7.5. Бұрғылау ілмегі және ілмектіблок

Бұрғылау ілмегі бұрғылау процесі кезінде бұрғылау тізбектерін іліп ұстап тұру үшін, бұрғылау құбырларын көтеріп-түсіру және шегендеуші тізбекті түсіруге арналған. Басқа технологиялық процесте, ұңғыны бұрғылау кезінде ол тағы да басқа төмендегідей функцияларды орындайды:

• штропта ілулі тұрған бұрғылау тізбегі айналатын, өстік бағытта жылжитын ұршықты ұстап тұрады;

• бұрғылау тізбегі ротормен айналу кезінде, ұршық тірегінде пайда болатын бұрау моментін қабылдайды;

• түсіру операциясынан соң, бұрғылауды бастар алдында шурфта орналасқан жетекші құбыры бар ұршық штропының автоматты ұсталуын қамтамасыз етеді;

• түсетін тізбектің ұңғыда кенеттен тоқтап қалуы кезінде, ұршық штропын ілмек ашасында сенімді ұстап тұрады;

• түсіру немесе көтеру процессінде шегендеу немесе бұрғылау тізбегі бар элеваторды штроптарда сенімді ұстап тұрады;

• свечаны босату және ұстап қалу процесінде ілмектің жеңіл бұрылуын және оларға амал жасалуын қамтамасыз етеді;

• тізбектегі бұраулы свечаны (оны көтеру операциясы кезінде) биіктікке автоматты түрде көтереді;

• мұнара дүкені саусағынан кезекті свечаны берілген қалыпта ұстап қалу үшін жүктелмеген элеваторды автоматты түрде орналастырады.

Бұрғылау тізбектерімен жұмыс жасау кезінде ілмек айрықша қиын функцияларды орындайды, және бұл оның құрылымын анықтайды. Бұрғылау ілмегі екі бөліктен тұрады, элеватор штроптарынан, ұршықты ұстап тұратын оның механизмдері орналасқан үш мүйізден. Ілмектің орталық мүйізі ұршық штроптарын ұстап тұру үшін, екі бүйірдегілері – элеватор штроптарын ұстап тұру үшін қызмет етеді. Ол бұрғылаудан түсіріп көтеру операцияларына ауысу кезінде ілмекке ұршықты тез кигізіп шешуге мүмкіндік береді, әрі қызмет атқарушының жұмысын жеңілдету үшін элеватор штроптары ілмекте ілініп қала береді. Ілмек тұрқысында берік мойынтірек, оқпан, серіппе, амортизатор және т.б қондырғылар орналасқан.

Мойынтірек КТО кезінде элеваторды немесе свечаны ұстап тұру, ілмектің бұрылуын қамтамасыз ету үшін қызмет етеді. Серіппе свеча муфтасының құлпынан ниппелді оның бұралып ағытылуы кезінде автоматты түрде алынуы үшін қажет. Ілмек жүрісі замок бұрандасының (130-дан 230 мм-ге дейін) ұзындығынан бірнеше рет үлкен болу керек, ал серіппенің серпімділік күші- свеча салмағынан көп (жазылған күйінде 13-тен 30 кН-ға дейін, сығылған күйінде- 25-тен 50 кН-ға дейін).

Гидравликалық амортизатор свечаның тез көтерілуі және бұрап алынғаннан кейінгі оның бұзылған бұрандасын шығарып тастау үшін қажет. Сонымен қатар ілмек жайғастырушымен жабдықталуы керек.

Бұрғылау ілмектерін шектік мүмкін жүктемесі және құрылымдық орындалуы бойынша үш-және екімүйізді деп бөледі. Екімүйізді ілмектерді тек шегендеу тізбегін түсіруге қолданады; бұрғылау тізбегі үшін қолданыста сенімділігі үлкен, жеңіл және ыңғайлы үшмүйізді ілмектерді қолданады.

Бұрғылау ілмектерін құрылымдық екі түрлі етіп жасайды: ұстап тұрушы үшмүйізді бөлшектері оқпанымен мықты бекітілген немесе оқпаны ұстап тұрушы бөлікпен шарнирлі саусақша арқылы бекіген (7.10 сурет). Бұл құрылымның әр қайсысының өз кемшілігі мен артықшылықтары бар және осылардың біреуін таңдау өндірістегі технологиялық мүмкіндіктерге байланысты.

Ұстап тұрушы бөліктің шарнирлы бекітілуі оның оқпанын, ілмек тұрқын демонтаждамай-ақ ауыстыруға мүмкіндік береді, бірақ бұл артықшылықтар құрастыру кезінде жоғары сапаға жетуге мүмкіндік бермейді.

Оқпаны мен ұстап тұрушы бөлігі біртұтас ілмектердің өстік бағыттағы өлшемдері біршама аз, бұл оларды аласа мұнарларда қолдануға мүмкіндік береді.

Бірмүйізді ілмектер, жеңіл жүктемелік, штроп пен ілмектің салмағы ескерілмейтін мобильді бұрғылау қондырғыларында қолданылады.

Өндірілуіне қарай ілмектер: соғылмалы, тілімшелі құрамдалған және болаттан құйылған түрлерге бөлінеді. Шектік 1,2 – 1,4 МН жүктемеде болаттан құйылған бұрғылау ілмектері қолданылады, тілімшелі құрамдалған ілмектер үлкен жүктемелерге арналған.

7.10-суретте 1,4МН шектік жүктемеге арналған үшмүйізді жүк ұстаушы мүйізі бар, топсалы, аспалы, құйылған ілмектің құрылымы келтірілген.

7.10-сурет. Жайғастырушысы және гидроамортизаторы бар құйылған ілмек:

1 – қармау; 2 – басты мүйіздің ысырмасы; 3 – оқпан; 4 – гайка; 5 – жайғастырушы; 6,9 –стопорлар; 7 – тұрқы; 8 – берік мойынтіректер; 10 – диск; 11 –қақпақша; 12 – гидроамортизатор поршені; 13, 16 – стакандар; 14, 15 – серіппелер; 15 – сырға; 18, 19 –өстер; 20 – тығын; 21 – қақпақ

Ілмекті тәл блогымен – сырға көмегімен топсамен, штроппен немесе топсалы аралық аспамен жалғаймыз.

Казіргі кезде шектік жүктемесі 3,2 МН дейінгі бұрғылау қондырғыларын ілмекті блоктармен, ал үлкен жүктемелерге арналғандарды – тәл блогымен топсалы байланысқан ілмектермен жабдықтайды.

Ілмекті блокты екі түрде жасайды: тәл блогымен топсалы немесе тәл блогымен ілмек арқылы және оның ұстап тұрушы бөлігі мықты байланысқан (7.11-сурет). Соңғы құрылымдық шешім – тәл блогының ілмекпен топсалы байланысына қарағанда биіктігі аз ілмекті алуға мүмкіндік береді.

Көтеру кешенінің маңызды элементі болып табылатын ілмек бөлшектерінің материалдарына жоғары талаптар қойылады, себебі олардың сынуы бұрғылау кезінде болса ауыр шиеленістер тудырады.

Ілмек және басқа жүктасымалдағыш бөлшектер орта көміртекті төменлегирленген болаттардан жасалынады.

7.11-сурет. Бұрғылау қондырғыларының тілімшелі (а) және құйылған (б) ілмекблогы.

Үшмүйізді ілмекті дайындау қиын болғандықтан, үшмүйізді ілмекті құю немесе құрамдау арқылы жасайды. Ілмектерді 30ХМЛ легирленген болаттан құю арқылы жасайды, оның механикалық көрсеткіштері: ағу шегі σ_т = 550 МПа, уақытша қарсыласуы, σ_в = 700 МПа, соққылық тұтқырлығы а_н = 40 Дж/см².

Штроптарды 30ХГСА (ГОСТ 4543–74) немесе 35ХНМ (ГОСТ 1050–74), ілмек тұрқын - 30Л, 35Л (ГОСТ 97–75) типтегі құйылған болат түрлерінен дайындайды.

Тілімшелі ілмектерде ортаңғы мүйіз тілімшесін 30 мм-ге дейінгі қалыңдықтағы легирленген құрылымдық болаттан жасайды, олардың механикалық қасиеттеріне тоқталсақ: ағу шегі σ_т ≥ 700 МПа, уақытша қарсыласу σ_в ≥ 900 МПа, соққылық тұтқырлығы а_н ≥ 60Дж/см², қаттылығы НВ 203–321. Тілімшелер өзара тойтармалар арқылы байланысады. Жастықшаны 35ХН (ГОСТ 4543–71) және т.б. болат түрлерін құю арқылы жасайды. Элеватор штроптарын ілуге арналған өстерді 38Х2Н2МА немес 40ХН (ГОСТ 4543–71) типті болаттардан жасайды.