Ұңғыларды механикалық пайдалану кезіндегі      қиындықтар және олардың жою жолдары.

Ұңғыларды механикалық пайдалану кезіндегі      қиындықтар және олардың жою жолдары.

 

Штангілі сорапты қондырғылар жұмысы кезінде осы қондырғылардың жұмысын қиындататын  ерекше жағдайлар кездеседі. Оларға келесілерді жатқызады:

• сораптың қабылдау жерінде газдың көп болуы;
• алынатын сұйықта құмның көп мөлшерде болуы;
• СКҚ –да және сорапты штангаларда  парафиннің және минералды тұздардың   түзілуі, ұңғының қатты қисаюы;
• Жоғары тұтқырлы жоғарыпарафинді мұнайлар.

Осы қиындық жағдайлары көбінесе бірігіп әсер етеді, сондықтан кей жағдайда олармен бірге күресуге тура келеді.

Газдың әсері

Шталгілі сорапқа газдың кері әсері сорап цилиндрінің көп көлемінің бөлігін толтырып, оның сұйықпен толуын азайтады. Еркін газдың кері әсерінің дәрежесі оның айдалатын сұйықтағы құрамында болуына тәуелді, сонымен қатар плунжердің төменгі жерде болуында айдау  және сору клапандарының арасында пайда болатын кеңістіктің көлеміне тәуелді. Барлық штангілі сораптарда болатын бұл кеңістік зиянды деп аталады.

Сорапқа  келетін сұйық көлемінің плунжердің жоғарғы жағдайындағы цилиндр көлеміне қатынасы сораптың толу коэффициенті деп аталады.

Плунжер төмен жүруін тоқтатқанда, зиянды кеңістікті толтыратын газ бен мұнай көтергіш құбырларда сұйық бағанының қысымының әсерінде болады; бұл кезде бос газ көлемі оның сығылуы және мұнайда еруінен азаяды.

Плунжердің жоғары қозғалуы кезінде цилиндр кеңістігі көтергіш құбырлардан айдау клапаны арқылы оқшауланып, нәтижесінде ондағы қысым төмендеп, құбыр сыртындағы кеңістіктегі және сорап үстіндегі сұйық бағанасының гидростатикалық қысымына тең болады. Плунжерді көтерудің бастапқы моментінде, зиянды көлемде болатын газ кеңейіп, цилиндрдің бір бөлігін алып, оның сұйықпен толуын азайтып, қабылдағыш клапан ашылғаннан кейін сұйық сорапқа түседі.

 Сорапқа түсетін газдың мөлшеріне және зиянды кеңістіктің көлеміне байланысты толу коэффициентті келесі формуламен сипаттауға болады:

,                        (5)

 

   мұндағы R=V_Г /V_М –батыру қысымы кезінде сорапқа үнемі келетін газ және мұнайдың көлемдік қатынасы; R=V_ВР/V_S –сораптың «зиянды» кеңістік көлемінің плунжердің жоғары

жағдайындағы цилиндр көлеміне қатынасы.                                     

(5) теңдеуден толу коэффициенті неғұрлым көп болса, соғұрлым k=V_вр /V_з аз болады, яғни неғұрлым зиянды кеңістік көлемі аз және плунжер жүрісінің ұзындығы үлкен болса; неғұрлым сорапқа түсетін газдың көлемі аз болса, соғұрлым толу коэффициенті көп болады.

Бұл газдың зиянды әсерімен келесідей күресуге болады:

1)плунжердің төменгі бөлігіне айдаушы клапанды орнату арқылы «зиянды» кеңістік көлемін азайтуға болады;

2) плунжер жүрісінің ұзындығын арттырады;

3)сораптың батыру тереңдігін сұйықтың динамикалық деңгейінен төмен түсіру, бұл кезде сораптың қабылдау жерінде қысым артып, сорапқа келетін газ көлемі азаяды;

4) сораптың қабылдауында арнайы қондырғыларды (газды якорлерді) орнатып, сораптан құбыраралық кеңістікке газды бөлшектеп айыру.

Штангілі сораптың жұмысы теориядан белгілі болғандай толтыру коэффициенті сораптың қабылдау жеріндегі жағдайға байланысты  газ факторынан және плунжермен өтетін  көлемге қарағанда зиянды кеңістіктік  боөлігінен тәуелді. R_ж көлемі өз алдына газ факторынан Г₀, мұнайда газдың еруінен α, сораптың қабылдау жеріндегі қысымнан Р_қаб, саепарация коэффициентінен  m  және өнімнің сулануынан  n тәуелді. Сулану, газ факторы, газдың еруі, сораптың қабылдау жеріндегі температура сияқты өлшемдер табиғи факторлар болып келеді және өзгертуге келмейді. Басқа факторлар, қабылдау жердегі қысым, сепарация коэффициенті және  зиянды кеңістік коэффициенті сияқты өлшемдерді өзгертуге болады. Сораптың қабылдау жерінде зиянды кеңістік пен газ факторының аз болуы оның толу коэффициентін жоғарлатады. Зиянды кеңістікті азайтуға плунжердің аяғында қосымша айдау клапаны бар сорапты қолдану арқылы жетуге болады. Бұдан, қабылдау жерінде газдың көлемі көп болатын ұңғыларда штокы бар НГН-1 сорабын қолдану тиімді емес екенін көреміз. Зиянды кеңістікті азайту сораптың цилиндріндеплунжерді дұрыс отырғызумен жетуге болады, яғни плунжер мен оның төменгі айдау клапаны балансир басының төменгі шетінде болған жағдайында сору клапанына ең аз қашықтыққа жақындайтындай отырғызу керек.

Бірмезгілде сораптың диаметрін азайтумен қатар жүрісті арттыру арқылы зиянды кеңістіктің салыстырмалы түрде көлемін азайтуға болады.

Сорапты динамикалық деңгейге сорапты батыру тереңдігін үлкейтумен сораптың қабылдау жерінде қысымның Р_қаб көбеюінен сол жерінде газдың болуы  азаяды, яғни ол R_ж мөлшерін мұнайда газдың сығылуынан азаяды. Сорапты Қысымы қанығу қысымына тең болатын тереңдікке сорапты түсіру кезінде газдың зиянды кері әсері болмайды, өйткені бұндай тереңдікте еркін газ болмайды.

Белгілі мөлшерде сораптың толуына сораптың қабылдау жерінде газсұйықты қоспаны сору жағдайынан газдың сепарация коэффициентін m өзгерту арқылы әсер етеді.

Арнайы ерекше құрылғылар, яғни якорлары деп аталатын құрылғы арқылы құбыраралық кеңістікке өтетін газ мөлшерін арттыруға болады, яғни сораптың цилиндріне түсетін газдың көлемін азайтады.

ГАзды якорлардың жұмысы әртүрлі принциптерге негізделген, мысалы, сұйық ағысында газ көбікшелерінің бөлініп бетіне шығу әсерінен, арынның құйыны кезінде центрфигурлеу принципін қолдануында, серіппелі ілмектерде тәрелкелердің дірілдеуін қолдануында және т.с.с.

            Сур. 22-. Біртұлғалы  қарапайым газ якорының принципиалды сұлбасы

Біртұлғалы якорда (сур. 22) газсұйықты қоспа якорь тұлғасы 1 мен жоғарғы бөлігі сораптың қабылдау клапанына 4 жалғанған ортанғы құбыр 2 арасына өтеді. Арынның бағыты өзгереді, газ көпіршіктері қалқып шығадыжәне құбыр аралық кеңістікке түседі. Газдан аз болып қалған сұйық қуыс 5 арқылы ортанғы құбырға, одан кейін сорап цилиндріне өтеді.

Газ көпіршігі 3 сұйықтың төмен қарай ағысымен кетуге ұмтылады. Бұл ағынның жылдамдығы ұңғының дебиті және тұлға1 мне құбырша 2 арасындағы сақиналы кеңістіктің қима ауданынан тәуелді, яғни

                (6)

Мұнда, Q-сораптың қабылдау жағдайына байланысты газсұйықты қоспаның көлемді секундтты шығымы, F-f – газ якорының тұлға және ортанғы құбыршасы арасындағы қиманың ауданы.

Газ көпіршігінің қалқып шығу жылдамдығы V_г , Стокс формуласына сәйкес көпіршік диаметрінен d, сұйық және газ тығыздықтарының ρ_ж, ρ_г айырымынан және сұйық тұтқырлығынан μ тәуелді, сондықтан

               (7)

Газ якорының тиімді жұмыс жасаы шарты, ол- V_г >V₁. Кері болған жағдайда газды көпіршіктер сұйық арынымен сорапқа өтіп кетеді. Егер V_г жылдамдығына тәжірибелі әсер ете алмасақ, онда V₁ жылдамдығымен басқаруға болады. Оны Q ағынын екіге немесе одан да көп параллеьді  ағындарға бөлу арқылы азайтуға болады. ОЛ екі-, үш-, немесе төрттұлғалы якорларда жүзеге асырылады (сур. 23).

Якордің әрбәр секциясына жалпы шығымның тек ғана бір бөлігі түседі. Ол, якор тұлғасында төмен бағытталатын ағын жылдамдығы V₁ аз болатынын білдіреді. Осы түрдегі газды якорды есептеудің әдістері бар (А.С. Вирновский әдісі) , бірақ бұл әдістер қажетті сенімділікпен ерекшеленбейді, өйткені көпіршіктердің өлшемдері әр кезде әртүрлі болады, ал олардың қалқып шығу жылдамдығы Стокс формуласымен анықталатын есептікпен ығысып қозғалуынан өзгеше болады.

                           Сур. 23-  Екітұлғалы газякорының принципиалды сұлбасы

Өте тиімді конструкция түрі, ол –«зонт» тәріздес газды якор түрі. (сур.24). Бұл жағдайда құбыраралық кеңістік иілмелі пакермен 1 жабылады. Газсұйықты қоспа якор тұлғасы 2 және сору құбыршасы 3 арасындағы сақиналы қуысқа түседі.

                                  Сур. 24- «Зонт»  тәріздес газ якоры.

Тұлғаның жоғарғы жағындағы қуыс арқылы газсұйықты қоспа құбыраралық кеңістікке түседі, газ жоғары көтеріледі, ал иілмелі пакер үстуінде газсыз сұйық жиналады. Бұл сұйық 4 каналы бойымен сораптың қабылдау жеріне келеді. Сорапты ұңғының зумпфына түсірген кезде газдың сепарациясы жақсы болады, өйткені осы жағдайда ол якорь-зонт принципі бойынша жұмыс жасайды.

Құмбөліну

Штангілі сорапты қондырғылардың жұмысын қиындататын тағы бір фактор, ол – алынатын сұйықта ұсақ құм және абразивті заттардың болуы. Сорапқа түскен құм, сораптың жалғанған бөлшектерінің беттерін бұзады, клапандар және цилиндр мен плунжер арасындағы қуыстар арқылы сұйықтың өтуін арттырады, ал кейде плунжердің қысылып қалуын және штангілердің үзілуіне әкеліп соқтырады. Осындай ұңғылардың жөндеу-аралық кезеңі бірнеше аптаны ғвнв құрайды, одан кейін жер асты жабдығын шығарып, сорапты алмастыру  қажет. Құмның кері әсерін болдырмау үшін әртүрлі шараларды қолданады, мысалы, ұңғының түп аймағын әртүрлі шайырлармен бекіту. Бұл шайырлар түпте кристалданып, берік өткізгіштігі бар кеуекті ортаны құрайды. Сол мақсат үшін де әртүрлі сүзгіштерді, сонымен қатар сораптың қабылдау құбыршасының алдына құмды якорь деп аталатын құрылғыларды орнатып қолданады. Құмды якорде (сур.25,а) сұйық қозғалту бағытын 180⁰ –қа өзгертеді, құм бөлініп, якордің төменгі бөлігіндегі арнайы қалтасында жиналады. Қалта құммен толғаннан кейін оны бетке шығарып, тазартады. Құмды якорды тиімді жұмыс істеуінің шарты, якорда көтерілетін сұйық ағысының жылдамдығы құм бөлшектерінің шөгу жылдамдығынан кіші болуы. Тәжірибе мәліметтері бойынша кері якордің (сур.25,б) тиімділігі тік якордан жоғары, өйткені онда оырғызғыштың (насадка) арқасында төмен бағытталған құм аралас ағынның жылдамдығы артады. Нәтижесінде құмның шөгу жағдайы жақсарады.

Осы құмды якорлармен қатар құмның кері әсерімен курес үшін сораптың қабылдау клапанына жалғанатын әртүрлі сүзгіштерді қолданады. Құмның өте көп бөліну кезінде және түпке құмның жиналуын болдырмау үшін ұңғының құбыраралық кеңістігіне  сұйық айдалады. Осы мақсатта ұңғыдан алынған сұйықтың бір бөлігін құбыраралық кеңістікке жібереді, сорапты түпке дейін түсіріп, сонымен  көтерілетін сұйық арынының жылдамдығын арттырып, құм түпке жиналып, тығын пайда болуының алдын алады. Кей жағдайда осы мақсатпен жер бетіне арнайы сорап қондырып, ол арқылы құбырлар бойымен жұмыстары құмнан қиындаған бірнеше ұңғыларға қосып сұйық айдайды.

                               Сур.25- Құмды якордің принципиалды сұлбасы.

 

Сонымен, сорапты құмның кері әсерінен сақтаудың негізгі шаралары, келесілер:

• ұңғыда сұйық алуды реттеу, көбінесе оны шектеу;
• арнайы түрдегі плунжері бар сораптарды және айналдырғыш-қырғыштарды орнату;
• ұңғының құбырсыртындағы кеңістікке сұйық ағынында құмның концентрациясын  азайту мақсатында мұнайды айдау және осы арынның жылдамдығын арттыру;
• арнайы құбыршалы штангаларды қолдану.

Парафин түзілуімен болатын қиындақтарды келесі әдістермен жояды.

1. Жылжымалы бу қондырғысы арқылы тербелмелі –станктың тоқтауынсыз құбыраралық кеңістікке бу айдау арқылы, ұңғыны кезеңмен жылумен өңдеу. Қыздырылған бу және одан конденсацияланатын ыстық су СКҚ-ны қыздырады, парафинді түзілімдер еріп, сұйық арынымен мұнай жинау коллекторына бағытталады.
2. Құбыраралық кеңістікке әртүрлі еріткіштерді (керосин, солярка, тұрақсыз бензин) айдау. Сорап арқылы құбырға түсіп, еріткіш СКҚ-ның ішкі бетін шайып, парафинді ерітеді.
3. Полирленген штоктың жүрісіне тең арақашықтықта штангалар тізбегіне пластинкалы қырғыштарды жапсырады. Бұл кезде штангалар арнайы механизм- арқан ілмегіне бекітілген, штангабұрғыш арқылы баяу айналады.

Өндірісте негізінен пластикалық қырғыштарды қолданады, олар парафинді жанындағы қабығымен қырады. Мұндай қырғыштардың қалыпты жұмысын қалыптастыру үшін, штангілер тізбегінің әрбір төмен жүріс кезінде белгілі бұрышқа бұрады.

Пластикалық қырғыштарды (8-сурет) 2,5-3 мм жұқа болаттан дайындайды және штангіге хомуттармен бекітеді, олар штангі денесін қамтиды және тек қырғыш пластинасына бекітіледі. Бекітудің мұндай тәсілі қырғышты қозғалтпайды және штангі беріктігін де бұзбайды.

                                  

                                    Сур. 26 – Пластикалық қырғыш

 1– штанга; 2– пластина; 3– пластинаны штангіге бекітетін хомут.

 

4. Қазіргі кезде СКҚ-ның ішкі қабырғалар бетіне парафин түзілуін болдырмау үшін әйнектелген құбырлар,яғни ішкі бетіне қалыңдығы 1 мм болатын әйнекпен жабылған құбырды қолданады. Бұл шара құбырлардың парафинделу қарқындылығын төмендетеді. Бірақ, соққылардан әйнектелген құбыр беті бұзылғанда, әсіресе көлбеу ұңғыларда әйнекті ұнтақпен плунжердің қысылып қалуы жиі болады.
5. Парафинмен күрестің ең радикалды әдісі ұңғыдан штангалар және құбырларды шығарып, оларды булау және жер бетіне арнайы бу қондырғысы арқылы тазалау.

  Тұз түзілуімен (әсіресе гипс) болатын қиындықтар әртүрлі әдістермен жойылады, мысалы:

• Қабатқа кезеңмен әртүрлі қышқылдар ерітінділерін айдау;
• Сораптың қабылдауынан төмен жерінде арнайы мөлшерлегіш арқылы аз мөлшерде тұз түзілімдерін еріткіштер немесе арнайы реагенттер айдалады;
• Ұңғыны және сорапты жабдықты құбыраралық кеңістік арқылы еріткіштермен кезеңімен жуу.

Осы құбылыспен күресу тұздардың химиялық құрамын мұқият зерттеу және сәйкес еріткіштерді таңдауды қажет етеді.