Абу райхон беруний номидаги

Ҳимоя калоннасини ҳисоблаш. Ҳимоя калонналарини мустаҳкамликка ҳисоблаш принциплари


Ҳимоя қувурларига таъсир этувчи баъзи кучларни уч гуруҳга бўлиш мумкин:

• 
  ўқ йўналишли; ташқи ортиқча босим; ички ортиқча босим.
  

Бу кучлар калонналарга турли вақтда турли куч билан таъсир қилиши мумкин, шунинг билан ҳимоя калоннасининг остки участкасига энг катта ташқи куч, юқори қисмига эса энг катта ички ортиқча босим таъсир этади. Шунинг учун ҳам бурғилашда бу кучлар таъсир характери бўйича мустаҳкамликни ҳисоблаш, ҳар бир гуруҳ учун алоҳида ҳисобланади. Бундай йўл билан ҳисобланган чизма бир нечта секциядан иборат бўлади, бир-биридан бу секциялар пўлат маркаси ва қувур деворининг қалинлиги билан фарқ қилади. Ҳисоблашларни амалга оширишда барча ўтиш кесимларида мустаҳкамликни захира коэффициенти асосий мустаҳкамликка яқин бўлиши, энг хавфли кучлар таъсир этадиган оралиқларида мустаҳкамликнинг захира коэффициенти мустаҳкамликка тенг бўлишига йўл қўйилади.
Кон - геологик шароити ўрганилган районда эксплуатацион калоннани ҳисоблаш принципларини мисол тариқасида кўриб чиқамиз.
Ҳимоя калоннаси конструкциясини лойиҳалаш, ҳимоя калоннасини ички ва ташқи ортиқча босимлар таъсирида эзилишга қаршилик кўрсатишини ҳисоблашдан бошланади. Ҳисоблаш жараёнида қатлам суюқлигининг ҳалқа оралиғида қудуққа тушиш имконияти йўқ деб, қабул қилинади. Амалда эса бундай идеал ҳолат мавжуд эмас. Чунки цемент ташқи ҳимоя қувурининг мустаҳкамлигини оширади. Юқоридагиларни инобатга олмаслик мустаҳкамлик захирасини оширишга имконият яратади. Калоннанинг мустаҳкамлик шарти, пачоқланиш қуйидаги кўринишда ёзилади:
(8.1)
бу ерда Р_т - ташқи босим, Па; Р_ич. - ички босим, Па; Р_кр- ҳимоя қувури учун критик босим, Па; k_эзил. - эзилишни мустаҳкамлик захира коэффициенти; ҳимоя қувурларини хисоблаш кўрсатмасига мувофиқ, эксплуатацион объект чегарасида жойлашган секциялар учун k_эзил. = 1.0-1.3 (тоғ жинсининг мустаҳкамлигига боғлиқ ҳолда); қолган секциялар учун k_эзил. =1.0.
Калоннани ҳаёлан учта участкага бўламиз.
Остки - цементланадиган, аввалги ҳимоя калонналари тушириладиган оралиқ;
Ўрта - цементланадиган, аввалги ҳимоя калоннасини ичида жойлашган;
Юқориги - цементланмайдиган оралиқ.
Ташқи босим остки участка атрофи учун қуйидаги қатлам босими қабул қилинади Р_қат.:
(8.2)
бу ерда _ч.сув. =1000 кг/м³; р_ч.сув. - чучук сувнинг зичлиги; g- эркин тушиш тезланиши, м/с²: k_a - z чуқурликда аномаллик коэффициенти.
Агар қудуқ кесими мустаҳкам жинслардан иборат бўлса, ўрта участкада ташқи босим қатлам босимидан юқори бўлмайди. Демак, (8.2) формуладан фойдаланиш мумкин. Йўл қуйиладиган хатолик мустаҳкамлик захирасига киради.
Юқори участкадаги ташқи босим учун, цементланмайдиган участкада ҳалқа оралиғи суюқлик устининг босими қабул қилинади.
Р_устун. = _п g z (8.3)
бу ерда _юв.сую.- ювувчи суюқликнинг зичлиги, кг/м³
Агарда юқорида ётувчи жинсларда ундан ҳам юқорида ётувчи қатламларнинг босими натижада сиқилиб чиқиши содир бўлса, шу сиқилиб чиқадиган қатламнинг баландлигида +50 м (сиқилиб чиқарилган жинснинг ости ва устидан 25 м дан ), ташқи босим учун геостатик босим қабул қилинади:
Р_устун.=ρ_ўр. g z (8.4)
бу ерда ρ_ўр.- юқорида жойлашган тоғ жинсларининг ҳажмий массаси ўртача оғирлиги; ρ_ўр.- чуқурлик ошган сари ўзгаради, лекин тақрибий ҳисоблашлар учун ρ_ўр. ≈2300 кг/м³ деб қабул қилинади.
Ташқи ортиқча босим вақт ўтиши билан кўпчилик оралиқларда ўзгармайди. Энг катта ташқи ортиқча босим ички босимнинг тушиши жараёнида ҳосил бўлиши мумкин. Масалан, маҳсулдор қатламдан суюқлик оқимини олиш мақсадида қудуқни ўзлаштириш жараёнида ёки эксплуатация тугаш босқичларида. Нефтли қудуқларда энг кичик ички босим қуйидаги формула билан ҳисобланади.
Р_ич.=_сую.g(z-z_сн) (8.5)
Газли қудуқлар учун газли суюқлик билан тўлдирилган участкаларда эксплуатация сўнгида энг кичик ички босим, яъни z_сн<z<z бўлган жараёнда
Р_ич.=(Р_қат.)_min-ρ_сую. g(z_қат.-z) (8.6)
Ундан юқорида жойлашган участкада (0 ≤z≤ z_сн).
Р_b=[(P_қат)_min-ρ_с g(Z_қат-Z_қ.ч)]e^-5, (8.7)
бу ерда ρ_с- калонна ичидаги суюқликнинг зичлиги, кг/м³; z_с.ч-бу суюқликнинг сатхини тушиш чуқурлиги, м; (Р_қат)_min-z_қат -чуқурликда газли горизонтни эксплуатация қилиш сўнгида кутиладиган энг кичик қатлам босими, Па; Z_қуд.- қудуқ чуқурлиги, м;
(8.8)
бу ерда β_с- газнинг сиқилиш коэффициент; ρ_х.г - газнинг ҳавога нисбатан нисбий зичлиги; Т_с- қудуқдаги газнинг ўртача ҳарорати, К;
Нефтли қудуқларда ҳимоя қувурларини эзилишга Р_эзил. мустаҳкамлигини ҳисоблаш учун (8.2)-(8.5) формулани (8.1) шартга қўмиз: Остки ва ўрта участкаларда қуйидагича:
Р_эзил.≥k_эзил.g[(k_aρ_b-ρ_c)z+ρ_cz_cn] (8.9)
Юқори участка учун
Р_эзил.≥k_эзил.g[(ρ_b-ρ_c)z+ρ_cz_cn] (8.10)
Сиқилиб чиқишга мойил бўлган тоғ жинси оралиқларида
Р_эзил.≥k_эзил.g[(ρ_oб-ρ_c)z+ρ_cz_cn] (8.11)
(8.9)-(8.11) формулалар бўйича ҳисобларни амалга ошириб, қудуқнинг чуқурлиги бўйича қувурларни эзилишга чидамлилигини зарур бўлган қийматлари бўйича эпюра тузилади. Эпюра бўйича калоннанинг остки қисмига яқин Р_эзил. нинг энг катта қиймати топилади, сўнгра белгиланган адабиётдан қувурнинг мустаҳкамлик гуруҳи, девор қалинлиги берилган қувур диаметри бўйича аниқланади. Унда критик босим Р_кр>Р_эзил.. Бундай қувурлардан калоннанинг остки биринчи секцияси ташкил топади. Яна шу адабиётдан, шу мустаҳкам гуруҳли, лекин девор қалинлиги кичикроқ бўлган қувурнинг критик босими Р_кр<Р_кр топилади; остки иккинчи секция шу қувватлардан ташкил топади. Иккинчи секциянинг остки кесими Р_кр=Р_эзил. бўлган чуқурликда жойлашади; бу чуқурлик (8.9) - (8.10) тенгламаларни нисбатан ечиб топилади; Остки ва ўрта участкалар
(8.12)
юқори участка
(8.13)
ва қиймати юқоридаги формулалардан мос келувчи бирига қуйилади. Худди шу каби калоннанинг қолган қисмлари ҳисобланади. Агар навбатдаги юқори участкада ташқи ортиқча босим жуда юқори бўлади, навбатдаги секция учун қувурлар биринчи секцияга танланганидек амалга оширилади. Зарурият бўлса, мустаҳкамлик гуруҳи бошқа бўлган қувур танланади.
Секциянинг умумий баландлиги (узунлигини) тагигида қудуққа туширилган z_i секциядан кейинги z _i+1 секция узунлиги айириб ташланади:
H_i=z_i-z_i+1 (8.14)
Ҳисоблашлардан олинган вариант мустаҳкамликка ички ортиқча босим остида узилишга (разрыв) текшириб кўрилади.
Узилишга мустаҳкамлик шарти
(8.15)
бу ерда P_б – қувурнинг ситилишдаги мустаҳкамлиги, Па; k_b-мустаҳкамликнинг захира коэффициенти; k_b=1.15-Ø219 мм қувурлар учун ва ундан кичик диаметрлар учун; k_b=l .52 катта диаметрли қувурлар учун.
Ҳимоя калоннасида энг юқори ички босим қудуқнинг герметиклигини синаш вақтида ҳосил бўлади.
P_b=P_on+ρ_on gz (8.16)
бу ерда Р_on - синаш (опрессивка) жараёнида калоннанинг юза кесимидаги босим, Па; Р_on - шу операцияни бажариш вақтида калонна ичидаги суюқликнинг зичлиги, кг/м ³.