Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
LI M U
Trong quỏ trỡnh xõy dng ging khoan trờn cỏc cụng trỡnh bin ca Xớ
Nghip Liờn Doanh Vietsovpetro, cú rt nhiu trang thit b c a vo
s dng phc v cho cỏc cụng on cụng ngh khỏc nhau. Mỏy bm khoan
l mt trong nhng trang thit b quan trng ú. Chỳng c dựng bm
dung dch khoan xung ging khoan thụng qua ct cn khoan, lm mỏt
choũng. Ngoi ra, cũn dựng bm dung dch khoan xung ỏy ging khoan
lm quay tuabin v choũng khoan ng thi to ỏp sut a mựn khoan lờn
trờn b mt v gia c thnh ging khoan. Khụng nhng th, ngy nay, khi cỏc
ging khoan ó hon thnh v i vo khai thỏc n nh, thỡ mỏy bm khoan
cũn c dựng bm ộp cht lng vo va duy trỡ ỏp sut va, tng tui
th khai thỏc cho vựng m. V nhng cụng vic nh vy cng v sau cng
tng lờn, chim phn ln khong thi gian lm vic ca mỏy bm khoan cỏc
gin khoan-khai thỏc du khớ trờn bin. Chớnh vỡ vy, cỏc mỏy bm khoan ó
tn ti v s cũn c duy trỡ lõu di, nh mt nhu cu thit yu trờn cỏc cụng
trỡnh bin cú hot ng khoan v khai thỏc du khớ.
Vi mc ớch m bo an ton s dng cho ngi v thit b, ng thi
nõng cao kh nng lm vic ca ton h thng mỏy bm. Qua quỏ trỡnh hc
tp trờn gh nh trng v thi gian thc tp ti Xớ Nghip Liờn Doanh
Vietsovpetro, c bit l s giỳp v hng dn nhit tỡnh ca thy giỏo Lờ
c Vinh, em ó chn ti tt nghip:
Nghiờn cu cu to, nguyờn lý lm vic, quy trỡnh bo dng mỏy
bm khoan 12P160 National Oil Well
Chuyờn : Tớnh toỏn, la chn bỡnh iu ho cho mỏy bm khoan 12
P160 National Oil Well.
Em xin chõn thnh cm n s hng dn, ch bo tn tỡnh ca thy giỏo
Lờ c Vinh, cỏc thy cụ giỏo trong b mụn Mỏy-Thit b Du khớ v Cụng
trỡnh ó giỳp em hon thnh ỏn ny.
ti ca em gm 5 chng sau õy:
Chng 1: Khỏi quỏt v t hp thit b khoan du khớ.

đáy.
- Thiết bị, dụng cụ làm sạch đáy giếng: máy bơm, bình điều hòa, hệ
thống ống dẫn, hệ thống làm sạch giếng khoan.
- Thiết bị dưới đáy: choòng khoan, cần khoan, cần nặng, đầu nối,…
- Thiết bị phụ trợ: máy nén khí, hệ thống cung cấp khí nén, máy bơm
phụ, máy cẩu để vận chuyển,…
- Thiết bị làm kín miệng giếng: hệ thống đối áp, mặt bích.
- Thiết bị dùng cho cơ cấu truyền động: hộp giảm tốc, các loại ly hợp,
bánh đai, xích,…
Dựa vào khả năng thực hiện các chức năng công nghệ của từng cụm
máy trong quá trình thi công, xây dựng giếng khoan ta tiến hành thiết kế sơ đồ
bố trí tổ hợp thiết bị khoan hợp lý. Từ sơ đồ này ta có thể chọn phương pháp
xây lắp, tháo dỡ, vận chuyển và thành lập sơ đồ truyền động của tổ hợp thiết
bị một cách hiệu quả nhất.
Dưới đây là một số thiết bị khoan phổ biến
1.1 – Tháp khoan
Tháp khoan là một bộ phận của tổ hợp thiết bị khoan, nó có các chức
năng:
- Nâng thả bộ dụng cụ khoan, ống chống và các thiết bị khác;
- Treo một phần trọng lượng cột cần khi khoan giảm tải;
- Dùng để dựng cột cần dựng;
- Bảo vệ con người và thiết bị.
SV: §inh V¨n Phóc Líp: TB DÇu khÝ – K50
3
b)
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Chiu cao ca thỏp ph thuc vo chiu sõu ca ging khoan (chiu di
cn dng).
Tựy theo kt cu ca thỏp m ta phõn thỏp ra lm ba loi chớnh: thỏp
ch A, thỏp 3 chõn, thỏp 4 chõn.


Hỡnh 1.2: S dn ng ti
1.2.2 - H thng phanh ca ti.
a) Phanh c khớ.
- Cụng dng: Dựng dng hon ton khi kộo th b dng c khoan
hay ng chng, treo dng c v th tin t t trong khi khoan.
SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50
5
Trêng §¹i häc Má - §Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
- Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Hình 1.3: Cấu tạo phanh cơ khí
1: Đai hãm má phanh 6: Trục khuỷu
2:Tang tời 7: Thanh đòn bẩy
3: Tay phanh tời 8: Lò xo
4: Van phân phối 9:Xi lanh khí động
5: ống dẫn khí
Khi tay phanh (3) quay theo chiều kim đồng hồ làm cho trục khuỷu (6)
chuyển động quay xuống làm cho má phanh (1) ép chặt vào Puly của tang tời
khiến tang tời đứng yên. Để hỗ trợ cho lực phanh, người ta liên kết tay phanh
(3) với thanh giằng làm nhiệm vụ mở van tiết lưu (4) để cho khí nén đi vào
đường ống (5) tác dụng lên phía trên của xilanh khí động (9) Pistong di
chuyển xuống phía dưới làm tăng thêm lực quay của trục khuỷu (6) và má
phanh càng ép chặt vào Puly của tời. Khi cần giảm lực phanh ta chỉ việc để
tay gạt (3) quay ngược chiều kim đồng hồ, dưới tác dụng đẩy của lò xo (8)
băng phanh sẽ tách khỏi Puly của tời cũng như khí nén ở phía trên xilanh (9)
sẽ bị đẩy ngược trở lại qua van tiết lưu (4).
b) Phanh thuỷ động (Phanh phụ)
- Công dụng
Bộ hãm thuỷ động lắp trên trục nâng để điều chỉnh tốc độ thả dụng cụ

tc th cng ln vỡ th phanh thu ng s h tr cho phanh chớnh. Cỏc cỏnh
cong Roto (6) hng v phớa ngc vi cỏnh cong Stato(2) v phi b trớ sao
cho khi kộo lờn cỏc cỏnh Roto khụng chu lc cn ca cht lng m cỏnh
Stato hng vo. Ngc li khi th xung thỡ cỏnh Roto s phi chu mt
mụmen phn do cht lng to nờn. Tu theo vn tc th (trng lng cn ng)
ngi ta thay i mc cht lng trong bỡnh (11) bng cỏc khoỏ nc (10).
Trong khi phanh lm vic, chuyn ng ca Roto quay s bin thnh nhit v
SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50
7
4
5
3
1
2
6
8
9
11
10
7
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
nc trong b hóm s nhanh chúng b hõm núng lờn. Nc s c lm ngui
trong bỡnh lm mỏt cú tun hon kớn gia b hóm v bỡnh.
c) Phanh in t (phanh ph)
khc phc nhng hn ch ca phanh thu ng thỡ thit b khoan
nng ngi ta s dng phanh in t. Cu to ca phanh in t gm cú 1
Roto v mt b phn c nh cung cp t trng cú th iu chnh bng c
cu iu khin. Rụto (Gn vo trc nõng) ct cỏc ng sc ca t trng.
Lc in t cm ng trong Roto s chng li chuyn ng quay. Dũng xoỏy
(Dũng phu cụ) sinh ra trong Roto lm to nhit do hiu ng phun v nhit

treo ct cn khoan, múc vo ờlờvat khi kộo th dng c. Ngoi múc nõng
ra cũn cú quang treo, quang treo cú 2 loi: loi n v loi kộp. Quang treo l
khõu ni gia múc nõng v ờlờvat.
Ngoi ra cng cú th ch to b rũng rc ng tỏch ri vi múc nõng
(Riờng bit).
1.3.2.3 Cỏp ti
Cỏp khoan thng c ch to theo cỏc kớch thc quy chun: 25 mm,
28 mm, 32 mm, 35 mm
1.4. H thng quay
1.4.1. Bn quay Roto
1.4.1.1. Chc nng v cỏc c im ca bn quay Roto
Bn Roto c dựng quay ct cn khoan, lm b tỡ gi ct cn,
ng chng khi kộo th v lm rt nhiu cỏc cụng tỏc ph khỏc. Do vy, cu
to ca bn Roto phi phự hp va quay c ct cn vi cỏc tc nht
nh v bn chc cú th gi c ct cn khoan nng nht. ng kớnh l
Roto phi ln ỳt lt ct ng ng kớnh ln nht thng dựng. Thõn
ca Roto tip nhn ton b ti trng v truyn cho nn múng. Trong thõn
Roto cú cha du bụi trn. u trc Roto cú th lp then vi a xớch, hoc
vi khp trc cỏc ng. Roto quay trờn cỏc bi, cú th hóm cht roto bng
then hoc bng c cu hóm
SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50
9
4
3
2
1
Trêng §¹i häc Má - §Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
Khi truyền chuyển động quay cho Roto qua tời, tốc độ của Roto được
thay đổi bằng hộp số tời hoặc bằng cách thay đổi đĩa xích. Để Roto làm việc
độc lập với tời và để điều khiển tốc độ trong một giới hạn rộng, người ta cho

SV: §inh V¨n Phóc Líp: TB DÇu khÝ – K50
10
Trêng §¹i häc Má - §Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
Đầu quay di động có nhiệm vụ truyền động lên trục quay. Động cơ có
thể là động cơ điện 1 chiều hoặc động cơ thuỷ lực. Loại động cơ thuỷ lực ít
dùng vì cần phải lắp thêm một thiết bị có công suất thuỷ lực đặc biệt nên rất
phức tạp.
Ưu nhược điểm của đầu quay di động
+ Ưu điểm:
- Không phải dùng cần chủ đạo;
- Lắp với bộ khoan cụ ở mọi độ cao ;
- Có thể tiếp cần dựng;
- Có thể khoan doa ngược;
- Lấy mẫu lõi dài
+ Nhược điểm
- Phải lắp hệ thống dẫn hướng trong tháp để khử mômen cản
- Phải gia cố kết cấu do phát sinh lực xoắn phụ
- Phải tăng chiều cao của tháp vì đầu quay dài hơn đầu xoay thuỷ lực
thông thờng.
- Cần có ống mềm và cáp tải điện phụ trong tháp khoan
- Tăng giá thành thiết bị và tốn công chăm sóc bão dưỡng so với bàn
Roto và đầu quay thuỷ lực.
SV: §inh V¨n Phóc Líp: TB DÇu khÝ – K50
11
Trêng §¹i häc Má - §Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp

Hình 1.7: Cấu tạo đầu quay di động

SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50
13
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
1.5.1 - Mỏy bm
Mỏy bm khoan dựng bm nc ra, tun hon dung dch trong quỏ
trỡnh khoan. Trong khoan du khớ ngi ta thng s dng bm piston nm
ngang, tỏc dng kộp, hai xylanh hoc bm tỏc dng n ba xylanh.
1.5.2 - Thit b ng ng cao ỏp
Nc b ộp t bm khoan chy qua ng ng cao ỏp, qua tuy ụ cao ỏp
vo u xa nhớc. ng ng cao ỏp gm:, tuy ụ cao ỏp, ng thng ng.
1.5.2.1 Bỡnh iu hũa

2
3
4
1
Hỡnh 1.9: Nhuyờn lý cu to bỡnh iu hũa hỡnh cu
1. Thõn; 2. Bung khớ nộn; 3. Van; 4. Mng
Bỡnh iu hũa cú tỏc dng lm gim dao ng ỏp sut nc vo v iu
hũa lu lng bm do bm lm vic khụng u.
V cu to bỡnh iu hũa l mt bỡnh cha khớ cú tỏc dng nh lũ xo
gim bt va p thy lc v c t ngay trờn mỏy bm. Bỡnh iu hũa cú
hai loi, dng hỡnh cu v dng hỡnh tr. Nhỡn chung c hai dng bỡnh ny u
cú cu to v nguyờn lý lm vic nh nhau.
1.5.2.2 - ng cao ỏp
dn nc ra t bỡnh iu hũa n thỏp khoan. ng cao ỏp lm
bng cn khoan, hai u cú mt bớch bt vo bỡnh iu hũa v ng ng.
1.5.2.3 - ng thng ng
t trong thỏp khoan dn nc ra t ng cao ỏp n vũi ca tuy ụ
cao ỏp.

Cũng qua ống dẫn và vòi phun (3) người ta bơm nước với vận tốc lớn vào
buồng trộn (4). Dung dịch được điều chế theo đường ống (5) chảy vào bể
chứa. Để đạt được các thông số dung dịch mong muốn, người ta cũng cho vào
dung dịch hoặc chất phụ gia. Nếu chất phụ gia dạng bột thì hòa tan và pha chế
trong hai bể nước.
1.5.3.2 – Thiết bị làm sạch dung dịch
Sàng rung (hình 1.4)
SV: §inh V¨n Phóc Líp: TB DÇu khÝ – K50
15
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Hỡnh 1.11- S cu to sng rung
1. Khung 2. Lũ xo 3. B phn rung
Sng rung l thit b tỏch mựn khoan chớnh, nú tỏch mựn theo phng
phỏp c hc vi nguyờn tc lm vic l dung dch chy qua li kim loi cú
kớch thc cho trc, nhng ht ln hn mt sng s b gi li trờn sng rung
v theo chiu nghiờng ca sng thi ra ngoi, cũn dung dch lt qua li kim
loi thỡ s dng tip.
Sng rung c lp trc tip u mỏng dn dung dch t ging khoan
tr v. Sng rung bao gm mt li thộp khụng g lp trong mt khung,
khung ny lp trờn cỏc lũ xo v khung rung ng nh mt trc lch tõm, trc
ny chuyn ng nh ng c in. Khung li t nghiờng mt gúc t 12 -
18
o
v phớa mỏng cha mựn.
Do li thộp rung ng nờn dung dch chy qua s b phỏ v cu trỳc,
dung dch lt qua mt li xung mỏng dn, mựn khoan cú kớch thc ln s
nm li trờn sng rung v theo chiu di ca li thộp ra ngoi.
Li sng rung cú nhiu loi khỏc nhau, thng c xỏc nh bng s
mt li trờn mt n v chiu di. Mt li cng dy thỡ vic lc mựn khoan
cng tt, tuy nhiờn, li khụng m bo c lu lng. m bo hai iu

vng ra p vo thnh nún ca mỏy, chuyn dch xung di v chy ra ngoi
qua l thoỏt 3. Dung dch sch xoỏy ngc lờn theo ng dn 4 v n b cha.
Mỏy xoỏy lc thu lc lm vic bỡnh thng cú ỏp sut (1,5 ữ 3)at, cú
th lc c nhng ht mựn cú kớch thc nh hn 0,1mm.
SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50
17
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Tựy theo iu kin c th m mỏy xoỏy lc thy lc c lp t (3 ữ
12)mỏy.
Mỏng lng (hỡnh 1.13)
õy l thit b dựng tỏch bt phn cht rn trong dung dch ó lt
qua sng rung. Dung dch chy qua mỏng lng vi tc chm to iu kin
cho mựn khoan d lng ng xung ỏy mỏng.
tỏch mựn khoan ra khi dung dch, ngi ta s dng phng phỏp
thu lc, lm vic da trờn nguyờn tc trng lc: Bt k vt th no cú trng
lng riờng ln hn trng lng riờng ca dung dch u b lng xung.
Ngi ta thy rng: Tc dũng chy ln lm cho ht mựn khú lng,
dung dch cú cu trỳc bn vng thỡ ht mựn cng khú lng. Vỡ th, tỏch
mựn khoan khi dung dch bng phng phỏp thu lc, ngi ta ó s dng
mỏng lng ca Linhepsky, m bo c tc dũng chy nh v phỏ v
c cu trỳc ca nú.
H thng mỏng lng cú th lm bng cỏc vt liu khỏc nhau nh kim
loi, bờ tụng, g, o nn khoan Chiu di mỏng lng ph thuc vo
chiu sõu l khoan, thng t (15 ữ 30)m, tit din hỡnh ch nht hoc hỡnh
thang, rng (0,25 ữ 0,3)m, cao (0,2 ữ 0,25)m; c cỏch (2 ữ 2,5)m t mt tm
chn; dc ca mỏng (1,5 ữ 2)cm/1m chiu di. Trờn ng mỏng, ti cỏc v
trớ gp khỳc ca dũng chy cú t xen k cỏc h lng sõu. H lng cú kớch
thc thụng thng (1,5 x 1,5 x 1,2)m, b cha cú kớch thc (3 x 2 x 2)m
SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50
18

Hình 1.14 - Sơ đồ tách khí bằng phương pháp cơ học
SV: §inh V¨n Phóc Líp: TB DÇu khÝ – K50
20
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Chng II:.
C IM CHUNG CA MY BM KHOAN
2.1. Nhim v
Mỏy bm dung dch khoan l thit b khụng th thiu c trong mi t
hp thit b khoan. Nhim v ca nú l hỳt cht lng b cha v bm vo
trong cn khoan xung ỏy ging, lm mỏt mi khoan v a mựn khoan lờn
mt t. Ngoi ra, mỏy bm khoan cũn to nng lng cht lng lm quay
tuabin khoan trong quỏ trỡnh khoan bng tuabin. Trong mt s trng hp,
mỏy bm khoan cũn c dựng ộp cht lng vo va duy trỡ ỏp sut va,
tng tui th khai thỏc cho vựng m.
thc hin c cỏc nhim v ny thỡ mỏy bm khoan thng c
s dng l mỏy bm piston, vỡ mỏy bm loi ny cú cỏc u im:
- Cú th bm c cỏc dung dch cú trng lng riờng khỏc nhau;
- Cú th to ra ỏp sut ln;
- p sut v lu lng khụng ph thuc vo nhau. õy l yu t quan
trng ỏp ng yờu cu v cụng ngh khoan;
- Cu to n gin, d thay th, bo dng;
- bn cao v d vn chuyn.
Ngoi ra, mỏy bm piston s dng trong cụng nghip du khớ cũn cú
nhim v:
- Bm trỏm xi mng;
- Bm ộp nc hoc bm nt va thy lc;
- Bm vn chuyn sn phm khai thỏc.
2.2. Phõn loi mỏy bm piston
- Phõn loi theo cỏch b trớ xi lanh:
+ Bm thng ng;

~ Bơm 2 xi lanh tác dụng đơn.
+ Bơm tác dụng 3: ghép 3 xi lanh tác dụng đơn;
+ Bơm tác dụng 4:
~ 2 xi lanh tác dụng kép;
~ 4 xi lanh tác dụng đơn.
- Phân loại theo loại dẫn động: dẫn động bằng tay, dẫn động bằng điện,
dẫn động bằng khí nén…
2.3. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy bơm piston
Bơm piston là một máy thủy lực, trong đó năng lượng cơ học của động
cơ truyền cho chất lỏng nhờ một quả nén (gọi là piston) chuyển động tịnh tiến
qua lại trong xi lanh. Ta xét cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm piston tác
dụng đơn và bơm piston tác dụng kép.
2.3.1. Bơm piston tác dụng đơn
a) Cấu tạo:
SV: §inh V¨n Phóc Líp: TB DÇu khÝ – K50
22
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Hỡnh 2.1- S cu to ca mỏy bm piston tỏc dng n
1. Xi lanh
2. Cn piston
3. Piston
4. Hp van
5. ng y
6. Van y
7. Van hỳt
8. ng hỳt
9. B hỳt
10. Con trt
11. Thanh truyn
12. Tay quay

R
23
1
2
B
B
a
P
11
9
10
6
4
7
2
4
1
6
3
8
R
S=2R
5
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Ngc li, khi piston chuyn ng t B sang A, ỏp sut trong ng hỳt
gim. Lỳc ny van hỳt 7 m, van y 6 úng, cht lng t b 9 c hỳt y
vo khoang lm vic ca mỏy bm.
Quỏ trỡnh c lp i lp li nh vy. Sau mi vũng quay ca trc khuu,
bm thc hin mt quỏ trỡnh hỳt v mt quỏ trỡnh y.
2.3.2. Bm piston tỏc dng kộp

1
, trong khi ú van 4 úng li. Cũn bờn khoang B
2
thỡ
th tớch bung lm vic gim, ỏp sut tng lờn, van 6 úng li v van 4 m ra,
SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50
24
Trêng §¹i häc Má - §Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
chất lỏng sẽ được đẩy qua van đẩy 4 vào ống xả 7. Khi piston tới B
2
thì
khoang B
1
kết thúc quá trình hút, khoang B
2
kết thúc quá trình đẩy.
Quá trình ngược lại, khi piston đi từ B
2
đến B
1
thì khoang B
2
thực hiện
quá trình hút, khoang B
1
thực hiện quá trình đẩy. Như vậy, mỗi vòng quay của
trục chính thì bơm thực hiện được hai lần hút và hai lần đẩy (hai chu kỳ hay
còn gọi là tác dụng kép). Nếu tay quay tiếp tục quay thì bơm lặp lại quá trình
hút và đẩy như cũ.
2.4. Các thông số cơ bản của máy bơm piston

, V
A
và P
B
, P
B
: Áp suất và tốc độ của dòng chảy ở 2 mặt cắt.
SV: §inh V¨n Phóc Líp: TB DÇu khÝ – K50
25