе еніп кетуіне əкеледі.
Органикалық  өзекшені  шығара  жəне  дұрыс  пішінін  өзгерте  арқанның
жергілікті тарқатылуы.
Бұл 
құбылысты 
туындататын 
пайдаланулық 
себептерге 
қайта
жарақтандыруда  қосымша  бухтадан  жасалған  арқанда  тұзақтың  болуын
жатқызады. Əдетте, бұл  есу  қадамының  өзгеруіне  жəне  арқанның
конструктивтік құрылымының жергілікті бұзылуына əкеледі.
Шаршау  қисығына  негізделген  болат  арқандардың  жарамдылық  мерзімін
бағалау  əдістемесі  арқан  сымдарының  шаршаулық  беріктігі  обылысынан
статистикалық  тəжірибелік  мəліметтер  жетіспеушілігінен  жəне  жарамдылыққа
əсер  ететін  арқанның  конструктивтік  ерекшеліктерінен  мұқият  бақылауды
талап етеді.
Тəжірибе  нəтижесінде  алынған  статистикалық  мəліметтерді  өңдеу  арқан
шкивте  жұмыс  істеу  кезінде  қирауға  дейінгі  майысулары  циклдерінің  саны
мына тəуелділікпен өрнектелетінін көрсетеді:

76
C
T
d
D
N
m
k
×
÷
ø
ö
ç
è
æ
=
,                                                  (10.16)
мұндағы N – қирауға  дейінгі  арқанның  майысулары  саны; D  –  шкив
диаметрі; – арқан диаметрі; k=2,5÷3 – дəрежелік көрсеткіш; m≈1,7 – арқанның
шаршаулық қисығының дəрежелік көрсеткіші; T – арқандағы созушы күш; C –
арқанның  конструкциясына  жəне  типтік  өлшеміне  тəуелді  пропорциональдық
коэффициенті.
Бір типті арқандарды сынауда жəне майысу радиусы  тұрақты кезде (10.16)
басқаша жазуға болады:
i
m
i
m
N
T
N
T
B
×
³
×
=
å
0
0
0
,                                    (10.17)
мұндағы B
0
 – тəл  арқанының  шектік  жұмыс  істеу  уақытын  сипаттайтын
коэффициент (немесе  қарапайым  айтқанда – шектік  жұмыс  істеу  уақыты); T
0
-
майысу  кернеулері  кезіндегі  тəл  арқанының  төзімділік  шегі;
N
0
 – кернеу
циклдерінің базалық саны; T
i
 , N
i
 – жүктемелеудің і-ші деңгейіндегі арқандағы
күш пен майысулар саны.
Нег.: 1, 2, 4.
      Қос.: 32.
      Бақылау сұрақтары:
1. Бұрғылау  шығырының  функциялары, структурасы, түрлері  жəне
қойылатын талаптар.
2. Тəл жүйесінің жұмысшы элементтеріне қойылатын негізгі талаптар.
3. Оциллограммада жүргізілетін талдаулар.
4. Тəл арқандары, оларды есептеу.

1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал