Периодты газлифттің принципиальды үлгісі
Периодты жұмыс істейтін газлифт мұнайды фонтанды немесе компрессорлы өндіру кездерінде қолданылады. Сонымен бірге, фонтанды және компрессорлы өндіру кезінде плунжерлі және гидропакерлі лифт, ал тек қана компрессорлы өндіруде – орнын басу лифті қолданылады.
2.17-суретте ұңғыны плунжерлі лифтпен жабдықтау сұлбасы көрсетілген. Мұнда плунжер ұңғыға клапан ашық кезде түсіріледі. Сұйық плунжердің ішкі қуысы арқылы өтеді. Плунжер төменгі амортизаторға соғылған кезде клапан көтеріліп, ершікке отырады да, өзінің өткізу қуысын жабады. Плунжердің астында газ жиналып, оның энергиясы плунжердің астындағы сұйықты көтеру деңгейіне жетеді. Сонан соң плунжер мен сұйық жоғары көтеріліп, сұйық магистральға жіберіледі де, плунжер буферлі камераға келіп түседі. Мұнда қысым теңгеріліп, плунжер өз салмағымен төменге түседі.
Егер қабаттағы газ қысымы плунжердің жұмыс жасауына жетіспесе, онда ол тоқтап қалуы мүмкін. Мұндай кезде сығылған газды компрессордың көмегімен береді, ал қондырғыны гидропакерлі лифт деп атайды.
Гидропакерлі лифтінің жұмыс циклі 2.18-суретте көрсетілген. Лақтыру клапаны (1) жабық кезде түп амортизаторының (4) маңында орналасқан плунжердің (3) асты мен үстінде сұйық жиналады (а-жағдайы). Құбыраралық кеңістікте қысым жоғарылаған кезде клапан (1) автоматты түрде ашылады да (б-жағдайы), құбырдағы қысым азайып, сұйық құбыраралық кеңістіктен құбырға құйылады. Онан соң құбырға газ келе бастайды да оның қысымымен плунжерді сұйықпен бірге жоғары көтереді. Жоғары көтерілген сұйық манифольдқа беріліп, ал плунжер жоғарыдағы амортизаторға (2) соғылады да, лақтыру клапанын (1) жабуға дабыл береді (в-жағдайы). Плунжердің асты мен үстіндегі қысымдар теңгеріліп, ол ұңғы түбіне қайта құлайды да цикл қайталанады.
Гидропакерлі лифт тәулігіне 1-20 т сұйықты жоғары көтеруге есептелген. Егер өнімділік шағын болса (3-4 т/тәу), онда құбырлар тізбегінің диаметрі 60 мм болады, ал жоғары өнімділікте – 73 мм шамасында болады. Плунжердің диаметрі құбырдың ішкі диаметріне байланысты таңдап алынады.
2.19-суретте қабылдау клапаны СКҚ-ға түсірілген орнын басу лифтісінің сұлбасы келтірілген. Камераға (3) ұңғыдан сүзгі арқылы қабылдау клапанына сұйық келіп түседі (а-жағдай). Камера толған соң газ жолынан (2) сығылған газ құбыраралық кеңістікке беріледі (б-жағдай).
2.18-сурет. Гидропакерлі лифт қондырғысының жұмыс істеу циклі
2.19-сурет. Газды жоғары бетте айырғыш орнын басу лифттің сұлбасы
Ары қарай газ сұйықты ішкі құбырға айдап кіргізіп, жоғары көтереді де, газ сепараторына жібереді.
Одан соң, камераға газ беру (1) және (4) бергіштердің көмегімен тоқтатылады, ал ондағы қалып қойған газ вентиль (5) арқылы газ сепараторына жіберіледі. Камера қайтардан сұйыққа толып, цикл қайталанады. Режимді басқару үстіңгі беттен де немесе ұңғы түбінде дистанциялы басқарылады.
Көтеру құбырларының башмағында кері клапанмен қоса пакердің орнатылуы жабық жүйені жасайды және ол газдың периодты айдауы кезінде сұйықтың қайтадан қабатқа ағып кетпеуін қамтамасыз етеді. Көтеру құбырларының башмағында кері клапанды орнату әдісі барлық периодты газлифтті қондырғыларда қолдануға ұсынылады.
Периодты газлифт кезінде белгіленген уақытқа тоқтатылған ұңғыда сұйықтың цикликалық бастырылуы болады, бұл көтеру құбырларында қажетті сұйық бағанасының жиналуы үшін қажет.
Ұңғыларды қоздыру үшін қолданылатын қарапайым бастырылуға қарағанда, цикликалық бастырылу пайдаланатын қабаттар кейбір депрессияда жүзеге асырылады. Сұйық құбырлар тізбегінің салыстырмалы батырылуы жасанды жоғарылатылған кезде шығарылып тасталады.
Құбырлар тізбегінің салыстырмалы батырылуы жасанды жоғарлатылған кезде сұйықтың динамикалық деңгейі көтеріледі, бұл түптік қысымның жоғарлауына және депрессияның төмендеуіне әкеледі.
Периодтық газлифттің кез - келген типінің дұрыс жұмыс істеуі үшін көтеру құбырларына газдың үлкен жылдамдықта түсуін қамтамасыз ету керек, әсіресе бұл сұйықтың бастапқы периодтағы шығарып тасталуы кезінде орын алады.
Бұл тек қана сұйық бағанасын құбыраралық кеңістікте жиналған сығылған газдың көмегімен лақтырып шығару кезінде орындалуы мүмкін.
Периодты газлифтті қондырғылар негізінен үш тәуелсіз топқа бөлінеді:
1) құбыр сыртындағы кеңістікке өзге газ жіберілмегенде;
2) құбыр сыртындағы кеңістікке өзге газ жіберілгенде;
3) ауыстыру камералы және ауыстыру лифтілі.
Газлифтті ұңғылардың үзіліссіз және де периодты жұмыс істеу режимін оңтайландыру үшін жұмыстық клапандар қолданылады. Қазіргі кезде газлифтті клапандардың ондаған конструктивті нұсқаулары белгілі. Олардың бәріне аз мөлшердегі көлденең өлшемдері ортақ болады. Көпшілік жағдайда клапандар дифференциалды әрекетті болады.
Олардың ішіндегі серпімді элемент ретінде сильфон немесе серіппе, сирек жағдайларда олардың комбинациялары қолданылады. Клапан тұрқысы СҚК-ның сыртында орналасады, бұл жағдай көтергіш арқылы сұйық ағынының еркін өтуі үшін керек.
Газлифтті клапандар дегеніміз – көтеру құбырларының тізбегінің ішкі қабаты мен ұңғыға айдалатын газбен толтырылған құбыр сыртындағы кеңістікпен автоматты түрде байланыс орнату немесе одан ажырату үшін арналған қондырғыларды айтамыз.
         |
2.20-сурет. Газлифтті клапандардың классификациясы
Барлық белгілі газлифтті клапандарды келесі түрде классификациялуға болады:
- қызметі бойынша – іске қосатын және жұмыстық;
- басқару принципі бойынша – айдалатын газдың қысымымен басқарылатындар;
- көтергіш құбырларда сұйық-газды қоспаның қысымымен басқаралатындар және де құбырмен құбыр сыртындағы қысыммен түсіріп-көтерілу арқылы басқарылу;
- тізбекте көтергіш құбырлардың орналасуына байланысты – эксцентрлі және орталықта орналасқан;
- клапанның сезімтал элементінің типіне байланысты – сильфонды, серпімді, мембранды және комбинацияланған;
- қондыру тәсілі бойынша – стационарлы және шешімді.
Клапандарға қажетті маңызды талаптар мынадай: олардың сипаттамаларының тұрақтылығы және ұзақ уақыт бойы пайдалану кезіндегі беріктілігін сақтау. Газлифтті клапандар габаритінің шағын болуы және де қоршаған ортаның аггресивттілігі бұл клапандардың жасалу мәселесін шамадан тыс қиындатады. Клапандардың конструктивтік және технологиялық қасиеттерінің ерекшеліктеріне қарамастан клапандардың істен шығуы салыстырмалы түрде жиі болып келеді. Қарапайым конструкциялы клапанды ауыстыру үшін СКҚ тізбегі жоғары көтеріліп қайтадан түсірілуі қажет, бұл өте қиын және көп жұмыс пен уақытты талап етеді, әрі операция қымбатқа түседі және ұңғының жұмысын тоқтатуды қажет етеді.
Бұл қиындықты жеңу үшін клапандардың жаңа конструкциясы ұсынылды. Онда СКҚ тізбегінің көтерілуінсіз арнайы сыммен лебедка арқылы клапандарды ауыстыру үшін СКҚ ішінде көтеріп-түсіретін арнайы қондырғы жасалынды. Осымен бірге клапандарды отырғызылған ұядан шешу мүмкіндігі немесе осы ұяға СКҚ тізбегінің осінен салыстырмалы түрде эксцентрикалық ауытқып кеткен құрылғыларды клапандық камераға орналастырылуы қамтамасыз етіледі.
Клапанды автоматты басқару СКҚ-да құбыр сырты мен газды құбыр арасынан СКҚ-ға жеткізетін камера арасындағы қысымның көтеріп-түсуі арқылы жүзеге асырылады. Клапандарда оларды басқаратын тиекті құрылғылар және жүйе болады. Тиекті құрылғы ретінде тарелкалы немесе конусты клапан, ал кейде формасы шарикті болуы мүмкін. Басқару жүйесінің сильфонды, серпімді немесе осы екі түрі араласқан жетегі болады. Басқару жүйесі жоғары жақта клапанның ұңғыда анықталған жұмыс режиміне орайластырып түзетіледі. Түзету кезінде СКҚ-ға орнатылған клапандар аралығы, көтерілетін сұйықтың қасиеттері, ұңғының ішіндегі температура мәні (осы температураға сильфонды толтыратын газдың сығылу күші тәуелді) ескеріледі.
Ең қарапайым түрдегі сильфонды клапанның үлгісі 2.21-суретте көрсетілген. Клапан көтергіш құбырға (1) бекітіледі. Сильфонда (2) газ анықтамалы жоғарлатылған қысымда болады. Сильфон мен клапан арасындағы камера құбыр сыртындағы кеңістікпен арнайы тесік (4) арқылы байланысады. Сильфон клапанмен (5) шток (3) арқылы қосылған. Құбыр сыртындағы сұйық клапанға сорылып және соған сәйкес газ қысымының өсуі кезінде сильфон ішіндегі газ сығылып клапанды ашады. Газ СКҚ-ға ашылған клапан арқылы жеткізіледі және сұйықты келесі төменгі клапанға дейін сығады.
Газ деңгейі төменгі клапанға жеткенде, бұл клапан газдың СКҚ -ға кіру үшін ашылады, ал жоғарғы клапанда құбыраралық қысым төмендеп, сильфон қайта қалпына келіп, бастапқы клапанды жабады. Газ ағынының СКҚ -дан қайтып шығып кетпеуі үшін арналған қосалқы клапан (6) бар.
Сильфонды клапандар СКҚ-ның сыртына орнатылуы мүмкін. Бұл үшін СКҚ-нің келте құбырына (патрубок) клапан орнатылатын ершіктер (седло) дәнекерленеді. Бірақ бұл жағдайда клапан ауыстыру үшін СКҚ тізбегін көтеру керек.
Бұл ыңғайсыздық клапандарды орнатудың жаңа әдісімен жойылады (2.22-сурет). Мұнда клапан (3) СКҚ тізбегінің ішіне түсіріліп, ұңғының газлифтті камерасына (1), ал одан кейін оның орнату ұясына (2) дейін жеткізіліп, сол жерде орнатылады. Клапандар сыммен немесе арнайы орнатқыш құрылғысы бар штангілермен түсіріледі (2.23-сурет).
Мұндай СКҚ-ның ішкі қуысына түсірілетін клапандарды СКҚ тізбегін көтермей, арнайы шешіп алғыштар арқылы көтеруге болады.
Арнайы қолданылатын құрылғыларға мыналар жатады: газлифтті клапанды ауыстырып немесе алып тастау керек болғанда, ұңғылық камерада орнатылған саңылаусыз тығындар; клапандарды немесе саңылаусыз тығындарды камерада бекітуге арналған фиксаторлар; СКҚ -да құралдың ары қарай жылжуын қамтамасыз ететін жүк штангалары; құралды шешу кезіндегі қажетті соғуға арналған (гидравликалық немесе механикалық) яссы және т.б. құралдар мен құрылғылар бар.
Газлифтті қондырғыны есептеу кезінде келесі параметрлердің анықталуы көзделген:
- берілген сұйық мөлшерін көтеріп алуға арналған сорапты-компрессорлы құбырлардың диаметрі;
- газдың меншікті шығыны мен газдың кіру нүктесінің (жұмыстық клапанның) тереңдігі;
- іске қосу клапандардың саны және оларды орнату тереңдігі.
Газлифтті көтергіштің параметрлерін есептеу кезінде келесі мәліметтер қолданылады: газдың меншікті шығынына байланысты ұңғының тереңдігі бойынша қысымның таралуы; көтергіш құбырлардың диаметрі; сұйық шығымы (дебит); сулану дәрежесі; мұнайдың тұтқырлығы мен тығыздығы және т.б.
Сильфонды клапаннан басқа серпімді басқару жүйесі бар У1М, КПА-2 және КПГ типті клапандар қолданылады. Сильфонды клапандардың жұмыстық диаметрлері 20, 25 және 38 мм-ге тең етіп шығарылады. Клапанның жұмыстық қысымы 21 МПа-ға дейін барады.