Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa Chất
LI NểI U
Ngy nay, ngnh cụng nghip du khớ ang l mt ngnh cụng nghip mi
nhn trong cụng cuc cụng nghip hoỏ, hin ai hoỏ t nc. Tp on Du Khớ
Vit Nam ngy cng phỏt trin khụng ch trong nc m cũn vn xa ti th trng
quc t trong cụng tỏc thm dũ khai thỏc du khớ.
Trong cụng tỏc khoan ging, quỏ trỡnh vn chuyn mựn khoan lờn b mt l
mt quỏ trỡnh k thut c bn khi khoan. Trong khoan du khớ, ta s dng mỏy bm
bm dung dch khoan khoan xung ging, a mựn khoan lờn mt t v thc
hin cỏc chc nng khỏc. õy l t hp khụng th thiu trong mi t hp thit b
khoan.
Nhn thy tm quan trng ca mỏy bm dung dch khoan trong cụng tỏc
khoan cỏc ging khoan du khớ. Sau mt thi gian thc tp sn xut v thc tp tt
nghip ti cỏc xớ nghip ca cỏc Xớ Nghip Liờn Doanh Du Khớ Vietsopetro, tụi ó
la chn ti: Cu to, nguyờn lý lm vic, quy trỡnh bo dng mỏy bm
khoan YH 600 trong khoan du khớ. Chuyờn : Nghiờn cu s mũn hng
cm xilanh piston.
ti i sõu tỡm hiu cỏc dng mũn hng ca cm xilanh - piston t ú a ra
bin phỏp nõng cao tui th v khụi phc kh nng lm vic ca cm xilanh
piston trong mỏy bm khoan YH 600.
Kt cu ỏn gm 4 chng:
Chng 1: Tng quan v mỏy bm dung dch khoan Vietsopetro.
Chng 2: Nguyờn lý lm vic v cu to mỏy bm YH 600.
Chng 3: Quy trỡnh vn hnh, bo dng v thỏo, lp mỏy bm YH 600.
Chng 4: Nghiờn cu s mũn hng cm xilanh piston.
ỏn c hon thnh di s hng dn tn tỡnh ca TS: Nguyn Vn Giỏp.
Do kin thc cũn hn ch, thi gian tỡm hiu thc t cha nhiu nờn ti khụng
trỏnh khi nhng thiu sút. Rt mong nhn c nhng ý kin úng gúp ca cỏc
thy giỏo v cỏc bn ng nghip. Xin chõn thnh cm n.
Sinh Viên: Ngô Quang Dũng 1 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
2
.
Qua đồ thị ta thấy:
Về mặt lý thuyết, khi n=const thì việc tăng cột áp H không ảnh hưởng tới lưu
lượng Q (H và Q độc lập với nhau).
Có sự sai khác giữa đường lý thuyết và thực tế là do khi cột áp H tăng sẽ tăng
các hiện tượng rò rỉ. Sự sai khác này càng lớn khi Q càng lớn, vì lúc này không chỉ
có hiện tượng rò rỉ mà các van làm việc cũng không kịp thời, gây tổn thất về lưu
lượng.
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 2 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
Hình 1.2. Đường đặc tính phụ thuộc giữa Q, N và η với H
Từ đồ thị ta thấy:
Khi H tăng thì Q giảm.
Ở đoạn H1, H2, hiệu suất không thay đổi.
Khi cột áp làm việc ở mức rất thấp hoặc rất cao, hiệu suất làm việc giảm. Khi
H thấp, η giảm do công suất có ích trên trục máy bơm nhỏ; khi H cao, η giảm do
hiện tượng rò rỉ.
1.2. Một số loại máy bơm dung dịch khoan sử dụng ở Vietsopetro
Trong xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsopetro hiện tiến hành khoan – khai
thác dầu khí trên 13 giàn cố định, 2 giàn tự nâng là Tam Đảo và Cửu Long.
Tại các giàn tự nâng, loại máy bơm dung dịch khoan được sử dụng là loại máy
bơm piston 3 xilanh tác dụng đơn 12 – P – 160 của hãng National Oilwell. Tại các
giàn cố định, loại máy bơm dung dịch khoan được sử dụng là máy bơm piston 2
xilanh tác dụng kép YHБ – 600 của Nga (được cải tiến từ máy bơm Y8 – 6MA2).
1.2.1. Máy bơm 12 – P – 160
Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật của máy bơm 12 – P – 160
Công suất đầu vào khi đạt 120 hành trình/phút 1600 HP
Công suất thuỷ lực khi đạt 120 hành trình/phút 1440 HP
Dung tích chứa dầu của bơm 492 lít
Một số ưu điểm của máy bơm YHБ – 600:
Công suất khá lớn đảm bảo đủ công suất, lưu lượng, áp suất cho nhu cầu
khoan trên các vùng biển Việt Nam.
Làm việc ổn định ít xảy ra hỏng hóc lớn, dễ dàng trong việc bảo dưỡng, sửa
chữa khắc phục khi sự cố hỏng hóc máy bơm.
Giá thành thấp, tuổi thọ cao, đảm bảo về yêu cầu kinh tế khi sử dụng loại máy
bơm này.
Một số nhược điểm của máy bơm YHБ – 600:
Thiết bị cồng kềnh, nặng lề vì vậy khó khăn trong việc di chuyển máy bơm về
xưởng sửa chữa khi sảy ra hỏng hóc lớn hoặc phải chuyển máy bơm sang giàn khác
và rất tốn diện tích mặt sàn đặt máy bơm.
Do sử dụng hai động cơ Diezel dẫn động nên máy bơm tạo tiếng ồn rất lớn khi
làm việc ảnh hưởng đến môi trường làm việc, sức khỏe củ người lao động khi tiếp
xúc trực tiếp với máy bơm.
1.2.2.2. Đặc tính kỹ thuật của máy bơm YHБ – 600
Bảng 1.3. Các thông số kỹ thuật của máy bơm YHБ-600
Công suất động cơ 600 KW
Công suất có ích (công suất thuỷ lực) 475 KW
Chiều dài hành trình piston 400 mm
Đường kính cần piston 70 mm
Số hành trình kép lớn nhất của piston 65 lần/phút
Tốc độ vòng quay của trục chủ đông 320 vòng/phút
Tỷ số truyển động 123/25
Dạng van Van đĩa
Đường kính của đầu thủy lực bơm 196,8
0,2
mm
Độ côn lỗ lắp nối van 1 : 6
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 4 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
Số hiệu vòng bi gối đỡ trục khuỷu 260 x 540 x 110
Số hiệu vòng bi tay biên 10078/710
Kích thước vòng bi tay biên 710 x 950 x 114
Kích thước của máy bơm Rộng 3020 mm
Dài 5100 mm
Cao 3300 mm
Bảng 1.4. Các thông số kỹ thuật xilanh của máy bơm YHБ-600
Đường kính
xilanh (mm)
Lưu lượng bơm không
nhỏ hơn ((m
3
/h (L/s))
Áp suất bơm không nhỏ
hơn
(Mpa ( Kg/cm
2
))
Đường kính
đĩa an toàn
(mm)
200 184 (51,9) 10 (100) 58,9
190 164 (45,7) 11 (110) 48,2
180 151 (42,0) 12,5 (125) 43,0
170 130 (36,0) 14,5 (145) 35,4
160 113 (31,5) 16,5 (165) 30,1
150 99 (27,5) 19,0 (190) 25,3
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 5 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
140 84 (23,3) 22,5 (225) 20,7
1
2
4
5
6
3
8
97
10
11
12
14
24
20
21
19
17
22
15
13
23
26
25
18
a
e
f
c
d
g
Khi piston chuyển động theo hình mũi tên van (a), (d), (h), (f) đóng lại còn các
van e, g mở ra để cho dung dịch đi vào đường cao áp xuống giếng khoan, đồng thời
các van (c), (b) mở ra để dung dịch từ bể chứa đi vào buồng hút xilanh chuẩn bị cho
hành trình nén tiếp theo.
Khi piston chuyển động theo chiều ngược lại thì các van đóng mở theo quy
trình ngược lại.
Quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy, lượng chất lỏng được đẩy vào giếng khoan
một cách liên tục.
Để đảm bảo áp suất cũng như lưu lượng đầu ra ổn định ở một mức áp suất
tương đồi nào đó người ta lắp trên đầu ra của đường ống cao áp bình ổn áp (24).
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 8 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
Bình ổn áp có tác dụng tích trữ và giải phóng năng lượng để ổn định cho áp suất
đầu ra.
Để đảm bảo an toàn cho máy cũng như các thiết bị khác người ta lắp van an
toàn (22) giữa đường hút máy bơm với đường cao áp, khi áp suất trên đường cao áp
vượt quá giá trị cho phép sẽ làm thủng màng van đưa chất lỏng từ ống cao áp về
đường hút nhờ vậy mà đảm bảo an toàn cho đường ống cũng như máy bơm và các
thiết bị khoan đang sử dụng. Kết cấu của từng bộ phận máy bơm sẽ được trình bày
cụ thể ở những phần sau.
2.2. Cấu tạo máy bơm YHБ – 600
Bảng 2.2. Các chi tiết sơ đồ tổng thể máy bơm YHБ – 600
STT Tên chi tết STT Tên chi tiết
1 Nắp máy 3 Ty bơm
2 Trục chủ động 4 Cửa bơm dầu
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 9 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
Hình 2.2. Sơ đồ tổng thể máy bơm YHБ – 600
Bảng 2.3. Các chi tiết sơ đồ tổng thể máy bơm YHБ – 600
STT Tên chi tết STT Tên chi tết
8 Đệm làm kín 22 Ốc hãm
9 Trục biên 23 Con trượt
10 Tay biên 24 Chốt con trượt
11 Thân biên 25 Ốc vít máng trượt trên
12 Vòng bi tay biên 26 Tấm chắn dầu
13 Thân trên máy bơm 27 Trục chủ động máy bơm
14 Que thăm dầu 28 Ốc hãm ty trung gian
Hoạt động của phần cơ như sau:
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 11 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
Khi trục (27) nhận được chuyển động từ bộ truyền đai và theo chiều mũi tên
làm bánh răng bị động (11) quay theo. Bánh răng (11) được liên kết chặt với trục
(9) nên trục (9) quay theo và biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến
của con trượt cũng như ty trung gian (1) để thực hiện quá trình hút và nén chất lỏng
về đường cao áp. Bánh răng trên trục (27) là bánh răng liền trục với số răng là: Z =
25, răng nghiêng m
n
= 14; độ nghiêng răng 9
o
14’55″. Bánh răng bị động có số răng
là: Z = 123, răng nghiêng m
n
= 14, góc nghiêng 9
o
14’55″. Tỉ số truyền cơ bản là: i =
123/25.
Ổ bi của trục (27) và trục (16) được lắp giữa thân trên (13), thân dưới (16) và
được kẹp chặt bởi bulông (4). Cửa số (2) dùng để kiểm tra sự bôi trơn cho cụm con
trượt (23) cũng như máng trượt (21). Cửa (7) để kiểm tra các chi tiết bên trong của
máy bơm cũng như là nơi để đổ xung dầu bôi trơn cho máy. Trong quá trình làm
12 Vú mỡ 25 Ống bảo vệ
13 Mặt bích
Bánh đai gồm 16 rãnh đai, bánh đai được lắp với trục (18) bởi then bằng (5),
trục có cấu trúc hai đầu giống nhau nhằm mục đích có thể thay đổi được bánh đai
lắp ở hai phía mở rộng phạm vi lắp đặt cho máy và bánh đai được kẹp chặt vào trục
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 13 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
nhở hai bulông (2) cùng với đệm vòng lỏng (3) và êcu (4). Để đảm bảo an toàn
người ta dùng chụp (25) để chụp lại đầu trục không lắp puly.
Ở hai đầu trục được lắp vòng bi (15), (22), gioăng làm kín (14), (21) cũng như
các mặt bích (20), (13) như trên hình vẽ.
Long đen (7) và ốc (8) được vít chặt vào đầu trục để cố định pulu dịch chuyển
theo phương dọc trục.
Trục đúc liền bánh răng và được làm bằng thép 34XH1M, ở hai đầu trục được
lắp hai ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy, vòng trong 2 lắp vào trục với chế độ lắp chặt, vòng
ngoài ổ bi được lắp vào thân máy bơm.
Trục ghép với bánh đai bằng mối ghép then bằng (45 x 25 x 360) mm, then
được lắp với chế độ lắp chặt , lắp nóng ở nhiệt độ từ (120 ÷ 150)
o
C.
Chính giữa trục là bánh răng có môđun M = 12 và số răng Z = 25, chiều dài
trục là 2568 mm.
Một số vấn đề lưu ý với cụm puly:
Cụm bánh đai là chi tiết quan trọng trong máy bơm nên vấn đề thường xuyên
kiểm tra trước khi nhận ca của mỗi người cần phải thực hiện một cách nghiêm túc.
Đặc biệt chú ý ốc (25) chỉ cần hơi lỏng một chút nếu không kịp thời xiết chặt thì
then (5) sẽ hỏng ngay vì tải trọng lên trục là rất lớn. Vấn đề bôi trơn cho ổ (23) và
(15) cần phải tuân thủ đúng định kỳ quy định.
2.2.1.3. Kết cấu con trượt
Con trượt di chuyển nhờ sự quay của tay truyền qua thanh truyền. Sự di
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 16 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
2.2.1.5. Tay biên
Tay biên được chế tạo bằng thép 35 XH1M, một đầu tay biên được nối với
con trượt bằng chốt.
Một đầu có lắp vòng bi đũa để lắp vào trục biên, hai tay biên lắp lệch nhau
một góc 90
o
. Bu lông đai ốc chế tạo bằng thép 40X. Mỗi tay biên nặng 1366 kg.
Hình vẽ 2.7. Tay biên
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 17 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
2.2.2. Phần thủy lực
Hình 2.8. Sơ đồ cấu tạo và lắp ghép phần thuỷ lực
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 18 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
Bảng 2.7. Các chi tiết sơ đồ cấu tạo phần thủy lực
STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết
1 Hộp thủy lực 34 Gioăng làm kín
2 Lồng nối 35 Gioăng làm kín
3 Piston 36 Ống định vị
4 Gioăng cao su 37 Nắp đậy
5 Ống lót mỏng 38 Mặt bích chuyển tiếp
6 Gioăng cao su 39 Nắp xiết gioăng
7 Ống lót dầy 40 Thân van an toàn
8 Mặt bích của hộp thủy lực 41 Gioăng cao su
9 Ống lót dạng bậc 42 Lá van
10 Gioăng cao su 43 Đĩa van
11 Lồng định vị trong 44 Gioăng làm kín
12 Lồng định vị ngoài 45 Ống chèn
2.2.2.1. Hộp thuỷ lực
Hình 2.9. Hộp thuỷ lực
Gồm 2 phần đối xứng nhau: phần phía trái và phần phía phải. Mỗi phần có 4
lỗ được đúc sẵn để lắp các van, hai van hút và hai van xả, các van hút nối với cùng
một ống hút nhờ trạc ba nắp phía dưới của bơm, các van xả nối chung đến đường xả
nhờ trạc ba nắp phía trên của bơm.
Từ trạc ba cao áp một đầu được nối với van an toàn một đầu được nối lên phía
trên và được chia làm hai nhánh, một nhánh nối với đường ống cao áp dẫn dung
dịch xuống giếng khoan, một nhánh nối lên trên và đi vào bình điều hoà.
Trên (hình 2.8) hộp thuỷ lực là chi tiết có ký hiệu (1). Phía trong hộp thuỷ lực
là nơi lắp bộ xylanh (50) và cụm piston (49). Cụm piston gồm có piston được ép
vào ty bơm và được vặn chặt vào trục trung gian. Để làm kín phía ngoài của xylanh
người ta lắp bộ gioăng cao su làm kín (68).
Khi mặt bích (8) áp vào làm phình bộ gioăng (67) ra làm kín phía ngoài giữa 2
phần của xylanh. Trên thân hộp thuỷ lực người ta để một lỗ kiểm tra ở vị trí lắp
gioăng làm kín (67). Khi gioăng hỏng chất lỏng sẽ ra ngoài theo lỗ A báo hiệu để ta
dừng máy thay gioăng làm kín (67).
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 20 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
2.2.2.2. Cụm xilanh - piston
Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo cụm xilanh – piston
Bảng 2.8. Các chi tiết sơ đồ cấu tạo cụm xilanh – piston
STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết
1 Gioăng làm kín 7 Ống ép phớt làm kín
2 Khoang xilanh 8 Vít cấy
3 Đai ốc 9 Cửa xả
4 Piston 10 Vòng gioăng
5 Cửa hút 11 Bulông mặt bích máy bơm
6 Cần piston 12 Vít ép gioăng
1. Xilanh
sạch cần.
2.2.2.3. Van
Máy bơm piston YHБ – 600 sử dụng hai loại van chính là van thủy lực và van
an toàn.
1. Van thủy lực
Van thủy lực có nhiện vụ để ngăn cách khoảng không buông làm việc và các
đường ống hút và ống đẩy.
Van thủy lực là loại van ngược chỉ cho phép dung dịch đi theo một chiều nhất
định, nó có cấu tạo đơn giản với kết cấu như (hình 2.12)
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 22 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i Häc Má - §Þa ChÊt
Hình 2.12. Cấu tạo van thủy lực
Bảng 2.9. Các chi tiết cấu tạo van thủy lực
STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết
1 Nắp van 5 Đệm kín
2 Gioăng cao su 6 Cối van
3 Gioăng làm kín 7 Êcu
4 Trục dẫn hướng
Khi van làm việc thì nắp van sẽ được đóng mở qua sự dịch chuyển của nắp
van nhờ bộ phận dẫn hướng (4). Trên bộ phận dẫn hướng (4) có êcu (7) và đệm kín
(5), đệm này có tác dụng bịt kín khoảng không giữa khoang làm việc va đường ống.
Trên êcu (7) có lắp lò xo để đóng van khi áp suất trong buồng làm việc thay đổi.
Van thủy lực là loại van ngược, có nghĩa là khi áp suất trong buồng làm việc
thay đổi tăng hoặc giảm so với áp suất đường ống hút hoặc ống xả do sự chuyển
động qua lại của piston trong xilanh thì van sẽ đóng hoặc mở để điều chỉnh quá
trình bơm. Đối với van xả khi áp suất từ trong hộp thủy lực tăng cao thì van sẽ mở
để đưa chất lỏng từ hộp thủy lực qua van và đi ra cửa xả. Đối với van hút khi áp
suất trong hộp thủy lực giảm, van sẽ mở đưa chất lỏng từ bể dung dịch qua van vào
hộp thủy lực thực hiện quá trình hút của piston.
2. Van an toàn
3 Piston 6 Đường dung dịch
Van xả nhanh được nối ở trạc ba, một đầu nối vào đường ống cao áp, một đầu
nối vào đường hồi bể chứa. Trong thời gian bơm làm việc, khi cần xả áp suất trong
bơm nhanh hay cần xả khí trong buồng làm việc của bơm ta dùng van xả nhanh.
Van làm việc bằng đóng mở khí nén, ta cho khí vào đẩy piston tạo sự đóng mở
cửa van.
Cấu tạo van gồm một xilanh – piston, hai đầu mặt bích của van có hai đường
khí vào để đóng, mở. Có một gioăng làm kín ở phần giữa ty và mặt bích. Ở đầu
piston có ren để lắp đầu mút bịt cái, nút bịt đực có lắp gioăng được lắm vào thân.
Khi van ở vị trí đóng thì nút bịt đực sát khít vào nút bịt cái làm kín không cho dung
dịch đi qua thân van, khi van ở vị trí mở thì hai phần tách rời nhau cho dung dịch đi
qua.
2.2.2.4. Bình điều hòa
Máy bơm YHБ – 600 được lắp đặt loại bình biều hoà ПK – 70 – 250. Đây là
loại bình biều hoà kín dạng màng hình cầu, có thể tích 70 lít và áp suất làm việc 250
KG/cm
2
. Ta đi tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của loại bình này.
Sinh Viªn: Ng« Quang Dòng 25 Líp: ThiÕt BÞ DÇu KhÝ K50
Copyright: Tài liệu đại học ©