Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
1
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
MỤC LỤC.....................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN.....................................................4
1.1.1 Máy bơm dung dịch khoan...................................................................................5
1.1.2 Sàng rung..............................................................................................................5
1.1.3 Máy lọc cát ( hyđroxycl ) ....................................................................................6
1.1.4 Máng lắng ............................................................................................................7
1.1.5 Máy tách khí.........................................................................................................7
1.1.6 Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch khoan....................................................8
1.1.7 Những yêu cầu công nghệ của máy bơm dung dịch khoan................................10
1.3 NHỮNG KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC, NHỮNG TỒN TẠI CẦN TẬP TRUNG
NGHIÊN CỨU............................................................................................................12
CHƯƠNG 2................................................................................................................13
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM W-2215....................13
CHƯƠNG 3................................................................................................................33
QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY BƠM W-2215.......................33
3.1 QUY TRÌNH VẬN HÀNH...................................................................................33
3.1.1 Chạy thử bơm.....................................................................................................33
3.1.2 Lưu ý khi vận hành.............................................................................................34
3.1.3 Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm. Nguyên nhân và biện pháp
khắc phục....................................................................................................................35
3.1.4 An toàn khi vận hành máy bơm.........................................................................38
3.2 QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG................................................................................40
3.2.1 Vấn đề bôi trơn...................................................................................................40
3.2.2 Vấn đề bảo dưỡng máy bơm..............................................................................41
4.1 MỘT SỐ DẠNG MÒN HỎNG CỦA CUM XILANH- PITTONG.....................49
8 Hình 2.2 Module thủy lực
16
9 Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh- pittong
17
10 Hình 2.4 Cấu tạo pittong
18
11 Hình 2.5 Cấu tạo van thủy lực
20
12 Hình 2.6 Van an toàn
21
13 Hình 2.7 Cấu tạo van xả nhanh
22
14 Hình 2.8 Van điều hòa
23
15 Hình 2.9 Bộ làm kín ty pittong
24
16 Hình 2.10 Bộ làm kín ty trung gian
26
17 Hình 2.11 Hệ thống bôi trơn ty bơm
28
18 Hinhf 2.12 Hộp thủy lực
29
19 Hình 2.13 Bộ phận trao đổi nhiệt
30
20 Hình 2.14 Phần cơ khí
31
21 Hình 2.15 Phần thủy lực
31
22 Hình 4.1 Sơ đồ biểu diễn sự mòn do mài
52
Các chi tiết trong sơ đồ biểu diễn sự mòn do
chèn ép hạt mài
53
6 4.3 Các chi tiết trong hình 4.3
60
7 4.4 Bảng thông số chế độ khoan
76
8 4.5 Thông số dung dịch dung cho giếng khoan
76- 77
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
4
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, ngành công nghiệp dầu khí đang là một ngành công nghiệp
mũi nhọn trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Tập Đoàn
Dầu Khí Việt Nam ngày càng phát triển không chỉ trong nước mà còn vươn
xa tới thị trường quốc tế trong công tác thăm dò – khai thác dầu khí.
Trong công tác khoan giếng, quá trình vận chuyển mùn khoan lên bề
mặt là một quá trình kỹ thuật cơ bản khi khoan. Trong khoan dầu khí, ta sử
dụng máy bơm để bơm dung dịch khoan khoan xuống giếng, đưa mùn khoan
lên mặt đất và thực hiện các chức năng khác. Đây là tổ hợp không thể thiếu
trong mỗi tổ hợp thiết bị khoan.
Nhận thấy tầm quan trọng của máy bơm dung dịch khoan trong công
tác khoan các giếng khoan dầu khí. Sau một thời gian thực tập tại các xí
nghiệp của các Xí Nghiệp Liên Doanh Dầu Khí Vietsopetro, tôi đã lựa chọn
đề tài: “Cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan
W-2215 trong khoan dầu khí” Chuyên đề: “Tính toán lựa chọn bơm và
nghiên cứu sự mòn hỏng cụm xilanh – pittông”.
Kết cấu đồ án gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về máy bơm dung dịch khoan ở Vietsopetro.
2
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
3. Cần vuông 11. Ống cong
4. BOP 12. Đầu ống hút của bơm
5. Cần khoan 13. Đường xả quá tải
6. Thành giếng 14. Phễu
7. Cần nặng 15. Thùng chứa dung dịch
8. Choòng khoan 16. Xyclon lọc
17. Sàng lọc
Giải thích sơ đồ 1.1
Từ bể chứa (15) dung dịch sẽ đi qua ống hút bơm (12) khi đó dung dịch
đi vào bơm (1),từ bơm dung dịch được bơm qua ống đứng(2)sau đó đi qua
ống cong (11) tiếp tục qua cần vuông (3) rồi xuống chòong khoan (8). Dung
dịch hòa trộn với đất đá thành bùn và được đưa lên mặt đất qua khoảng không
vành xuyến (9) lên sàng rung (17). Phần lẫn khí trong dung dịch sẽ được tách
khí ra từ máy tách khí, dung dịch đi vào bể chứa (15) và tiếp tục vòng tuần
hoàn.
Trong công tác khoan Dầu khí thì dung dịch đóng vai trò quan trọng.
Bởi vì dung dịch khoan có chức năng sau:
Chức năng nâng mùn khoan: Trong quá trình tuần hoàn dung dịch
khoan có nhiệm vụ nâng mùn khoan lên miệng giếng. Việc nâng mùn khoan
lên phụ thuộc vào vận tốc, trọng lượng riêng và độ nhớt của dung dịch khoan.
Các tính chất này phụ thuộc tính chất đất đá tạo mùn ở mỗi tầng địa chất.
Chức năng giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng sau khi ngưng tuần
hoàn dung dịch mùn sẽ được giữ lại trong khoảng không vành xuyến. Chính
tính lưu biến của dung dịch đã giữ mùn khoan ở trạng thái này nhờ sự gen
hóa khi ngưng tuần hoàn. Thực tế là các dung dịch nhớt đều có tính lưu biến.
Chức năng làm mát dụng cụ khoan, giảm ma sát cho bộ khoan dụng cụ:
Dụng cụ khoan bị nóng lên bởi ma sát cơ học, chuyển thành nhiệt và nóng lên
bởi nhiệt độ ở đáy giếng (địa nhiệt). Việc dung dịch khoan có khả năng làm
tiếp tục tái sử dụng dung dịch cần phải làm sạch dung dịch trước khi bơm trở
lại. Các thiết bị bơm và làm sạch dung dịch gồm có:
- Máy bơm dung dịch và hệ thống vòi cao áp
- Sàng rung
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
4
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
- Máng lắng
- Máy lọc cát
- Máy tách khí
- Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch khoan
1.1.1 Máy bơm dung dịch khoan
Hiện nay máy bơm khoan được sử dụng trên giàn khoan là loại máy
bơm pittông: Máy bơm hai xi lanh tác dụng kép hoặc máy bơm pittông 3 xi
lanh tác dụng đơn dung dịch rửa giếng khoan.
Máy bơm khoan được dùng nhiều là loại bơm pittông bởi vì nó có một số ưu
điểm sau:
- Bơm được nhiều loại chất lỏng có tỷ trọng khác nhau
- Tạo được áp suất lớn
- Lưu lượng bơm và áp suất bơm độc lập với nhau
- Cấu tạo đơn giản dễ dàng thay thế, lắp ráp và bảo dưỡng
- Độ bền cao phù hợp với công tác khoan trên biển
Do bơm pittông có thể tạo ra áp lực cao nên chúng được dùng để đưa
dung dịch khoan xuống giếng khoan. Chất lỏng dung dịch mà bơm có thể đưa
được xuống là nước, sét, dung dịch nhũ tương.
1.1.2 Sàng rung
Hình 1.2 Sàng rung
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
5
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Là loại máy dùng để xử lý dung dịch khoan khi bị lẫn khí, tránh nguy
cơ phun trào, tránh nguy cơ gây hỏa hoạn đồng thời đảm bảo hiệu suất cho
các loại máy bơm.
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
7
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Máy tách khí có nhiều loại được sử dụng, nhưng đều có nguyên lý làm
việc giống nhau. Nguyên lý cơ bản là sử dụng chênh lệch áp suất trong bình
chân không của buồng máy với áp suất của các bọt khí lẫn trong dung dịch.
Điều quan trọng nhất của máy tách khí là máy hút chân không để hút hết
không khí trong bình tạo ra một áp suất nhỏ hơn áp suất bên ngoài.
1.1.6 Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch khoan
Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch bao gồm: Bể chứa, thùng trộn,
phễu trộn, máy quấy và súng phun.
1.1.6.1 Bể chứa dung dịch khoan
Bể chứa dung dịch khoan có dạng hình hộp chữ nhật với các kích thước
tiêu chuẩn sau:
Chiều dài: 3700 ÷6000 (mm)
Chiều rộng: 2650 (mm)
Chiều cao: 1820 (mm)
Bể chứa được gia công từ các tấm tôn dày hàn vững chắc nhờ các thanh
thép định hình. Số lượng bể chứa cho một giàn khoan có thể thay đổi theo vị
trí của giàn khoan đó.
1.6.1.2 Thùng trộn dung dịch khoan
Hình 1.5 Thùng trộn dung dịch khoan
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
8
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Thùng trộn dung dịch khoan được cấu tạo đơn giản, thường để trộn sét
khô, hóa phẩm và nước lã để tạo thành dung dịch khoan.
1.2 MỘT SỐ LOẠI MÁY BƠM DUNG DỊCH KHOAN THƯỜNG DÙNG Ở
VIETSOVPETRO
Hiện nay tại xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro có 2 loại giàn
chính sử dụng để khoan đó là giàn cố định và giàn tự nâng. Trên giàn cố định
có tháp khoan hiện nay sử dụng chủ yếu là các bơm khoan của Liên Xô tiêu
biểu như loại YHБ-600 và 9 MPT-73. Loại YHБ-600 có các thông số chính
như sau:
Bảng 1.1 Thông số chính máy bơm loại YHБ-600
Công suất máy bơm 600 kW
Công suất thuỷ lực 475 kW
Chiều dài hành trình Pittông 400 mm
Đường kính ty Pittông 70 mm
Loại bình ổn áp IIK-70-250 màng cao su
Thể tích khí trong bình ổn áp 70 dm
3
Áp suất bơm lớn nhất 250 kG/cm
2
Đường kính của đầu thủy lực 196,8
0,2
mm
Đường kính trục chủ động 175 mm
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
10
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đường kính trục trung gian 120 mm
Độ côn lỗ lắp nối van 1:6
Số xylanh 2
Số hành trình kép lớn nhất của pittông 65 lần/phút
Tốc độ vòng quay của trục chủ động 320 vòng/phút
Tỷ số truyền động 123/25
hợp lý giúp cho quá trình khai thác, tìm kiếm thăm dò đạt hiệu quả cao.
Tuy nhiên bên cạnh đó vẫn còn có nhưng tồn tại hạn chế về mặt đáp
ứng các yêu cầu công nghệ hiện đại đang được sử dụng trên giàn khai thác
Dầu khí hiện nay. Do thời gian làm việc không đảm bảo được những yêu cầu
cần thiết. Vì vậy chúng ta cần phải có những biện pháp nhằm nâng cao tuổi
thọ cũng như khả năng làm việc của máy bơm để có thể đáp ứng được những
yêu cầu công việc.
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
12
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 2
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM W-2215
2.1 CẤU TẠO MÁY BƠM W- 2215
Bơm W-2215 có 2 phần chính là phần cơ khí và phần thủy lực.
Phần cơ khí có nhiệm vụ nhận mômen truyền động từ hệ thống dẫn
động và biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến trên con trượt
cũng như trục trung gian truyền đến phần thủy lực để máy hút và đẩy chất
lỏng vào giếng khoan.
Phần thủy lực của máy bơm là nơi lắp ráp các cụm chi tiết như: xylanh,
pittông, van hút, van nén, van an toàn và bình điều hoà. Phần thủy lực của
máy bơm là nơi tiếp nhận năng lượng từ phần cơ của máy bơm để truyền
năng lượng đó tới chất lỏng và di chuyển chất lỏng đó từ bể chứa qua đường
ống xả vào giếng khoan.
Ngoài ra, nó còn gồm một số bộ phận khác như: thiết bị làm kín, hệ
thống bôi trơn và làm mát.
2.1.1 Phần cơ khí
Bộ phận cơ khí là một trong hai bộ phận chính của máy bơm. Nó có tác
dụng chuyển từ công suất của động cơ điện qua các bộ phận của bộ phận cơ
khí truyền chuyển động cho pittông chuyển động tịnh tiến để thực hiện các
quá trình hút và đẩy.
22. Ốc hãm
23. Con trượt
24. Chốt con trượt
25. Ốc vít máng trượt trên
26. Tấm chắn dầu
27. Trục chủ động máy bơm
28. Ốc hãm ty trung gian
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
14
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Khi trục (27) nhận được chuyển động từ bộ truyền đai và quay 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 trên con trượt cũng như ty trung gian (1) để thực hiện
quá trình hút và nén chất lỏng về đường cao áp.
Ổ bi của trục chủ động (27) và trục (9) được lắp giữa hai thân trên (13)
và thân dưới (16) và được kẹp bởi bulông số (4). Nắp kiểm tra (2) dùng để
kiểm tra sự bôi trơn cho cụm con trượt (23) cũng như máng trượt (21). Nắp số
(7) dùng để kiểm tra các chi tiết bên trong của máy bơm cũng như là nơi để
bổ xung dầu bôi trơn cho máy. Việc kiểm tra truyền động bánh răng và dầu
bôi trơn được thực hiện thông qua một lỗ đặc biệt được mở nhờ nắp thăm dò
(6). Lỗ này xả hơi ra ngoài khi bơm làm việc và đổ dầu vào bể khi dầu trong
bể cạn hoặc thay dầu mới. Que thăm dầu (14) dùng để kiểm tra mực nhớt
trong máy bơm, yêu cầu mực nhớt phải nằm trong khoảng min và max đã
được đánh dấu trên que thăm. Máy bơm được bôi trơn bằng dầu bơi trơn
AGMA No7 EP hoặc /ISO-VG Grade 460 khi điều kiện làm việc trong
khoảng 55÷155
0
F.
Sự bôi trơn cặp bánh răng ăn khớp bằng cách ngâm dầu tức là dầu được
6
7
8
9
11
12
10
5
9
Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh-pittông
1. Ống lót
2. Vòng cách
3. Thân máy
4. Vòng định tâm
5. Xylanh
6. Hộp thủy lực
7. Vòng cao su
8. Vòng cách
9. Ống lót
10. Đai ốc
11. Êcu
12. Pittông
13. Cần pittông
14. Êcu
15. Vòng đỡ
16. Bulông
17. Vòng phớt
18. Ống ép
19. Đĩa cao su
20. Đai ốc
Đường kính ngoài của pittông bằng đường kính trong của xylanh, tức là từ
130÷200mm.
Cần pittông là thanh được làm bằng kim loại cứng trên bề mặt của nó
cũng được phủ lớp kim loại chịu ma sát, chống mài mòn. Đầu dưới của cần
pittông tiện ren để nối vào thanh nối của máng trượt, đầu trên cũng tiện ren để
giữ pittông. Cần pittông có tác dụng truyền chuyển động cho pittông chạy
trong xylanh.
Xác định đường kính của xylanh- pittông:
Trong quá trình làm việc, pittông luôn chuyển động tịnh tiến qua lại
trong xylanh mà vẫn phải đảm bảo giữ kín không cho dung dịch lọt qua giữa
thành xylanh và pittông do vậy đường kính trong của xylanh phải bằng đường
kính của pittông. Điều này có nghĩa là, việc đi xác định đường kính của
xylanh và pittông chính là tính toán đường kính trong và ngoài của xylanh.
Đường kính trong của xylanh (D)
Công thức tính lưu lượng của bơm tác dụng kép:
Q =
60
.... anSFi
(2.1)
Trong đó:
i- số xylanh;
S- khoảng chạy của pittông;
n- tốc độ quay của tay quay;
a- hệ số tiết diện, bơm đơn a=1;
f- tiết diện của cần pittông;
F- tiết diện của pittông, F =
4
.
2
D
n
)
Đường kính ngoài của xylanh ta tính theo công thức sau:
D
n
= D.
[ ]
[ ]
P
P
3,1
4,0
−
+
σ
σ
(2.4)
Trong đó:
[ ]
σ
- ứng suất kéo cho phép của vật liệu làm xylanh;
Với thép cácbon:
[ ]
σ
= 500÷700 KG/cm
2
Với thép hợp kim:
[ ]
σ
= 1000 KG/cm
ống hút hoặc ống xả do sự dịch chuyển qua lại của pittông trong xylanh, thì
nắp van (1) sẽ đóng hoặc mở để điều chỉnh quá trình bơm. Khi nắp van (1)
mở thì bộ phận dẫn hướng (4) sẽ hướng dòng chảy đi qua nó để vào khoang
làm việc (nếu thực hiện quá trình hút) hoặc đi ra ngoài qua đường xả (nếu
thực hiện quá trình đẩy). Một quá trình mới lại được tiếp tục.
Van an toàn
1 2 3 4
5
6
7
Hình 2.6 Van an toàn
1. Thân van 4. Nắp van
2. Vồng làm kín 5. Gioăng làm kín
Copyright: Tài liệu đại học ©