Đề tài Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan 12–P–160 National Oil Well

KHÁI QUÁT VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG TỔ HỢP

KHOAN DẦU KHÍ

Tổ hợp thiết bị dầu khoan dầu khí bao gồm tất cả các thiết bị được dùng để thực hiện quy trình công nghệ khoan giếng khoan dầu khí. Nó bao gồm các thiết bị:

- Thiết bị phục vụ cho công tác nâng thả: Tời khoan, bộ hãm tời, hệ ròng rọc, tháp.

- Thiết bị để quay bộ dụng cụ khoan: bàn rô to, top driver, động cơ 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.

Chiều cao của tháp phụ thuộc vào chiều sâu của giếng khoan (chiều dài cần dựng).

Tùy theo kết cấu của tháp mà ta phân tháp ra làm ba loại chính: tháp chữ A, tháp 3 chân, tháp 4 chân.

 

doc77 trang | Chia sẻ: lethao | Ngày: 11/01/2013 | Lượt xem: 890 | Lượt tải: 6download
Tóm tắt tài liệu Đề tài Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan 12–P–160 National Oil Well, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LỜI MỞ ĐẦU Trong quá trình xây dựng giếng khoan ở trên các công trình biển của Xí Nghiệp Liên Doanh “Vietsovpetro”, có rất nhiều trang thiết bị được đưa vào sử dụng để phục vụ cho các công đoạn công nghệ khác nhau. Máy bơm khoan là một trong những trang thiết bị quan trọng đó. Chúng được dùng để bơm dung dịch khoan xuống giếng khoan thông qua cột cần khoan, làm mát choòng. Ngoài ra, còn dùng để bơm dung dịch khoan xuống đáy giếng khoan làm quay tuabin và choòng khoan đồng thời tạo áp suất để đưa mùn khoan lên trên bề mặt và gia cố thành giếng khoan. Không những thế, ngày nay, khi các giếng khoan đã hoàn thành và đi vào khai thác ổn định, thì máy bơm khoan còn được dùng để bơm ép chất lỏng vào vỉa để duy trì áp suất vỉa, tăng tuổi thọ khai thác cho vùng mỏ. Và những công việc như vậy càng về sau càng tăng lên, chiếm phần lớn khoảng thời gian làm việc của máy bơm khoan ở các giàn khoan-khai thác dầu khí trên biển. Chính vì vậy, các máy bơm khoan đã tồn tại và sẽ còn được duy trì lâu dài, như một nhu cầu thiết yếu trên các công trình biển có hoạt động khoan và khai thác dầu khí. Với mục đích đảm bảo an toàn sử dụng cho người và thiết bị, đồng thời nâng cao khả năng làm việc của toàn hệ thống máy bơm. Qua quá trình học tập trên ghế nhà trường và thời gian thực tập tại Xí Nghiệp Liên Doanh Vietsovpetro, đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Lê Đức Vinh, em đã chọn đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan 12–P–160 National Oil Well ” Chuyên đề: “Tính toán, lựa chọn bình điều hoà cho máy bơm khoan 12– P–160 National Oil Well.” Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy giáo Lê Đức Vinh, các thầy cô giáo trong bộ môn Máy-Thiết bị Dầu khí và Công trình đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Đề tài của em gồm 5 chương sau đây: Chương 1: Khái quát về tổ hợp thiết bị khoan dầu khí. Chương 2: Đặc điểm chung của máy bơm khoan. Chương 3: Các thông số và cấu tạo của máy bơm khoan 12–P–160 National Oil Well. Chương 4: Quy trình vận hành, bảo dưỡng, tháo lắp máy bơm 12–P– 160 National Oil Well Chương 5: Tính toán, lựa chọn bình điều hoà cho máy bơm 12–P–160 National Oil Well Do khả năng còn hạn chế nên việc thực hiện đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 6 năm 2010 Sinh viên Đinh Văn Phúc Chương I: KHÁI QUÁT VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG TỔ HỢP KHOAN DẦU KHÍ Tổ hợp thiết bị dầu khoan dầu khí bao gồm tất cả các thiết bị được dùng để thực hiện quy trình công nghệ khoan giếng khoan dầu khí. Nó bao gồm các thiết bị: Thiết bị phục vụ cho công tác nâng thả: Tời khoan, bộ hãm tời, hệ ròng rọc, tháp. Thiết bị để quay bộ dụng cụ khoan: bàn rô to, top driver, động cơ 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. Chiều cao của tháp phụ thuộc vào chiều sâu của giếng khoan (chiều dài cần dựng). Tùy theo kết cấu của tháp mà ta phân tháp ra làm ba loại chính: tháp chữ A, tháp 3 chân, tháp 4 chân. a) Hình 1.1: Tháp khoan a. Tháp 4 chân; b. Tháp chữ A 1.2 – Tời khoan Tời khoan là một bộ phận trong cơ cấu nâng thả của tổ hợp thiết bị khoan, nó có các chức năng: Nâng thả bộ dụng cụ khoan và ống chống; Điều chỉnh tải trọng đáy trong khi khoan; Sử dụng với một số mục đích kỹ thuật khác. Tùy theo sức nâng, công suất trên trục tời, dạng động cơ dẫn động, nguyên lý cấu tạo,.. mà tời được chia làm nhiều loại khác nhau. Tuy nhiên, với bất kỳ loại tời nào, trong quá trình tính toán và chọn tời, ta cũng phải chú ý các thông số cơ bản như: số tốc độ, sức nâng của tời, cống suất dẫn dộng tời và kích thước của tang tời. Để từ đó chọn được loại tời hợp lý nhằm mạng lại năng suất làm việc cũng như hiệu quả kinh tế là cao nhất. 1.2.1. - Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tời khoan (hình 1.2) Tời khoan gồm 1 khung bằng kim loại trên đó có lắp các ổ bi đỡ các trục của tời. Một tời khoan được cấu tạo bởi nhiều trục (3 đến 4 trục) và trên đó có lắp các thành phần khác nhau như các bánh răng xích, phanh hãm cơ khí, phanh thuỷ lực, tời phụ, các khớp nối. vv. ... Trong quá trình làm việc, vì tải trọng ở móc nâng thay đổi theo thời gian với một giá trị rất lớn, còn động cơ của thiết bị chạy với công suất định mức với số vòng quay gần như không đổi. Vì vậy để sử dụng động cơ một cách hợp lý tời khoan phải được chế tạo có nhiều tốc độ khác nhau, để khi tải trọng ở móc nâng nhỏ thì vận tốc ở móc nâng lớn và ngược lại, tức là thay đổi tốc độ cuốn cáp ở tang tời. Hình 1.2: Sơ đồ dẫn động tời 1.2.2 - Hệ thống phanh của tời. a) Phanh cơ khí. - Công dụng: Dùng để dừng hoàn toàn khi kéo thả bộ dụng cụ khoan hay ống chống, treo dụng cụ và để thả tiến độ từ từ trong khi khoan. - 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 và hỗ trợ cho phanh chính (phanh cơ khí) Do khả năng phanh của hệ thống băng (đai hãm) về động lực học là không đủ khi phải hạ vào giếng khoan một tải trọng rất lớn vì thế trong mọi thiết khoan cần phải lắp thêm thiết bị phanh phụ. Ngoài phanh thuỷ lực còn có thể lắp phanh điện từ. Đặc điểm của phanh thuỷ lực là hoạt động rất hiệu quả, độ tin cậy cao, ít phải bảo dưỡng nhưng có nhược điểm cơ bản là hãm được ít ở tốc độ thấp và rất khó hiệu chỉnh. Chính vì vậy nó chỉ được lắp trong các thiết bị khoan có tải trọng làm việc trên 50 tấn. - Cấu tạo và nguyên lý làm việc Hình 1.4: Bộ hãm thủy động 1: Thành bộ hãm 6: Cánh Roto 2: Cánh stato 7,8: Đường thoát nước 3: Roto 9: Đường cấp nước 4: Trục tời 10: Khoá nước 5: Khớp nối 11: Bình chất lỏng Khi thả cột cần hay ống chống. Do tải trọng cột cần và ống lớn nên vận tốc thả cũng lớn vì thế phanh thuỷ động sẽ hỗ trợ cho phanh chính. Các cánh cong Roto (6) hướng về phía ngược với cánh cong Stato(2) và phải bố trí sao cho khi kéo lên các cánh Roto không chịu lực cản của chất lỏng mà cánh Stato hướng vào. Ngược lại khi thả xuống thì cánh Roto sẽ phải chịu một mômen phản do chất lỏng tạo nên. Tuỳ theo vận tốc thả (trọng lượng cần ống) người ta thay đổi mực chất lỏng trong bình (11) bằng các khoá nớc (10). Trong khi phanh làm việc, chuyển động của Roto quay sẽ biến thành nhiệt và nước trong bộ hãm sẽ nhanh chóng bị hâm nóng lên. Nước sẽ được làm nguội trong bình làm mát có tuần hoàn kín giữa bộ hãm và bình. c) Phanh điện từ (phanh phụ) Để khắc phục những hạn chế của phanh thuỷ động thì ở thiết bị khoan nặng người ta sử dụng phanh điện từ. Cấu tạo của phanh điện từ gồm có 1 Roto và một bộ phận cố định cung cấp từ trường có thể điều chỉnh bằng cơ cấu điều khiển. Rôto (Gắn vào trục nâng) cắt các đường sức của từ trường. Lực điện từ cảm ứng trong Roto sẽ chống lại chuyển động quay. Dòng xoáy (Dòng phu cô) sinh ra trong Roto làm toả nhiệt do hiệu ứng phun và nhiệt lượng này được tản ra nhờ hệ thống nước tuần hoàn làm mát. Giá trị của mômen phanh có quan hệ với cường độ của từ trường được tạo ra trong các cuộn dây. Vì thế loại phanh này được sử dụng rất linh hoạt. 1.3. Hệ thống palăng 1.3.1.Chức năng của hệ thống palăng và các đặc điểm của chúng. Hệ thống palăng biến chuyển động quay của tang tời thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của móc nâng và làm giảm tải cho dây cáp. Tuỳ theo tải trọng nâng thả và số nhánh dây cáp, hệ thống palăng được phân ra làm nhiều cỡ. Với tải trọng 50 ( 75 tấn sử dụng vỡ 2 x 3 hoặc 3 x 4 Với tải trọng 100 ( 130 tấn sử dụng cỡ 4 x 5 hay 5 x 6 hoặc 6 x 7 . Trong ký hiệu trên: chữ số đầu chỉ số con lăn trên bộ ròng rọc động, chữ số thứ hai sau dấu (x) chỉ số con lăn trên bộ ròng rọc cố định. Dây cáp được mắc vào các con lăn của hệ thống Ròng rọc tĩnh và động theo một trình tự nhất định. Một đầu cáp được giữ cố định (thường ở 1 chân của tháp sao cho kíp trưởng dễ quan sát khi làm việc) gọi là đầu cáp chết còn một đầu mắc vào tời khoan gọi là cáp tời hay là đầu cáp cuốn. 1.3.2.Các bộ phận chính của hệ thống palăng 1.3.2.1 Bộ ròng rọc tĩnh Gồm một khung kim loại trên đó có lắp một trục, trên trục được gắn các puly để luồn cáp tời đi qua. Toàn bộ bộ ròng rọc tĩnh được lắp lên sàn trên cao của tháp khoan. Tải trọng đặt lên hệ ròng rọc cố định cũng như lên tháp khoan lớn hơn tải trọng ở móc nâng. Hình 1.5: Nguyên tắc cấu tạo bộ ròng rọc tĩnh 1. Khung đỡ; 2. Trục; 3. Ổ bị đỡ; 4. Puli 1.3.2.2 Ròng rọc động và móc nâng Ròng rọc động thờng chế tạo liền khối với móc nâng. Móc nâng dùng để treo cột cần khoan, móc vào êlêvatơ khi kéo thả dụng cụ. Ngoài móc nâng ra còn có quang treo, quang treo có 2 loại: loại đơn và loại kép. Quang treo là khâu nối giữa móc nâng và êlêvatơ. Ngoài ra cũng có thể chế tạo bộ ròng rọc động tách rời với móc nâng (Riêng biệt). 1.3.2.3 Cáp tời Cáp khoan thờng được chế tạo theo các kích thớc quy chuẩn: 25 mm, 28 mm, 32 mm, 35 mm 1.4. Hệ thống quay 1.4.1. Bàn quay Roto 1.4.1.1. Chức năng và các đặc điểm của bàn quay Roto Bàn Roto được dùng để quay cột cần khoan, làm bệ tì để giữ cột cần, ống chống khi kéo thả và làm rất nhiều các công tác phụ khác. Do vậy, cấu tạo của bàn Roto phải phù hợp để vừa quay được cột cần với các tốc độ nhất định và bền chắc để có thể giữ được cột cần khoan nặng nhất. Đường kính lỗ Roto phải đủ lớn để đút lọt cột ống đường kính lớn nhất thường dùng. Thân của Roto tiếp nhận toàn bộ tải trọng và truyền cho nền móng. Trong thân Roto có chứa dầu bôi trơn. Đầu trục Roto có thể lắp then với đĩa xích, hoặc với khớp trục các đăng. Roto quay trên các ổ bi, có thể hãm chặt roto bằng then hoặc bằng cơ cấu hãm 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 Roto nhận truyền động riêng biệt. Kích thước danh nghĩa được đặc trưng bằng đường kính lỗ bàn Roto trong đó đặt ống lỗ vuông để treo bộ khoan cụ nhờ các chấu chèn và làm quay đầu vuông dẫn khi khoan. Kích thước lỗ này có thể là: 17“ , 20“ , 27“ , 37“ , 49“ , 1.4.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc (hình 1.6) Truyền động từ tời khoan hoặc từ động cơ qua hộp giảm tốc đến trục dẫn (1). Thông qua cặp bánh răng nón (3) đã truyền chuyển động quay cho bàn Roto(7). Như vậy là đã biến chuyển động quay nằm ngang của trục dẫn (1) thành chuyển động quay theo chiều thẳng đứng của Roto (7). Cần chủ đạo có tiết diện vuông phù hợp với lỗ của bàn Roto (7) cũng chuyển động quay theo và thông qua cột cần khoan quay choòng trên đáy lỗ khoan.  Hình 1.6: Cấu tạo bàn roto 1. Trục chủ động 6. Ống lót hình nón 2. Gioăng làm kín 7. Đầu vuông dẫn động 3. Bánh răng nón 8. Miếng chèn chính 4. Ổ lăn chính 9. Gioăng làm kín dung dịch khoan 5. Ổ lăn bánh răng nón 10. Ổ lăn tự lựa 11. Cácte 1.4.2. Đầu quay di động (Top Driver) (hình 1.7) 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. Hình 1.7: Cấu tạo đầu quay di động 1.5. Hệ thống tuần hoàn và thiết bị làm sạch dung dịch  Hình1.8 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống tuần hoàn dung dịch 1,2. Máy bơm dung dịch 3,4. Bể chứa dung dịch sạch 5. Ống cao áp 6. Van một chiều 7. Tuy ô cao áp 8. Máng xả  9. Sàng rung 10. Bể chứa chất thải 11.Bể chứa dung dịch 12. Máng lọc bùn 13. Máng tách khí 14. Manifold hút  15. Đầu xanhích 16. Cần chủ động 17. Cần khoan 18. Cần nặng 19. Thành giếng 20. Chòong khoan   21. Khoảng không vành xuyến giữa ống chống và cột cần khoan   Trong công tác khoan dầu khí thì dung dịch đóng vai trò quan trọng, nó các các chức năng như: Nâng mùn khoan; Giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng sau khi ngưng tuần hoàn dung dịch; Làm mát dụng cụ khoan, giảm ma sát cho bộ khoan cụ…. Sơ đồ làm việc của hệ thống tuần hoàn dung dịch được thể hiện trên hình 1.2. 1.5.1 - Máy bơm Máy bơm khoan dùng để bơm nước rửa, tuần hoàn dung dịch trong quá trình khoan. Trong khoan dầu khí người ta thường sử dụng bơm piston nằm ngang, tác dụng kép, hai xylanh hoặc bơm tác dụng đơn ba xylanh. 1.5.2 - Thiết bị đường ống cao áp Nước bị ép từ bơm khoan chảy qua đường ống cao áp, qua tuy ô cao áp vào đầu xa nhíc. Đường ống cao áp gồm:, tuy ô cao áp, ống thẳng đứng. 1.5.2.1 – Bình điều hòa  Hình 1.9: Nhuyên lý cấu tạo bình điều hòa hình cầu 1. Thân; 2. Buồng khí nén; 3. Van; 4. Màng Bình điều hòa có tác dụng làm giảm dao động áp suất nước vào và điều hòa lưu lượng bơm do bơm làm việc không đều. Về cấu tạo bình điều hòa là một bình chứa khí có tác dụng như lò xo để giảm bớt va đập thủy lực và được đặt ngay trên máy bơm. Bình điều hòa có hai loại, dạng hình cầu và dạng hình trụ. Nhìn chung cả hai dạng bình này đều có cấu tạo và nguyên lý làm việc như nhau. 1.5.2.2 - Ống cao áp Để dẫn nước rửa từ bình điều hòa đến tháp khoan. Ống cao áp làm bằng cần khoan, hai đầu có mặt bích để bắt vào bình điều hòa và ống đứng. 1.5.2.3 - Ống thẳng đứng Đặt trong tháp khoan để dẫn nước rửa từ ống cao áp đến vòi của tuy ô cao áp. 1.5.2.4 – Khóa nước Đùng để bảo đảm chế độ không tải khi khởi động bơm và để tăng dần áp suất lên. Khi bơm mới khởi động người ta đóng khóa nước lại để bơm làm việc với chế độ không tải, sau đó mở dần khóa nước để áp suất trong bơm tăng lên từ từ. Đường kích lỗ khóa phải bằng đường kính ống cao áp. 1.5.2.5 – Tuy ô cao áp Dùng để nối giữa đầu thủy lực và ống thẳng đứng. Tuy ô cao áp phải đủ bền và chịu được áp suất cao 1.5.3 – Các thiết bị điều chế và làm sạch dung dịch 1.5.3.1 – Thiết bị điều chế dung dịch khoan Thùng trộn Thùng trộn thường có thể tích 4.000÷10.000 lit. Bên trong có một đến hai trục, trên các trục đó có lắp các cánh và được quay bằng động cơ điện. Nước được đưa vào thùng qua ống dẫn lắp ở phía trên còn sét được đưa vào thùng qua nắp ở phía trên. Phễu trộn  Hình 1.10 : Phễu trộn 1.Phễu; 2.Ống dẫn nước; 3.Vòi phun; 4.Buồng trộn; 5.Ống dẫn dung dịch ra Phễu trộn chủ yếu dùng cho sét bột. Để điều chế dung dịch sét, người ta đổ sét bột liên tục vào phễu (1). 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)  Hình 1.11- Sơ đồ cấu tạo sàng rung 1. Khung 2. Lò xo 3. Bộ phận rung Sàng rung là thiết bị tách mùn khoan chính, nó tách mùn theo phương pháp cơ học với nguyên tắc làm việc là dung dịch chảy qua lưới kim loại có kích thước cho trước, những hạt lớn hơn mắt sàng sẽ bị giữ lại trên sàng rung và theo chiều nghiêng của sàng thải ra ngoài, còn dung dịch lọt qua lưới kim loại thì sử dụng tiếp. Sàng rung được lắp trực tiếp ở đầu máng dẫn dung dịch từ giếng khoan trở về. Sàng rung bao gồm một lưới thép không gỉ lắp trong một khung, khung này lắp trên các lò xo và khung rung động nhờ một trục lệch tâm, trục này chuyển động nhờ động cơ điện. Khung lưới đặt nghiêng một góc từ 12 - 18o về phía máng chứa mùn. Do lưới thép rung động nên dung dịch chảy qua sẽ bị phá vỡ cấu trúc, dung dịch lọt qua mắt lưới xuống máng dẫn, mùn khoan có kích thước lớn sẽ nằm lại trên sàng rung và theo chiều dài của lưới thép ra ngoài. Lưới sàng rung có nhiều loại khác nhau, thường được xác định bằng số mắt lưới trên một đơn vị chiều dài. Mắt lưới càng dày thì việc lọc mùn khoan càng tốt, tuy nhiên, lại không đảm bảo được lưu lượng. Để đảm bảo hai điều kiện này, người ta thường đưa vào sử dụng sàng rung kép nghĩa là đặt hai lưới thép song song, một lưới ở trên thưa hơn và lưới ở dưới dày hơn. Trường hợp lưu lượng lớn (Q > 35l/s) người ta có thể sử dụng 2 sàng rung lắp song song với nhau. Bộ lọc cát, mùn Tất cả các loại mùn khoan qua lưới sàng rung có kích thước lớn hơn 74(m, được gọi là mùn. Nếu để cát và mùn lẫn vào dung dịch thì sẽ làm giảm tính chất của dung dịch và tiến độ khoan, đồng thời gây mài mòn và làm giảm tuổi thọ của cụm thủy lực cũng như của máy bơm. Vì vậy, yêu cầu đặt ra là phải có thiết bị tách cát và mùn ra nhằm hạn chế tối đa tác hại của chúng.  Hình 1.12 - Sơ đồ cấu tạo máy xoáy lốc thủy lực Đường vào của dung dịch bẩn Thành máy xoáy thuỷ lực  3.Đường ra của cặn 4.Đường ra của dung dịch sạch 5.Lỗ làm hẹp   Thiết bị dùng để làm sạch dung dịch có hiệu quả và phổ biến nhất hiện nay là máy xoáy lốc thuỷ lực (hình 1.5). Đây là thiết bị làm sạch dung dịch có hiệu quả và được dùng phổ biến nhất hiện nay. Nguyên lý hoạt động như sau: Dung dịch từ lỗ khoan được bơm vào ống 1 tiếp tuyến với thành máy xoáy lốc thuỷ lực 2 với vận tốc (3 ( 9)m/s. Ở phần cuối của ống, người ta lắp thêm tấm kim loại 5 làm tiết diện ống kim loại 1 hẹp lại và tốc độ chảy tăng lên, dẫn đến dung dịch khi đi vào thành máy xoáy lốc thuỷ lực sẽ chuyển động xoáy ốc. Dưới tác dụng của lực ly tâm xoáy, mùn khoan nặng hơn sẽ bị văng ra đập vào thành nón của máy, chuyển dịch xuống dưới và chảy ra ngoài qua lỗ thoát 3. Dung dịch sạch xoáy ngược lên theo ống dẫn 4 và đến bể chứa. Máy xoáy lốc thuỷ lực làm việc bình thường có áp suất (1,5 ( 3)at, có thể lọc được những hạt mùn có kích thước nhỏ hơn 0,1mm. Tùy theo điều kiện cụ thể mà máy xoáy lốc thủy lực được lắp từ (3 ( 12)máy. Máng lắng (hình 1.13) Đây là thiết bị dùng để tách bớt phần chất rắn trong dung dịch đã lọt qua sàng rung. Dung dịch chảy qua máng lắng với tốc độ chậm tạo điều kiện cho mùn khoan dễ lắng đọng xuống đáy máng. Để tách mùn khoan ra khỏi dung dịch, người ta sử dụng phương pháp thuỷ lực, làm việc dựa trên nguyên tắc trọng lực: Bất kỳ vật thể nào có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của dung dịch đều bị lắng xuống. Người ta thấy rằng: Tốc độ dòng chảy lớn làm cho hạt mùn khó lắng, dung dịch có cấu trúc bền vững thì hạt mùn cũng khó lắng. Vì thế, để tách mùn khoan khỏi dung dịch bằng phương pháp thuỷ lực, người ta đã sử dụng máng lắng của Linhepsky, đảm bảo được tốc độ dòng chảy nhỏ và phá vỡ được cấu trúc của nó. Hệ thống máng lắng có thể làm bằng các vật liệu khác nhau như kim loại, bê tông, gỗ, đào ở nền khoan… Chiều dài máng lắng phụ thuộc vào chiều sâu lỗ khoan, thường từ (15 ( 30)m, tiết diện hình chữ nhật hoặc hình thang, rộng (0,25 ( 0,3)m, cao (0,2 ( 0,25)m; cứ cách (2 ( 2,5)m đặt một tấm chắn; độ dốc của máng (1,5 ( 2)cm/1m chiều dài. Trên đường máng, tại các vị trí gấp khúc của dòng chảy có đặt xen kẽ các hố lắng sâu. Hố lắng có kích thước thông thường (1,5 x 1,5 x 1,2)m, bể chứa có kích thước (3 x 2 x 2)m  Hình 1.13 - Sơ đồ hệ thống máng lắng Linhepsky 1. Máy bơm 2. Máng lắng  3. Hố lắng 4. Bể chứa   Dung dịch bẩn đi vào qua hệ thống máng lắng, theo các đường gấp khúc làm tốc độ chảy bị chậm lại, các hạt mùn có trọng lượng lớn bị lắng xuống. Khi tới tấm chắn, do tiết diện của máng bị hẹp lại, tốc độ chảy của dung dịch tăng lên, đập mạnh vào tấm chắn làm cho cấu trúc của dung dịch bị yếu đi, mùn khoan tách ra và sẽ lắng xuống đáy máng. (Sự phá huỷ cấu trúc do các tấm chắn đặt trong máng cũng như các hố lắng sẽ làm cho mùn khoan lắng đọng tốt hơn). Hệ thống tách khí (hình 1.14) Đây là phương pháp cơ học dùng để xử lý dung dịch khi bị lẫn khí, tránh nguy cơ phun trào, hoả hoạn, đồng thời giảm lượng khí có lẫn trong dung dịch đi vào máy bơm gây nên hiện tượng xâm thực làm hỏng hóc các bộ phận của bơm, đặc biệt là hệ thống thuỷ lực, làm giảm hiệu suất làm việc của bơm. Hệ thống tách khí có nhiều loại khác nhau nhưng đều làm việc theo nguyên lý: phá vỡ cấu trúc dung dịch bằng cách trải mỏng dung dịch lên các tấm ngăn trong thùng kín, phía trên tạo chân không để cho khí tách ra khỏi dung dịch.  Hình 1.14 - Sơ đồ tách khí bằng phương pháp cơ học Chương II:. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA MÁY BƠM KHOAN 2.1. Nhiệm vụ Máy bơm dung dịch khoan là thiết bị không thể thiếu được trong mỗi tổ hợp thiết bị khoan. Nhiệm vụ của nó là hút chất lỏng ở bể chứa và bơm vào trong cần khoan xuống đáy giếng, làm mát mũi khoan và đưa mùn khoan lên mặt đất. Ngoài ra, máy bơm khoan còn tạo năng lượng chất lỏng để làm quay tuabin khoan trong quá trình khoan bằng tuabin. Trong một số trường hợp, máy bơm khoan còn được dùng để ép chất lỏng vào vỉa đề duy trì áp suất vỉa, tăng tuổi thọ khai thác cho vùng mỏ. Để thực hiện được các nhiệm vụ này thì máy bơm khoan thường được sử dụng là máy bơm piston, vì máy bơm loại này có các ưu điểm: - Có thể bơm được các dung dịch có trọng lượng riêng khác nhau; - Có thể tạo ra áp suất lớn; - Áp suất và lưu lượng không phụ thuộc vào nhau. Đây là yếu tố quan trọng để đáp ứng yêu cầu về công nghệ khoan;

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan 12–P–160 National Oil Well.doc