Колонная головка

    1  Техникалық бөлім

 

    1.1 Бұрғыланып болған  ұңғыма оқпанының жабдықтары

 

    Аяқталған ұңғыманың  жабдықтары негізінен оның конструкциясына  бай- ланысты болады.

    Ұңғымаларды пайдалану,  өндіруді интенсификациялау, ұғымаларды  жөндеу үшін қолданатын жабдықтар осы конструкцияға байланысты болады.

    Ұнғыманың конструкциясы  дегеніміз оған түсірілетін шегендеу  тізбектерінің саны, олардың диаметр,  түсірілу тереңдігі, олардың орнын  бұрғылайтын қа-  шаулардың диаметрі, тізбектердің сыртындағы цемент  ерітіндісінің көтерілу биіктіктері болып есептеледі. Мұндай мәліметтер ұңғыманың керекті жаб- дықтармен қамтамасыз ету үшін және рационалдық технологиялық режимді тандап алу үшін қажет. Өте жиі пайдалану тізбегінің өлшемдерін ұңғыма сағасын байланыстыру жабдығының конструкциясын және тізбек басы конструкциясын білу қажет болады. Шегендеу тізбегінің ішкі диаметрі оның ішіне түсірілетін жабдықтардың габариттік өлшемдер болса, ұңғымадағы сораптардың қуатын, берілісін, олардың жетегінің қуатын белгілейді, кейде диаметрі кіші пайдалану ұңғымаларында қолданалатын жабдықтардың параметіріне қарай өнім алу шектеліп қалуы мүмкін.

     Тізбек басы және  оның жоғары фланецітің параметрлері  ұңғыма сағасына орналастыратын  жабдықтың өлшемдерін белгілейді. Мысалы, қабаттарға жылумен әсер ету кезінде цемент сақинасының өлшемдері, цемент ерітіндісі мен тасының сапасын білу керек болады. Геологиялық және бұрғылау жағдайларына байланысты ұңғымада екі және одан да көп тізбектер болуы мүмкін. Осыған байланысты тізбек басының конструкциясы да күрделенеді.

Тізбек басы – шегендеу тізбектерін  іліп ұстап тұрады. Құбырлар арасындағы кеңістікті саңылаусыздандырады  жоғарғы  жағында пайдалану тізбегін жалғайтын  жоғарғы фланец болады. Тізбек басы (сақиналы) құбыр арасы кеңістігін саңылаусыздандырып  қана қоймай, ондағы қысымды өлшеу және газдарды шығару немесе газ көріністері байқалғанда оны ауыр сұйықтықпен тастыру мүмкіндігін беру керек. Ол үшін тізбек басында тығындармен жабылған тесіктер болады.  Оған тығындардың орнына манометрлер, технологиялық өткізу құбырлары жалғануы мүмкін. Тізбек басы пайдалану тізбегін тіке бағытта қозғалуын, саңылаусыздықты сақтап қамтамассыз ететін сальниктермен жабтықталады.

    Мұнай өндіруде құбырлар  ұңғыма қабырғаларын бекіту үшін  және оның ішінде канал жасау үшін ұңғыма ішіне жабдықтарды бекіту үшін өндіру аймағында мұнайды тысымалдау үшін пайдаланды. Ол үшін келесідей үш топтағы құбырлар қолдануы мүмкін.

1. Сорапты компрессорлы құбырлар (СКҚ)
2. Шегендеу және бұрғылау құбырлары
3. Мұнай кәсіпшілігі коммуникацияларының құбырлары.

 

    1.2 Ұңғыманың құрылысы

 

    Ұңғыманың құрылысы –  оған түсірілетін құбырлардың  санын, диаметрлерін, түсірілу тереңдіктерін  олардың сыртындағы цемент ерітіндісінің  биіктігі олардың орнын бұрғылайтын  қашаулардың диаметрлері көрсетеледі.  Конструкция келесідей болады: бұл жерде 1 – кондуктор (сағалық тізбек), 2 – аралық тізбек, 3 – пайдалану тізбегі.

    Ұңғыманы жаңадан  бұрғылау кезінде жер бетінде  жақын аралықта бос орнықсыз  тау жыныстары жатуы мүмкін, олардың  қалындығы 10 метрден аспайды,  көбінесе 3 – 5 метр болуы мүмкін, сондықтан бұл аралыққа құбыр түсіріп  шет жағын цементейді. Бұл құбырды бағыттаушы құбыр дейді. Ол суретте  көрсетілмейді ұңғыманы ары қарай тереңдету барысында су қабаттары, потенциальдық саз қабаттары, жұтылу аймақтары кездесу мүмкін, көбінесе бұл аралықтың қалындығы 500 метрден аспайды. Бұл тізбек кондуктор деп аталады. Ұңғыманы ары қарай тереңдету кезінде көптеген шиленісті аймақтар ашылады. Олар өндірістік маңызы жоқ газ мұнай қабаттары, тұз кабаттары, қысымы аномальді  жоғары қабаттар немесе аномальді төмен кабаттар, жұтылу аймақтары болып табылады. Сондықтан бұл аралыққа да шегендеу тізбегін түсіріп түгел цементтейді. Кездесетін киыншылықтарға қарай ұңғымада мұндай тізбек бір немесе болуы мүмкін, бұл тізбектерді арасық тізбек деп атайды, санына қарай бірінші, екінші, үшінші аралық тізбек деп аталады. Ұнғыманы бұрғылап өнімді қабатты табанына дейін ашқаннан кейін, оған пайдалану тізбектері түсіріледі, ал оның сыртындағы цемент ерітіндісінің биіктігі мұнай мен газ ұңғымаларын бұрғылау және бекітудің біріңғай ережелерінің талаптарына байланысты анықталады, мысалы: барлама ұңғымаларында, газды ұңғымаларында ол толығымен цементтеледі, ал мұнай және пайдалану ұңғымаларында ол жоғарыда түсірілген тізбектің ұшын 100 – 150 м басып цементтеледі. Пайдалану тізбегінің диаметрі ұңғымадан алынатын өнімнің бастапқы дебит шамасына немесе өндірістен берілген тапсырма бойынша таңдап алынады. Екінші жағдайда оның іші арқылы түсірілетін жабдықтардың диаметрі ескеріледі (сораптардың, ЦТС т. б.).

 

    1.3 Тізбек басының түрлері мен конструкциялары

 

    Фонтанды және айдау ұнғымаларында қолданылатын сағалық жадықтары келесі элементтерден тұрады: сағалық тізбекті орама (1.1-сурет), фонтанды және  айдау арматуралары, фонтанды арматураның манифольдтары.

 

 

 

     1.1-сурет. Тізбек басы байламасы: а - екі тізбекті байлама; б - үш тізбекті байлама; в –    төрт   тізбекті байлама; г - бес тізбекті байлама;

 

    Тізбек басы тізбектер арасын саңылаусыздандыру үшін ұңғыға сағасын байланыстыру, шегендеу тізбектері бастарын байланыстырып оған атқалауға қарсы қолданылатын жабдықтарды орнатуға арналған. Бұрғылау процессі біткеннен кейін оларды демонтаждайды. Ұңғымаға түсірілетін тізбектердің санына қарай тізбек басы бір, екі, үш, төрт және бес тізбекті болады.

    Тізбек басы барлық шегендеу құбырларын бір жүйеге біріктіріп, барлық барлық ауырлық күшін қабылдап, оны кондукторға береді. Тізбек басының конструкциясы – бұл бірнеше элементтердің, яғни катушка мен крестовиктің байланысынан құралып, шегендеу құбырларын ұстайды. Бұл элементтердің саны шегендеу құбырланың саны байланысты.

    Фонтанды және  айдау арматураларындағы сағалық  жабдықтар өзінің жұмыс қабілетін  ұңғыманы пайдалану кезеңіне  дейін сақтау қажет. Тізбек басының жұмыс істеу жағдайы жетерліктей қиын: аса терең ұңғымаларда шегендеу құбырлар тізбегінің массасы бірнеше жүздеген килоньютонға тең күш түсіреді. Тізбек басының элементтері ортаның қысымын қабылдап, олармен түйіседі. Қабаттағы сұйықтықтың құрамында H₂S және CO₂ және сұйықтың минералдылығы жоғары болған жағдайда тізбек басы коррозияға  ұшырайды. Қабатқа жылумен әсер еткенде оған температурасы жоғары сұйықтық құйылады, сонда тізбек басының температурасы 150 – 200 ⁰С дейін көтеріледі, ал солтүстік өңірлерде температурасы 60  ⁰С төмен түседі.

   Тізбек басының сенімділігінің төмендеуі қауіпті аварияларға соқтыруы мүмкін, оның салдарынан қоршаған ортаның ластануы, өрттің, жарылыстың және төтенше жағдайлардың болуына әкеп соғады.

    Көп тізбекті  ұңғымаларда тізбек басы конструкциясының  массасы мен ұзындық габариттері үлкейеді. Металл сыйымдылығы жоғары болғандықтан тізбек басын жасау кезінде легирленген болатты көп қажет етеді. Тізбек басының ұзаруы ұңғымаға техникалық қызмет көрсету қиындайды.

    Шегендеу құбырларын  асып қою және құбыраралық  тізбек кеңістігін ажырату тізбек басы байламасы арқылы жүзеге асырады. Бұрғылау кезінде тізбек байламасына превентор, ал пайдалану кезінде – фонтанды және айдау арматуралары қолданылады.

    Тізбекті байлама құбыраралық кеңістікті ажырату және ондағы қысымды бақылау үшін қолданылады. Оны кондукторға резьба немесе дәнекерлеу арқылы орнатады. Ал аралық және пайдалану тізбектерін сыналарға асып қояды.

    Тізбек байламасың конструкциясы келесі талаптарды қанағаттандыру қажет мүнкін:

      - тізбектер арасындағы кеңістікті сенімді саңылаусыздандыру;

      - тізбекаралық кеңістіктегі тығыздаушы элементінің саңылаусыздануын бастапқы қалпына теңестіру үшін  майлау материалдарын жеткізу;

      - барлық тізбектер арасындағы сақиналы кеңістіктегі қысым шамасын бақылау және бәсеңдету; 
      - фланецті қосылыстарды сумен қысым түсіріп сынайда; 

      - шегендеу тізбектеріне ілінетін жабдықтарды тез және сеніді орнату;

      - ұңғыда цементтеуді жүргізу;

      - әмбебаптық (әртүрлі шегендеу тізбектерін қолдану мүмкіндігі);

      - тез  және қолайлы монтаждалуы;

      - жоғары дәрежеде сенімді болуы (ұңғымаларды пайдалану кезінде тізбек басы жөндеуге берілмейді).

    Тізбек басының екі  түрі болады:

      - муфталы;

      - сыналы.

    Тізбек басы әртүрлі  қысымдарға есептеліп шығарылады. Мысалы, ОКМ типті тізбек басы 12,5 МПа қасымға есептелген (1.2-сурет). Тізбек басы ОКМ әртүрлі диаметрдегі екі шегендеу тізбегін байланыстарады. Ол тұрқыдан 1, арнайы муфтыдан 7, жартылай сақинадан 5, тығындау сақиналары 2 мен 3, фланецтерден 4 пен 6 тұрады. Тұрқыға  1 қысқа құбырша 8 бұранда арқылы жалғанады. Қасқа құбырша 8 төменгі ұшымен кондуктор муфтасына бұранда арқыла жалғанады. Арнайы муфтаның 7 төменгі ұшында пайдалану тізбегінің  ниппеліне арналған бұрандасы бар. Бұл бұранда диаметрі, қабырғасының

 қалыңдағы  және материалының  маркасына пайдалану тізбегімен  бірдей болу үшін келтіру құбыршасы  9 кіргізіледі. Келтіру құбыршасының  төменгі ұшы пайдалану тізбегінің  муфтасына бұрап кіргізіледі.

 

 

    1.2-сурет. ОКМ типті тізбек басы

 

    Жартылай сақина 5 корпус фланці мен фланец 4 арасында белгілі саңлау қалдыру үшін қойылады. Бұл саңлау, фланецтік қосылыстың шпилькаларын тартқанда конустық бет бойынша қасып арнайы муфта мен тұрқы арасын сенімді саңылаусыздандыру керек. Фланец 6 сорапты – компрессорлық құбырлар (СКҚ) тізбегі ілінетін құрылғы бар фонтандық арматура орнатылады. Тізбек басын орнатып болғаннан кейін оны сумен қысым түсіріп сынайда. Шегендеу тізбегінің диаметрі 146 мм болса сынау қысымын 10 МПа, ал  168 мм болса – 8 МПа шамасында ұстайды. Сынау жұмыстарын жүргізу үшін тізбек басы корпусында екі тксік қарастырылған. Олардың бірі тығын 14 жабдықталған, ал екіншісі фланеці 11 бар құбырша (патрубок) жалғанған. Одан басқа осы құбыршаға манометр 10, кран 12 және фланец 13 жалғанған. Фланец 13 сынау кезінде қысым беретін агрегат қосылады. Бұндай тізбек басының биіктігі 1 м дейін, ал салмағы 500 – 550 кг болады.Ұңғыма тереңдігі 1500 – 2500 м дейін, ал орта қысымы 25 МПа дейін болады. 

    Терең ұңғымалар үшін үш, төрт және бес тізбекті дайындаған тізбек бастары қолданылады.

    Жоғары қысымды қабаттар ұңғыма  сағасын жабдықтағанда, пайдалану кезінде оның сағасында жоғары қысым байқалатын болғандықтан, пайдалану тізбегі сына ұстағыштарымен ілінетін ОКК тізбек басы қолданылады (1.3-сурет).  

    Сыналы тізбек басы  ОКК тұрқы 1, пайдалану тізбегі  8 ілінетін сыналы ұштағыш 5, құбырлар  арсындағы кеңістікті саңылаусыздандыратын  пакер 4, тізбек басы аралық  тізбек фланцына орнататын фланец 7 тұрады. Фланец 7 мен тұрқы 3 бір-бізімен  құбыршамен 6 қосылған. Бұл құбыршаның ұзындығы ОКК жер бетіне қандай биіктікке көтеруіне байланыста болады. Тығын 2 мен жабылған тесікке құбырлар арасындағы  қысымды бақылап тұру үшін манометр қойылады. Сына ұстағышына отырғызғаннан кейін пайдалану тізбегінің 8 артық жоғарғы ұщын кесіп фланец 1 пісіріліп жалғайды. ОКК 25, 40 және 60 МПа қысымдарға арналып жасалады. 

 

    1.4-сурет. ОКК типті тізбек басы

 

    Үш тұрқылы ОКК типті тізбекті байлама қысым бақылаушы манифольді бар бір тұрқылы тізбекті тізбекті байламадан тұрады. Денелердің саны шегендеуші құбырлардың тізбекке байламасының санымен анықталады. Бір фланецті тізбек басы екі шегендеуші құбырлардан тұрады – кондуктор және бірінші аралық. Қалған барлық екі фланецті тізбек басы бір аралық (пайдаланушы) шегендеу құбыр тібек байламасынан тұрады.

    Үш денелі тізбек байламасы (1.4-сурет) бір фланецті тізбек басынан 1 және екі фланецті тізбек басынан 2, 4 тұрады. Тізбек басы тұрқылары 9, 13, 16, сыналы асқыштар 8, 12, 15, пакерлер, тіреуіш 7 (төменгі) және басатын 6   (жоғарғы) сақиналардан және тығыздағыштардан 5 тұрады. Тізбек басы бүйірінде қысым бақылаушы манифольдтарында ілмекті құрылғы 10, 14, 17, манометр 11 лайықты класы, фланецті немесе резьбалы бітеуіш 3 орнатылады.

 

 

 

 

 

 

    1.4-сурет. Үш тұрқылы ОКК типті тізбек басы

 

    Бес  тізбекті тізбек басы (1.5-сурет) өте терең (5000 м астам) және қысымы 70 МПа үңғымаларда қолданылады. Оның биіктігі 3 м дейін болады. Негізгі түйіндері – бес крестовик 1, 8, 9, 10, 11 168 мм ден 502 мм дейін шегендеу құбырлары үшін, ілгіш сыналар 2, 4, 5, 7 және вентилдер 3.   168 мм диаметрлі шегендеу құбыры ең соңғысы, яғни пайдаланушы тізбек болып есептеледі. Крестовик 1 фонтанды арматураларды орналастыру үшін тұғыр.Тізбек басының ерекшелігі, оның сыналарының сырты конусты болып жасалуында және тұрқының соған тиісті болуы. Тығыздағыш элементі конструкциясы,  майлау материалымен  қолдағанда саңылауларды сенімді саңылаусыздандырады.