Đề tài Sử dụng động cơ khoan trục vít trong công tác khoan dầu khí tại xí nghiệp liên doanh vietsovpetro

MỞ ĐẦU Dầu khí là một ngành công nghiệp lớn trên thế giới. Công nghiệp dầu khí Việt Nam tuy phát triển chưa lâu nhưng đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể, đóng góp tỉ trọng GDP cao so với các ngành khác và trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn đưa đất nước ta tiến lên con đường công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Với việc thành lập xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsopetro năm1981, chính thức đi vào khai thác năm 1986 ở hai mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng nền công nghiệp dầu khí Việt Nam đã có bước khởi đầu khá quan trọng. Và cho tới nay sự hiện diện của các công ty dầu khí nước ngoài như BP, BPH, Mobil, Schlumbeger, Halliburton….đưa nền công nghiệp dầu khí Việt Nam lên tầm cao mới. Công nghệ khoan là một bộ phận quan trọng của ngành công nghiệp Dầu khí. Việc lựa chọn phương pháp khoan sao cho phù hợp với từng giếng khoan cụ thể là vấn đề đáng quan tâm. Cho đến nay Xí nghiệp liên doanh Vietsopetro đã đưa vào sử dụng loại động cơ khoan trục vít thay thế cho tua bin khoan để khoan định hướng. Ngoài ra còn thay thế cả khoan rotor và cùng kết hợp với khoan rotor để mang lại hiệu quả cao trong khi khoan. Tuy bước đầu sử dụng loại động cơ này chưa có nhiều kinh nghiệm do đó trong quá trình vận hành đã xảy ra nhiều sự cố hỏng hóc. Đặc biệt là khi khoan trong đất đá cứng cần phải tăng tải trọng chiều trục làm cho động cơ không quay được nhưng người điều khiển không biết để điều chỉnh kịp thời dẫn đến làm hỏng động cơ. Vì thế hạn chế năng suất khoan và tuổi thọ động cơ khoan trục vít. Vì thế cần nhanh chóng nghiên cứu tìm ra biện pháp để nâng cao hiệu quả sử dụng là yêu cầu cần thiết thực. Là sinh viên thuộc bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, khoa Dầu Khí, trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường cũng như được thực tập tại Xí nghiệp khoan và sửa giếng của Vietsopetro, được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Trần Văn Bản em quyết định chọn đề tài: “SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ KHOAN TRỤC VÍT TRONG CÔNG TÁC KHOAN DẦU KHÍ TẠI XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH VIETSOVPETRO” Chuyên đề : “ỨNG DỤNG KHOAN ĐỘNG CƠ TRỤC VÍT NATIONAL OILWELL962, 4: 5 LOBE 4 STAGE TRONG GIẾNG KHOAN 10009 - BK10 – TAM ĐẢO” Nhiệm vụ của đề tài, trước hết là tìm hiểu sơ bộ về các phương pháp khoan Dầu khí và sau đó là nghiên cứu lịch sử ra đời, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ khoan trục vít. Ngoài ra nêu lên các thông số kỹ thuật của động cơ khoan trục vít, quy trình sử dụng động cơ khoan trục vít và ứng dụng khoan bằng động cơ trục vít trong các giếng khoan tại xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro. Cấu trúc đề tài bao gồm phần mở đầu, 5 chương nội dung, phần kết luận, tài liệu tham khảo được trình bày trong 92 trang với 7 bảng biểu, 26 hình vẽ. Đề tài được hoàn thành trường Đại học Mỏ - Địa Chất dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Văn Bản – Bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Trần Văn Bản – Bộ môn Thiết bị Dầu khí, chú Bùi Văn Tính cùng các anh chị - Phòng khoan xiên, anh Nguyễn Thanh Hải và các cô chú – Xưởng Tuabin thuộc xí nghiệp khoan và sửa giếng của Vietsopetro, các thầy cô giáo trong bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, bộ môn Khoan Khai thác, bộ môn Cơ khí, bộ môn Máy Thiết bị Mỏ trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội cùng toàn thể các bạn sinh viên đã giúp đỡ tác giả hoàn thành tốt đề tài này. Trong quá trình làm đề tài, do mức độ tìm hiểu mới ở dạng nguyên lí, tài liệu cũng còn hạn chế và chưa được trực tiếp sử dụng trong thực tế nên đề tài còn nhiều thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp. Mọi ý kiến đóng góp xin vui lòng liên hệ theo chỉ sau : Mail : hoangbien.tbdk.humg@gmail.com Phone : (84) + 974 350 300 Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 06 năm 2010 Sinh viên thực hiện Hoàng Văn Biên CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN TRONG KHOAN DẦU KHÍ. Trong công tác khoan dầu khí thiết bị quay dùng để truyền động chuyển động quay cho choòng khoan. Nó được chia làm 2 loại chính : - Chuyển động quay truyền trực tiếp từ trên bề mặt xuống choòng khoan thông qua cột cần khoan. - Chuyển động truyền cho choòng khoan thông qua động cơ đáy. Tùy theo phương pháp khoan và yêu cầu kỹ thuật mà sử dụng thiết bị khoan quay sao cho phù hợp. Hiện nay trong công tác khoan dầu khí thường sử dung các loại thiết bị quay như: bàn rotor, đầu quay di động, tuabin khoan, động cơ khoan trục vít để truyền chuyển động cho choòng khoan trong quá trình phá hủy đất đá. 1.1. Phương pháp khoan rotor. 1.1.1. Bàn roto (Rotary table) Khoan rotor là phương pháp khoan truyền thống đã được sử dụng từ rất lâu và có lẽ trong tương lai nó vẫn được sử dụng vì khó có một phương pháp nào có thể thay thế hoàn toàn khoan rotor với những ưu điểm riêng biệt. Trong phương pháp khoan rotor sử dụng bàn rotor để quay cột cần khoan. Bàn rotor được dùng để quay cột cần khoan. Làm bệ tì để giữ cột cần, ống chống khi kéo thả và rất nhiều công tác phụ khác. Do vậy cấu tạo của bàn rotor phải phù hợp để vừa quay được cột cần với tốc độ nhất định và bền chắc để có thể giữ được cột cần khoan nặng nhất. Đường kính của lỗ rotor phải đủ lớn để cho phép đường kính lớn nhất của cột ống. Thân của bàn rotor tiếp nhận toàn bộ tải trọng và truyền cho nền móng. Trong thân của rotor có chứa dầu bôi trơn. Đầu trục của rotor có thể lắp then với đĩa xích, hoặc với khớp trục các đăng. Rotor quay trên các ổ bi có thể hãm chặt rotor bằng then hoặc bằng cơ cấu hãm. Khi truyền chuyển động quay của rotor cho tời, tốc độ của rotor được thay đổi bằng hộp số tời hoặc bằng cách thay đổi đĩa xích. Để rotor làm việc độc lập với tời và điều khiển tốc độ trong một giới hạn rộng người ta cho rotor nhận chuyển động riêng biệt. Kích thước danh nghĩa được đặc trưng bằng đường kính lỗ bàn rotor trong đó đặt ống lỗ vuông để treo bộ khoan cụ nhờ các cơ cấu chèn và làm quay đầu vuông dẫn khi khoan. Kích thước lỗ này có thể là : 17”, 20” , 27”, 37”, 49” Bàn rotor được sử dụng rất nhiều trong khoan dầu khí. Nó có một số chức năng chính sau : - Đóng vai trò bộ truyền trung gian biến chuyển động quay của trục nằm ngang thành chuyển động thẳng đứng của cột cần khoan để truyền mômen quay từ trên mặt đất xuống choòng khoan. - Giữ và kẹp chặt bộ cần khoan, ống chống trong thiết bị khoan. - Tháo và vặn ren của bộ cần khoan.


Hình 1.1 : Hệ thống bàn rotor 1. Trục chủ động 2.Gioăng làm kín 3. Bánh răng nón 4. Ổ lăn chính 5. Ổ lăn bánh răng 6. Ống lót hình nón 7. Đầu vuông dẫn động 8. Miếng chèn chính 9. Gioăng làm kín dung dịch khoan 10. Ổ lăn tự lựa 11. Các te Đầu quay di động (Topdriver) Đầu quay di động là bộ phận có chức năng tương tự như bàn rotor truyền chuyển động quay cho bộ khoan cụ. Đầu quay di động được dẫn động được dẫn động bằng động cơ thủy lực hoặc động cơ điện. Nó truyền chuyển động quay cho cột cần khoan mà không cần thông qua cần chủ đạo. Là loại thiết bị quay mà trong quá trình làm việc nó có thể chuyển động tịnh tiến lên xuống nhờ cơ cấu thủy lực hoặc cơ cấu xích. Để có công suất lớn và độ ổn định thường dùng đầu quay di động có 2 động cơ lắp song song cùng độ cao chống sập lở qua các vùng đất đá mềm và mở rộng góc khi khoan ngang, khoan xiên. Đầu quay di động có một số ưu nhược điểm sau Ưu điểm : - Không phải dùng cần chủ đạo việc tiếp cần nhanh thuận lợi - Có thể tháo lắp bộ dụng cụ khoan ở mọi độ cao - Tiếp cần được bằng cần dựng - Trong quá trình lấy mẫu thu được mẫu chất lượng cao - Giảm tổn hao năng lượng và khống chế được mômen trong quá trình khoan - Thực hiện khoan và chống ống đồng thời trong đất đá mềm rời rất tiện lợi - Doa và đặc biệt hơn là doa ngược rất linh hoạt - Dễ định hướng động cơ đáy trong lúc khoan xiên - Vận hành thuận tiện, độ an toàn cao Nhược điểm : - Lắp thêm hệ thống dẫn hướng trên tháp làm tăng khối lượng thiết bị trên cao - Phải có kết cấu hệ thống ống chống vì có lực xoắn phụ - Phải tăng chiều cao của tháp khoan vì đầu quay di động lớn hơn đầu quay thủy lực - Giá thành thiết bị cao và yêu cầu trong công tác bảo dưỡng nhiều hơn so với khoan rotor.


Hình 1.2 : Hệ thống đầu quay di động. 1: Quạt gió mô tơ 4: Ống dẫn dung dịch 7: Dung dịch vào cần 2: Ống dẫn khí làm mát 5: Nắp chắn 8: Hộp truyền và ổ hướng 3: Quang treo 6: Hãm thủy lực trục chính 9: Cần chuyển tiếp Phương pháp khoan tuabin. Tuabin khoan (Turbine motor) Trong phương pháp khoan bằng động cơ đáy động cơ truyền chuyển động cho choòng có thể là tuabin khoan, khoan trục vít. Động cơ này lắp ngay trên choòng khoan. Trong quá trình khoan bằng động cơ đáy cột cần khoan không quay tạo điều kiện làm việc nhẹ nhàng cho chúng. So với khoan rotor tuabin khoan có một số ưu điểm sau : - Trong khoan tuabin cột cần khoan không quay. Do đó trong quá trình làm việc cột cần khoan chịu tải nhẹ hơn. Hiện tượng mỏi sinh ra do tải trọng đặc biệt là ứng suất uốn sẽ có giá tri nhỏ hay bị triệt tiêu dẫn đến sự cố về đứt cần khoan ít hơn. - Cột cần khoan không quay sẽ giảm được sự mài mòn cho các bộ phận của cột cần khoan và các chi tiết quay trên bề mặt - Sử dụng tuabin để khoan định hướng dễ hơn và năng suất hơn. Tuy nhiên vẫn có một số nhược điểm sau : - Đặc tính làm việc của tuabin làm việc với số vòng quay lớn nên cần phải sử dụng những loại choòng có khả năng chịu được những vòng quay như thế. Đối với choòng chóp xoay chúng làm việc với tải trọng lớn và số vòng giảm. Do đó loại choòng này không thỏa mãn khi khoan tuabin. Thời gian làm việc bị rút ngắn do sự mài mòn nhanh nhất là ổ tựa - Ở một số đất dẻo đòi hỏi phải mômen phá lớn rất nhiều loại tuabin thông thường không đạt được những yêu cầu này - Vùng làm việc ổn định của số vòng quay ở tuabin hẹp. Nếu vượt quá giới hạn này có thể dẫn đến tuabin ngừng quay - Trong khoan tuabin công suất thủy lực của máy bơm lớn hơn rất nhiều so với khoan rotor. Trong khoan rotor công suất thủy lực của bơm chủ yếu là tiêu thụ trong hệ thống tuần hoàn dung dịch. Nhưng trong khoan tuabin ngoài thành phần công suất bơm còn cung cấp cho tuabin và cho choòng phá đáy. Do đó đòi hỏi những thiết bị bơm có công suất lớn và còn sử dụng những thành phần hệ thống tuần hoàn đảm bảo an toàn trong điều kiện làm việc áp suất lớn của tuabin. Thông thường khả năng làm việc của bơm giới hạn chiều sâu làm việc của tuabin - Những chỉ tiêu cho việc bảo dưỡng, bảo quản sửa chữa tuabin đưa đến giá thành tăng khi khoan tuabin
Hình 1.3 : Tuabin khoan Tua bin khoan gồm nhiều tầng giống nhau mỗi tầng có hai phần rotor và stator. Trên đó gồm các cánh cong thủy lực có chiều uốn cong ngược nhau sao cho khi làm việc cánh cong của stator hướng dòng chất lỏng đổ vào cánh cong của rotor làm cho rotor quay. Rotor quay truyền chuyển động cho cho choòng phá hủy đáy giếng khoan. Tua bin khoan làm việc theo nguyên lý: Dòng chất lỏng từ máy bơm chuyển động dọc theo cột cần khoan đi vào tuabin đập lên các cánh của stator. Trên cánh tuabin năng lượng dòng nước rửa được chuyển hóa thành cơ năng quay trục tuabin dẫn động cho choòng khoan để phá hủy đất đá. Như vậy việc trao đổi năng lượng giữa tuabin và chất lỏng được thực hiện bằng năng lượng thủy động của dòng chảy chất lỏng qua tuabin. Nếu không kể tới tổn thất thì chênh lệch năng lượng thủy động của dòng chảy đầu vào và đầu ra của bánh công tác chính bằng cơ năng mà bánh công tác nhận được từ dòng chất lỏng. Tuabin khoan gồm các loại : - Tuabin khoan một tầng là tuabin có một tập hợp tầng cánh số tầng cánh cong của một tập hợp tầng cánh từ 89 đến 121 tầng. Đây là loại tuabin có tốc độ trung bình nằm trong khoảng 545 đến 660 vòng/phút - Tuabin khoan nhiều tầng là tuabin có tập hợp tầng cánh, số tầng cánh cong của các tập hợp tầng cánh từ 239 đến 318 tầng . Đây là loại tuabin có tốc độ thấp nằm trong khoảng 355 đến 505 vòng/phút - Tuabin khoan ngắn là loại tuabin có số tầng cánh cong ít nằm trong khoảng 30 đến 60 tầng. Đây là loại tuabin tốc độ cao nằm trong khoảng 780 đến 1110 vòng/phút - Tuabin khối lượng nhỏ là tuabin có chiều dài không lớn nhưng số tầng cánh cong tương đương như tuabin nhiều tầng từ 180 đến 330 tầng, tốc độ vòng quay từ 464 đến 645 vòng/phút - Tuabin cong là loại mà sử dụng để khoan định hướng giếng khoan. Tuabin này có số tầng cánh cong từ 95 đến 109 tầng tốc độ vòng quay từ 660 đến 670 vòng/phút. 1.2.2. Động cơ trục vít ( Positive Displacement Motor ). Động cơ khoan trục vít là loại động cơ đáy được sử dụng trong công tác khoan dầu khí đặc biệt là trong công tác khoan định hướng. Động cơ khoan trục vít được phân làm ba loại theo tốc độ: tốc độ thấp, tốc độ cao, tốc độ trung bình. Tùy theo yêu cầu khoan mà có thể chọn theo từng loại cho phù hợp. Hiện nay động cơ khoan trục vít được được sản xuất đa dạng về chủng loại cho phép lựa chọn tốc độ và mômen quay trong khoảng rộng.
Hình 1.4 : Động cơ khoan trục vít. Phân loại các loại động cơ trục vít theo tốc độ - Loại động cơ trục vít tốc độ thấp: Đây là loại động cơ khoan có mômen quay lớn tốc độ quay thấp để sử dụng để khoan cắt xiên giếng khoan, giếng khoan theo dõi và kể cả khoan ngang. Đến nay động cơ khoan trục vít cũng đáp ứng được yêu cầu khoan cần có mômen lớn như: tăng đường kính giếng khoan, mở rộng thân giếng khoan bên dưới ống chống, cắt ống chống, lấy mẫu lõi, mở rộng giếng khoan sau khi cắt xiên. Loại tốc độ thấp bao gồm các loại có cấu tạo có cấu hình của rotor và stator như : 8/9, 9/10 - Loại động cơ khoan trục vít tốc độ trung bình: Đây là loại động cơ có tốc độ quay và mômen trung bình dùng để nâng cao tốc độ cơ học khoan khi duy trì thời gian làm việc dài của choòng. Loại động cơ này được ứng dụng trong những giếng khoan thẳng đứng, giếng khoan có độ lệch đáy lớn, khoan lấy mẫu và điều chỉnh thân giếng khoan. Loại tốc độ trung bình bao gồm các loại có cấu tạo có cấu hình của rotor và stator như : 4/5, 5/6, 7/8 - Loại động cơ trục vít tốc độ cao : là loại có mômen thấp tốc độ quay cao được ứng dụng để khoan nắn và cắt xiên giếng khoan. Trong những điều kiện trên có thể lựa chọn chính xác phương của thân giếng khoan, góc lệch quy định khi tải trọng tác dụng lên choòng thấp. Ngoài ra động cơ khoan trục vít tốc độ cao có thể dùng để khoan nắn giếng khoan thẳng đứng, khoan lấy mẫu và sửa giếng. Động cơ khoan trục vít làm việc trên nguyên lý truyền động thủy tĩnh bằng hình thức thay thế thể tích chất lỏng. Điều này khác hẳn so với tuabin khoan vì tuabin khoan làm việc theo nguyên lý truyền động thủy động. Từ đó động cơ khoan trục vít có một số đặc thù sau : - Kết cấu đơn giản nhỏ gọn chế tạo đơn giản so với tuabin khoan - Chắc chắn làm việc độ tin cậy cao - Hiệu suất thủy lực cao lớn hơn 70% - Khi làm việc sinh ra lực dọc trục không lớn - Yêu cầu áp suất và lưu lượng đầu vào vừa phải tương đương với áp suất và lưu lượng khoan rotor - Thông số đầu vào là áp suất và lưu lượng có thể thay đổi trong khoảng rộng - Mômen quay không phụ thuộc vào lưu lượng - Có thể kiểm tra tải trọng động cơ theo sự giảm áp chế độ bơm - Có độ bền tương đối cao khi chất lỏng chứa các tạp chất và không có tính bôi trơn Với những đặc điểm trên cùng với kết quả thực tế sử dụng, hiện nay động cơ này đã thay thế toàn bộ tuabin khoan và trong tương lai cùng với rotor khoan là hai loại động cơ chủ đạo trong công nghiệp dầu khí. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHOAN TRỤC VÍT 2.1. Lịch sử ra đời Trong nền công nghiệp dầu khí hiện nay do được cải tiến công nghệ, cải tiến thiết bị nên chiều sâu trung bình của giếng khoan ngày càng tăng lên. Có thể nói rằng phương pháp khoan truyền thống khoan rotor sẽ vẫn được tiếp tục sử dụng và không có phương pháp khoan nào có thể thay thế hoàn toàn được khoan rotor vì những ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế. Bắt đầu từ những năm 30 của thế kỷ trước, song song với phương pháp khoan rotor còn áp dụng các phương pháp khoan khác trong đó có phương pháp khoan bằng động cơ đáy. Năm 1923 kỹ sư Liên xô Kapenciusnhikov đã đề nghị dùng động cơ chìm để quay choòng khoan. Năm 1924 tuabin khoan của Kapenciusnhikov đã được sử dụng để khoan giếng khoan đầu tiên trên thế giới. Tuabin này chỉ có một tầng có hộp giảm tốc. Nó không được sử dụng rộng rãi vì trong tuabin một tầng chất lỏng chảy với tốc độ cao. Dòng chảy với tốc độ cao mang theo các hạt cát làm cho cánh tuabin rất nhanh bị mài mòn. Năm 1934 kỹ sư Liên xô Kapenciusnhikov đã đề nghị dùng kiểu tuabin mới gồm nhiều tầng. Trong tuabin khoan có tới 100 đến 150 tầng, cho phép tăng công suất lên 10 đến 20 lần, giảm tốc độ vòng quay xuống nhờ vậy mà không cần hộp giảm tốc. Tốc độ chảy của nước rửa giảm nên cánh ít bị mài mòn hơn. Từ năm 1940 – 1941 ở BaCu tuabin khoan trong thực tế. Năm 1944 tuabin bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong các giếng khoan dầu khí. Sau chiến tranh thế giới thứ 2 tuabin khoan là một trong những phương pháp khoan chủ yếu ở Liên xô. Tuy vậy đặc điểm của khoan tuabin khoan nhiều tầng không có bộ phận giảm tốc sẽ không cho phép khoan với vận tốc bé hơn 400 đến 500 vòng /phút. Do đó sẽ không đảm bảo mômen quay cần thiết và yêu cầu công suất của máy bơm lớn. Qua nghiên cứu và thực tế khoan cho thấy rằng động cơ khoan thủy lực chìm đáp ứng yêu cầu của choòng khoan mới điều này tuabin khoan không đáp ứng được vì tổn thất thủy lực ở độ sâu lớn tăng . Để đáp ứng yêu cầu đó cần chuyển đổi từ máy thủy động lực kiểu tuabin sang máy thể tích động cơ khoan trục vít. Việc chế tạo động cơ khoan trục vít được tiến hành từ năm 1960. Năm 1964 ở Liên xô cũ đã bắt đầu nghiên cứu chế tạo động cơ khoan trục vít. Năm 1966 ở Mỹ chế tạo và thử nghiệm loại động cơ này sau đó 2 năm loại động cơ này được ứng dụng vào thực tế sản xuất. Từ đó loại động cơ khoan trục vít được phát triển và sử dụng rộng rãi trong giếng khoan thẳng dưng và khoan xiên. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất động cơ khoan trục vít như Anadrill, Baker Huges, Blackmax, Sperry sun, National oilwell verco….và nhiều hãng khác với nhiều chủng loại khác nhau đường kính từ 1,68 đến 11,25 inch số đầu mối ren từ 1/2 đến 9/10 góc chỉnh cong từ 00 đến 30 . Đối với xí nghiệp liên doanh Dầu khí Vietsopetro đầu những năm 1990 đã đưa vào khoan thử nghiệm loại động cơ khoan trục vít. Đến năm 1997 chính thức sử dụng động cơ khoan trục vít để khoan một số giếng khoan. Trong những năm đầu sử dụng động cơ khoan trục vít trong công tác khoan định hướng giếng khoan. Với tính năng và hiệu quả đạt được đến những năm đầu thế kỷ 20 XNLD Dầu khí Vietsopetro đã sử dụng loại động cơ này để khoan cả những giếng khoan thẳng đứng trong các địa tầng khác nhau. Hiện nay tại XNLD Dầu khí Vietsopetro đã sử dụng động cơ khoan trục vít để thay thế hoàn toàn động cơ tuabin khoan và một phần khoan rotor chủ yếu của các hãng Anadrill, Blackmax, National oilwell và đang dùng phổ biến động cơ của hãng National oilwell. 2.2. Cấu tạo động cơ trục vít. Cấu tạo của động cơ khoan trục vít gồm các bộ phận sau: Van thông Phần công tác tạo công suất Khớp nối cong Trục các đăng Hệ thống ổ đỡ Đinh tâm trên động cơ
Hình 2.1: Cấu tạo động cơ trục vít. Rotor Stator Đầu nối Trục Thân Ổ đỡ Ổ đỡ cao su Vành làm kín
 Hình 2.2 : Sơ đồ tổng thể động cơ khoan trục vít 2.2.1.Van thông ( Dump valve ).
Hình vẽ 2.3 : Van thông Là bộ phân trên cùng của động cơ được nối trực tiếp với cần khoan nằm phía trên bộ phận công tác. Cấu tạo van thông bao gồm: Ngoài cùng là thân chính của van phía trên cùng lắp với khoan cụ bởi ren cái, đầu dưới là ren đực nối với thân của động cơ. Trên thân van có 8 lỗ thoát dung dịch trên thân van được lắp các chi tiết theo trình tự từ dưới lên trên như sau: ống hãm bên dưới - lò xo nén giữa piston và ống hãm - piston. Tác dụng chính của van thông (Dump valve) là thông dung dịch khoan giữa khoảng không vành xuyến và bên trong cột cần khoan trong quá trình kéo thả. Bình thường trong lúc kéo thả bộ khoan cụ mở thông giữa giữa bên trong và bên ngoài cần, cho phép dung dịch khoan có thể ra hoặc vào trong cần một cách tự do đảm bảo cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài cần. Khi bắt đầu quá trình làm việc bơm dung dịch tới một giá trị làm việc của van (giá trị này phụ thuộc vào mỗi loại động cơ do nhà sản suất thiết lập) khi đó áp lực của dòng dung dịch cụm pistong bên trong van thông sẽ bị ép xuống và bịt kín 8 lỗ thông giữa bên trong và bên ngoài cần khoan dẫn dòng dung dịch qua động cơ khi đó động cơ bắt đầu làm việc. Khi ngừng bơm piston sẽ tự động được đẩy lên dưới lực đàn hồi của lò xo khi đó trong và ngoài cần được thông với nhau qua lỗ thoát. Chính sự thông giữa trong và ngoài cần giúp cho quá trình kéo cần không bị piston hóa. 2.2.2. Phần công tác tạo công suất (Power section)
Hình 2.4 : Phần công tác tạo công suất. Bộ phận công tác thực hiện việc chuyển hóa thủy năng của dòng dung dịch khoan thành cơ năng làm quay choòng khoan. Để tạo nên chuyển động cần có phải có một thể tích chất lưu đi qua bộ phận công tác, tốc độ quay trong động cơ trục vít tỉ lệ thuận với lưu lượng dòng dung dịch bơm xuống. Giảm áp qua bộ phận này càng lớn thì mômen tạo ra của động cơ càng lớn Phần công tác cấu tạo bởi 2 phần chính : stator và rotor.
Hình 2.5 : Mặt cắt ngang roto và stator động cơ trục vít. - Stator là phần vỏ ngoài của động cơ, mặt trong được phủ lớp cao su đặc biệt chịu được sự mài mòn cơ học, chịu được nhiệt độ cao, chịu va đập và môi trường dầu mỡ. Bề mặt cao su được đúc chia làm nhiều múi tùy theo cấu tạo của động cơ và có dạng xoắn. Stator có hình dạng xoắn vít như roto nhưng chiều ngược lại - Rotor là trục xoắn được chế tạo bằng hợp kim chịu mài mòn bề mặt ngoài được mạ crom-niken dầy 2-3mm để giảm ma sát trong khi quay và chịu sự mài mòn cơ học và ăn mòn hóa học. Dọc theo đường tâm của roto có lỗ thông suốt chạy dọc theo chiều dài của roto. Đường rỗng thông suốt có tác dụng giảm trọng lượng của rotor. Thường trong khi khoan đường này được bịt kín không cho dung dịch khoan chảy qua tránh công suất động cơ giảm sút. Trong trường hợp với mục đích tăng cường lưu lượng của dòng dung dịch khoan để làm sạch đáy giếng mà không tăng công suất của động cơ. Đường này dẫn dung dịch khoan trong trường hợp có sử dụng bộ tiết lưu còn đầu dưới nắp với trục các đăng. Rotor và stator đều có các rãnh xoắn giống nhau về chiều xoắn hình dạng xoắn nhưng có bước xoắn khác nhau theo một tỷ lệ nhất định. Rotor có ít hơn stator một đầu rãnh xoắn, chính nhờ đó tạo khoảng không dẫn hở cho dòng dung dịch đi qua bộ phận công tác làm cho động cơ hoạt động. Tùy theo mục đích sử dụng mà rotor có cấu tạo từ 1 đến 9 đầu rãnh xoắn tương ứng với stator gồm 2 đến 10 đầu rãnh xoắn. Tỉ lệ số rãnh của stator và số rãnh roto phụ thuộc vào đặc tính từng loại động cơ. Ứng với loại động cơ thì có tỉ số này khác nhau. Ví dụ : A 800 M 1-2, 4.0 stages (số rãnh rotor là 1, số rãnh stator là 2 số bước xoắn là 4) A 800 M 4-5, 5.3 stages (số rãnh rotor là 4, số rãnh stator là 5 số bước xoắn là 5.3) + Số rãnh xoắn (lobe) càng nhỏ thì tốc độ quay rotor càng lớn nhưng mômen càng nhỏ + số rãnh xoắn (lobe) càng lớn thì tốc độ quay rotor càng nhỏ nhưng mômen càng lớn. + Chiều dài trên một bước xoắn ( stages) càng lớn thì mômen càng lớn nhưng phải khống chế hợp lý vì công nghệ chế tạo và áp suất bơm cho động cơ hoạt động. 2.2.3. Khớp nối cong (Adjustable housing)

Hình 2.6 : Khớp nối cong. Nó cho phép liên kết hai phần với nhau đồng thời cũng tạo ra độ nghiêng trục tâm ảo của 2 phần này. Cũng đồng nghĩa là tạo ra được góc nghiêng cho động cơ khi khoan xiên. Cấu tạo chi tiết của cụm khớp nối cong bao gồm : - Đầu nối chuyển tiếp stator (stator adapter) là đầu nối chuyển tiếp của stator với vỏ ống lệch (offset housing) thông qua trục (spined mandrel) và vòng điều chỉnh (adjusting ring) cùng với 2 chi tiết này định vị góc nghiêng cho động cơ - Vỏ ống lệch là thân vỏ nối giữa vỏ của trục chính với cụm vỏ điều chỉnh cong (adjusting bent housing) đầu trên nối với trục then và đầu nối chuyển tiếp stator (stator adapter) định vị góc nghiêng của động cơ. Ngoài ra còn có các răng chấu ăn khớp với vòng điều chỉnh trong khi đặt góc nghiêng của động cơ. Tại đầu trên của răng chấu này có đặc điểm: bên ngoài thân vỏ có chia thang góc nghiêng theo các cấp độ khác nhau dùng để đặt góc nghiêng cho người sử dụng, thang này ứng với thang chia nằm trên mặt ngoài điều chỉnh và bề mặt được phay nghiêng so với đường tâm trục đầu nối