§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc
Má - §Þa chÊt
Chương I
CÔNG TÁC KHOAN THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ HIỆN NAY
1.1. Công tác khoan
Quá trình khoan một giếng khoan dầu khí là một công trình hình trụ thi
công trong lòng đất, công trình đó có kích thước về chiều rộng nhỏ hơn rất
nhiều so với chiều sâu của giếng.
Giếng khoan được sử dụng trong công tác khoan thăm dò khai thác dầu
khí có nhiều dạng và có nhiều quan điểm để phân loại. Tuy nhiên có một số
loại chính sau:
- Giếng khoan thăm dò.
- Giếng khoan khai thác.
- Giếng khoan dùng để bơm ép.
- Giếng khoan chuẩn.
Tuy nhiên các giếng khoan thăm dò, giếng khoan khai thác và bơm ép
có thể chuyển đổi cho nhau.
Công tác thi công một giếng khoan gồm có:
- Khoan thuần túy (phá hủy đất đá...).
- Nâng thả bộ dụng cụ, ống chống (khi thay choòng, chống ống...).
- Rửa giếng khoan.
- Quá trình gia cố thành giếng khoan.
Trong đó quá trình gia cố thành giếng có vai trò quan trọng tránh hiện
tượng xập lở, gây kẹt. Có hai cách gia cố thành giếng khoan:
- Gia cố tạm thời: Gia cố tạm thời thành giếng khoan tới đâu gia cố tới
đó nhờ vào dung dịch khoan (dung dịch sét, dung dịch nhũ tương). Dung dịch
khoan tác động một áp suất tĩnh P
h
lên thành giếng tránh không cho chất lỏng
chảy vào giếng khoan.
- Gia cố vĩnh viễn: Sau khi khoan ta gia cố tạm thời thành giếng. Sau
càng được hoàn thiện.
Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp khoan rôto:
- Trong quá trình khoan cột cần khoan không quay do đó khi làm việc
nó chịu tải nhỏ hơn.
- Hiện tượng mỏi sinh ra do tải trọng động đặc biệt là ứng suất uốn sẽ
có giá trị rất nhỏ hoặc bị triệt tiêu. Do đó sự cố về đứt cần khoan bị hạn chế.
- Cột cần khoan không quay sẽ giảm được mài mòn cần và các chi tiết
khác trong bộ dụng cụ khoan.
- Sử dụng tuabin khoan để khoan định hướng dễ hơn và nhanh hơn
khoan bằng rôto.
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
2
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Mỏ - Địa chất
Nguyờn lý lm vic ca khoan tuabin l dựng nng lng thy lc ca
dũng dung dch c chuyn hoỏ thnh c nng lm quay trc tuabin cú
mang theo choũng khoan.
Khoan tuabin cú hai dng:
- n: Cú mt tuabin lm vic.
- Ni: gm nhiu tuabin n ni li vi nhau. Trong ú v ca tuabin ni
vi nhau bng ren v trc ca cỏc tuabin n ni vi nhau bng trc cú rónh.
1.3. Nhim v ca cụng tỏc ra ging
Khi quỏ trỡnh khoan c thc hin, choũng khoan c a xung
phỏ hu t ỏ, mt nhim v c t ra l phi a mựn khoan lờn trờn b
mt nhm khoan ging t c nhng sõu cn thit. Nhng ngy u s
khai l cụng vic a mựn khoan ra khi ging ú l nh nhng chic gu
mỳc tng gu mt. Ngy nay vi s thụng minh ca loi ngi v nhng ng
dng khoa hc vo trong lao ng sn xut, ngi ta ó s dng mỏy bm
nhm to ra ỏp lc a cht lng xung v s a mựn khoan t ỏy ging
cần khoan tạo dòng chảy để đưa mùn khoan từ đáy giếng lên làm sạch giếng
khoan, làm mát choòng khoan. Ngoài ra máy bơm khoan còn tạo năng lượng cho
chất lỏng để làm quay tuốc bin khoan trong quá trình khoan bằng tuốc bin.
Trong một số trường hợp máy bơm khoan còn được dùng để ép chất
lỏng vào vỉa để duy trì áp suất vỉa tăng tuổi thọ khai thác cho vùng mỏ.
2.1.2. Cấu tạo chung của máy bơm
Máy bơm khoan gồm 2 phần chính: + Phần cơ khí
+ Phần thủy lực
Phần cơ khí có nhiệm vụ mômen truyền động từ hệ thống dẫn động và
biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến trên con trượt cũng như
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
4
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc
Má - §Þa chÊt
trục trung gian truyền đến phần thuỷ lực để máy hút và đẩy chất lỏng vào
giếng khoan.
Phần cơ gồm có các bộ phận chủ yếu sau:
Trục bánh đai (trục chủ động); trục khuỷu; tay biên; con trượt; trục
trung gian và thân máy.
Phần thủy lực của máy là nơi lắp ráp các cụm chi tiết như xylanh,
piston, van hút, van nén, van an toàn và bình ổn áp. 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 đẩy chất lỏng đó từ bể chứa qua đường ống xả vào
giếng khoan.
2.1.3. Ưu nhược điểm và đặc tính kỹ thuật của máy bơm khoan YHБ-600
Máy bơm khoan có nhiều loại nhưng hiện nay trên các giàn khoan cố
định chúng ta thường sử dụng loại máy bơm có ký hiệu YHБ-600 vì nó có
những ưu điểm là:
- Công suất khá lớn đảm bảo đáp ứng đủ công suất, lưu lượng, áp suất
2
- Số lượng xylanh : 2
- Môđun bánh răng truyền động : m
H
= 14;
góc nghiêng: 9
0
14'55"
- Tỷ số bộ truyền động bánh răng : 4,92
- Chiều dầy của bánh răng : 300mm
- Số dây đai của bộ truyền : 16
- Chiều dây đai của bánh đai : 815 mm
- Đường kính bánh đai : Φ1400; Φ1700; Φ1800
Trọng lượng máy bơm tương ứng với các loại pu ly
Φ 1400 nặng 22250 kg
Φ 1700 nặng 25750 kg
Φ1800 nặng 26050 kg
- Đường kính trục bánh đai: Φ 175
- Van an toàn dạng màng
- Bình ổn áp loại: ΠK - 70 - 250
Thể tích 70 lít; áp suất làm việc 250 kg/cm
2
- Nhiệt độ chất lỏng bơm ≤ 80
0
C.
- Lượng cát lẫn trong chất lỏng < 0,5% về thể tích
- Đường kính trục trung gian ≤ = 120
- Số hiệu vòng bi gối đỡ trục khuỷu: 07352
- Kích thước vòng bi trục khuỷu: 260 x 540 x 110
- Số hiệu vòng bi tay biên: 10078/710
7
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc
Má - §Þa chÊt
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
8
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc
Má - §Þa chÊt
Bảng 2.2. Các chi tiết trên hình vẽ sơ đồ động học máy bơm
TT Tên gọi TT Tên gọi
1 Máy Diezel B
2
-500 15 Con trượt
2 Khớp nối mềm 16 Bể dung dịch
3 Hộp giảm tốc 17 Xy lanh
4
Côn hơi MΠ 500
18 Van chặn
5 Puly 19 Đường ống cao áp
6 Đai E38 x 5600 20 Tybơm
7 Puly 21 Pittông
8 Puly dẫn động máy bơm 22 Van an toàn
9 Đai E38 x 10.000 23 Đường ống hút
10 Puly máy bơm 24 Bình ổn áp
11 Bánh răng chủ động 25 Trục chủ động
12 Trục khuỷu 26 ổ bi
13 Bánh răng bị động 27 ổ bi khuỷu
14 Ty trung gian 28 ổ bi tay biên
a: van hút; b: van hút; c: van hút; d: van hút; e: van nén; f: van nén; g:
van nén; h: van nén.
định cho áp suất đầu ra.
Để bảo đảm 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 22 đưa chất
lỏng từ ống cao áp về đường hút nhờ vậy mà bảo đảm an toàn cho đường ống
cũng như máy bơm. Kết cấu của từng bộ phận máy bơm sẽ được trình bày cụ
thể ở những phần sau.
2.2. Hệ thống dẫn động máy bơm khoan
2.2.1. Tổng quát về hệ thống dẫn động bơm
2.2.1.1. Chức năng và nhiệm vụ
Hệ thống dẫn động cho máy bơm khoan 1 tổ hợp máy và thiết bị nhằm
truyền năng lượng từ nguồn động lực là cụm 2 máydiezel qua hộp giảm tốc
PΠC 1,53; côn hơi MΠ500 hoà tải vào cụm puly dẫn động cho máy bơm
YHБ-600. Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của máy bơm mà người ta điều chỉnh
tốc độ vòng quay của máy Diezel. Cụm máy động lực gồm 2 máy Diezel B
2
-
500, có tốc độ vòng quay lớn nhất 1600v/ph.
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
10
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc
Má - §Þa chÊt
2.2.1.2. Cấu tạo chung của hệ thống dẫn động
1- Máy Diezel B
2
-500; 2- Khớp nối mềm;
3- Hộp giảm tốc PΠC 1.53; 4- Côn hơi MΠ500;
5- Puly; 6- Bộ truyền đai 38 x 5600;
7 - Côn hơi đúp MΠ500 8- Puly tổng hợp;
7. Tang truyền lực 8. Bạc lót hình nêm 9. Nắp giữ
10. Cữ so 11. Trục hộp giảm tốc 12. Cữ so
13. Êcu hãm 14. Vít cấy 15. Êcu hãm
16. Vòng găng 17. Chốt 18. Vít cấy
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
12
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc
Má - §Þa chÊt
Bánh đà được lắp đặt vào trục máy Diezel nhờ vòng găng (16). chốt (6)
được lắp đặt với bánh đà (3). Ngoài ra trên bánh đà người ta còn lắp thêm
bánh răng đề (4), tang trống (7) được lắp chặt với trục hộp giảm tốc, chốt (17)
được lắp trên tang (7). Giữa chốt của tang được nối với chốt của bánh đà bởi
cao su truyền lực số (5).
Sự hoạt động của khớp nối như sau: khi máy Diezel quay làm bánh đà
(3) quay và chốt (6) quay; chốt (6) sẽ truyền lực sang tay côn (7) tức là sang
trục (11) của hộp giảm tốc nhờ cao su (5). Ưu điểm của khớp nối: không đòi
hỏi quá khắt khe trong quá trình lắp ráp, truyền động êm, thay thế các chi tiết
đơn giản, không tốn nhiều thời gian.
- Căn chỉnh ban đầu: khi lắp đặt khớp nối hoặc thay thế các chi tiết có
liên quan ta cần phải căn chỉnh lại độ đồng tâm của trục máy Diezel với trục
hộp giảm tốc. Tức là cân bằng nửa khớp nối công xôn ở hai bộ phận lắp ráp
được nối với nhau bởi khớp nối mềm. Có ba loại sai lệch về độ đồng trục khi
lắp ráp đó là: - Sự dịch chuyển dọc trục; Dịch chuyển theo chiều ngang và sai
số về góc. Để hạn chế đến mức cho phép ta cần lắp ráp các đầu dò theo hình
2, yêu cầu các mặt chuẩn phải làm sạch bùn đất gỉ sét. Phải có đủ ánh sáng để
quan sát, phải có các tấm lá căn cũng như thước nhét. Trình tự tiến hành bằng
cách ta đánh dấu và đo ở 4 vị trí với giá trị góc quay tương ứng là: 90
0
, 180
TT Tên chi tiết
Số
lượng
TT Tên chi tiết
Số
lượng
1 Thân trên 1 11 Nắp ổ 04
2
Thân dưới
1 12
Lỗ dẫn khí đến côn
hơi
01
3 Trục chủ động 1 13 Trục bị động 01
4 Bulông nắp ổ 4 14 Gioăng làm kín 02
5 Lỗ bắt bulông mặt bích 8 15 Ống lót 01
6 Lỗ bắt đầu tiếp hơi 1 16 Nắp ổ 04
7 Bulông nắp ổ 16 17 Vòng bi 02
8 Vòng bi 18 Lỗ bu lông nắp ổ 02
9 Ống lót 2 19 Nút tháo dầu 01
10 Bánh răng 1
Ngoài ra đối với hộp giảm tốc người ta còn lắp đặt một hệ thống đường
ống để làm mát dầu trong điều kiện nhiệt độ môi trường quá lớn hoặc làm
nóng dầu bôi trơn cho hộp giảm tốc khi làm việc ở môi trường nhiệt độ quá
thấp, chúng ta không trình bày kỹ ở đây.
Thân dưới còn là nơi chứa dầu bôi trơn cho hộp giảm tốc.
Trục và các chi tiết trên trục của hộp giảm tốc.
Hộp giảm tốc được thiết kế đơn giản chỉ có 1 tốc độ.
Trục 3 có kết cấu bánh răng liền trục với số răng Z
1
có lắp lá chắn hình bán nguyệt nó có tác dụng chặn một lượng dầu văng lên
để bôi trơn cho ổ bi. Mức dầu được kiểm tra nhờ que thăm. Mức dầu phải
nằm trong khoảng đã được đánh dấu trên que thăm.
2.2.2.3. Bộ truyền đai và côn hơi
2.2.2.3.1. Bộ truyền đai
Bộ ruyền đai trên (H-2.3), bộ truyền đai được dùng để truyền động gộp
lực giữa hai máy Diezel (số 6 trên hình 2.3) là loại đai có ký hiệu E38 x 5600,
là bộ gồm 16 dây đai tương ứng với 16 rãnh đai trên puly, còn bộ truyền đai
để truyền động tới puly máy bơm (số 11 trên hình 2.3) là loại đai E 38 x 1000.
Trên các trục của puly có các gối đỡ vòng bi.
1.Trục chủ động của hộp giảm tốc; 2. Hộp giảm tốc;
3. Côn hơi MΠ500 4. Gối đỡ; 5. Puly
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
16
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc
Má - §Þa chÊt
Puly của hệ thống truyền động trong cụm thiết bị khoan đều dùng loại
puly rãnh đai thang. Puly được lắp với trục puly bằng then bằng. Puly được
chế tạo, cân bằng tĩnh và động ở nhà máy chế tạo, một số puly phía trong có
gắn các thanh kim loại nhằm cân bằng cho puly. Trong quá trình sử dụng ta
phải chú ý không để các thanh này rời ra. Puly bộ truyền dùng cho bộ đai E
38x5600 có đường kính Φ = 500mm; còn dùng cho bộ truyền đai E 38 x
10000 là Φ 630 với hệ thống dẫn động, puly của máy bơm có ba kích thước,
Φ1400, Φ1700 và Φ1800. Rãnh của puly đều như nhau và có kích thước như
hình vẽ 2.7.Do đặc thù làm việc ngoài biển, nhiều khi một thời gian dài không
được sử dụng cũng như bảo quản tốt nên puly thường bị sét gỉ rất nặng nhiều
khi không còn sử dụng được cần phải thay thế. Trong một số trường hợp nhẹ
ta thường làm sạch gỉ hoặc mài lại để sử dụng tuy nhiên trong tất cả các
trường hợp này đều ảnh hưởng đến tuổi thọ của bộ truyền đai. Nên vấn đề bảo
2.2.2.3.2. Côn hơi
Cấu tạo côn hơi như trên hình 2.9.
Côn hơi dùng trong hệ thống dẫn động máy bơm là loại côn MΠ500 do
Liên Xô sản xuất. Cấu tạo gồm hai phần chính: phần tangbua có chứa buồng
khí nén và các tấm đệm ma sát chịu nhiệt cao nó được gắn với trục bị động
của hộp giảm tốc, liên kết bằng then. Phần tang trong liên kết với trục của
puly bánh đai.
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
19
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Mỏ - Địa chất
1- Trc b ng ca hp gim tc; 2- Tang bua;
3- ng dn khớ nộn; 4- Vnh ngoi cụn;
5- Bung cha khớ; 6- Tm ma sỏt chu nhit;
7- Tang trong
Lm vic ca cụn hi nh sau: khi khụng cú khớ nộn trong bung cha
thỡ khong h gia tang trong 7 vi tm ma sỏt 6 khong 2-4mm. Khi ú trc
1 quay nhng tang trong 7 khụng quay theo. Khi ta cung cp khớ nộn lm cho
cụn hi thỡ phn cao su gión ra khong h b trit tiờu do bung khớ 5 n ra
lm tm ma sỏt 6 ụm cht vo thang 7 lm cho tang 7 cựng puly quay theo
trc 1.
Kh nng truyn mụmen ca cụn nú ph thuc vo nhiu yu t v nú
c xỏc nh bi cụng thc sau:
2
. . . . . ( . )
2 2
C
D pD
M pD hp m hp m Kg cm= =
4 Ốc gia cố thân trên với thân
dưới
18 Tấm chắn
5 Vít nắp đổ dầu 19 Lỗ tháo dầu
6 Lỗ thông hơi 20 Máng trượt trên
7 Nắp mặt kiểm tra 21 Ốc hãm
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 sau:
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 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 Z = 25, răng nghiêng m
n
= 14; độ nghiêng răng 9
0
14'55".
Bánh răng bị động: có số răng Z = 123, răng nghiêng m
n
= 14, góc nghiêng
răng 9
0
14'55" tỉ số truyền của phần cơ là:
5 trục có cấu trúc hai đầu giống nhau nhằm mục đích có thể thay đổi bánh đai.
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
23
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc
Má - §Þa chÊt
2.3.1. Trục chủ động (trục truyền động)
Các chi tiết trên hình vẽ
1- Bánh đai 2- Bu lông 3- Long đen
4- Êcu 5- Then bằng 6- Ống lót
7- Mặt bích hãm 8- Vít hãm 9- Mặt bích
10- Đệm lót 11- Gioăng làm kín 12- Vú mỡ
13- Mặt bích 14- Gioăng làm kín 15- Ổ bi
16- ống lót 17- Đệm lót 18- Trục puly
19- Gioăng làm kín 20- Mặt bích 21- Gioăng làm kín
22- Ổ bi 23- Ống lót 24- Đệm lót
25- Ống bảo vệ
Trục chủ động là chi tiết 27 trên hình vẽ 2.10
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 puly dịch
chuyển theo phương dọc trục.
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
24
§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc
Má - §Þa chÊt
Trục đúc liền bánh răng và được làm băng thép 34XH1M, ở hai đầu
trục được lắp 2 ổ bi đỡ lòng cầu 2 dãy, vòng trong 2 lắp vào trục với chế độ
lắp chặt, vòng ngoài ổ bi được lắp vào thân máy bơm.
răng chia làm hia phần, trục lắp chặt với phần vòng răng ở phần ngoài cùng
thành một khối thống nhất giữa thân trục và bánh răng được ép chặt với nhau
và cố định bằng then bằng có kích thước 63 x 32 x 160.
SV: NguyÔn TiÕn §¹t ThiÕt bÞ
dÇu khÝ K49
25
Copyright: Tài liệu đại học ©