Đang tải... (xem toàn văn)
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.
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiƯp LỜI MỞ ĐẦU Trong q trình xây dựng giếng khoan cơng trình biển Xí Nghiệp Liên Doanh “Vietsovpetro”, có nhiều trang thiết bị đưa vào sử dụng để phục vụ cho công đoạn công nghệ khác Máy bơm khoan trang thiết bị quan trọng Chúng dùng để bơm dung dịch khoan xuống giếng khoan thông qua cột cần khoan, làm mát chng Ngồi ra, cịn dùng để bơm dung dịch khoan xuống đáy giếng khoan làm quay tuabin choòng khoan đồng thời tạo áp suất để đưa mùn khoan lên bề mặt gia cố thành giếng khoan Không thế, ngày nay, giếng khoan hoàn thành vào khai thác ổn định, máy bơm khoan cịn dùng để bơm ép chất lỏng vào vỉa để trì áp suất vỉa, tăng tuổi thọ khai thác cho vùng mỏ Và công việc sau tăng lên, chiếm phần lớn khoảng thời gian làm việc máy bơm khoan giàn khoan-khai thác dầu khí biển Chính vậy, máy bơm khoan tồn trì lâu dài, nhu cầu thiết yếu cơng trình biển có hoạt động khoan khai thác dầu khí Với mục đích đảm bảo an tồn sử dụng cho người thiết bị, đồng thời nâng cao khả làm việc toàn hệ thống máy bơm Qua trình học tập ghế nhà trường thời gian thực tập Xí Nghiệp Liên Doanh Vietsovpetro, đặc biệt giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Lê Đức Vinh, em 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 ” Chun đề: “Tính tốn, lựa chọn bình điều hồ cho máy bơm khoan 12– P–160 National Oil Well.” Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo Lê Đức Vinh, thầy cô giáo môn Máy-Thiết bị Dầu khí Cơng trình giúp đỡ em hoàn thành đồ án Đề tài em gồm chương sau đây: Chương 1: Khái quát tổ hợp thiết bị khoan dầu khí Chương 2: Đặc điểm chung máy bơm khoan Chương 3: Các thông số cấu tạo máy bơm khoan 12–P–160 National Oil Well SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ ¸n tèt nghiƯp Chương 4: Quy trình vận hành, bảo dưỡng, tháo lắp máy bơm 12–P– 160 National Oil Well Chương 5: Tính tốn, lựa chọn bình điều hồ cho máy bơm 12–P–160 National Oil Well Do khả hạn chế nên việc thực đề tài tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng năm 2010 Sinh viên Đinh Văn Phỳc SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ ¸n tèt nghiÖp 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 thiết bị dùng để thực quy trình cơng nghệ khoan giếng khoan dầu khí Nó bao gồm thiết bị: - Thiết bị phục vụ cho công tác nâng thả: Tời khoan, hãm tời, hệ ròng rọc, tháp - Thiết bị để quay dụng cụ khoan: bàn rô to, top driver, động đáy - Thiết bị, dụng cụ làm đáy giếng: máy bơm, bình điều hòa, hệ thống ống dẫn, hệ thống làm giếng khoan - Thiết bị 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 cấu truyền động: hộp giảm tốc, loại ly hợp, bánh đai, xích,… Dựa vào khả thực chức công nghệ cụm máy q trình thi cơng, xây dựng giếng khoan ta tiến hành thiết kế sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan hợp lý Từ sơ đồ ta chọn phương pháp xây lắp, tháo dỡ, vận chuyển thành lập sơ đồ truyền động tổ hợp thiết bị cách hiệu Dưới số thiết bị khoan phổ biến 1.1 – Tháp khoan Tháp khoan phận tổ hợp thiết bị khoan, có chức năng: - Nâng thả dụng cụ khoan, ống chống thiết bị khác; - Treo phần trọng lượng cột cần khoan giảm tải; - Dùng để dựng cột cần dựng; - Bảo vệ ngi v thit b SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Chiu cao ca thỏp phụ thuộc vào chiều sâu giếng khoan (chiều dài cần dựng) Tùy theo kết cấu tháp mà ta phân tháp làm ba loại chính: tháp chữ A, tháp chân, tháp chân a) b) Hình 1.1: Tháp khoan a Tháp chân; b Tháp chữ A 1.2 – Tời khoan Tời khoan phận cấu nâng thả tổ hợp thiết bị khoan, có chức năng: - Nâng thả dụng cụ khoan ống chống; - Điều chỉnh tải trọng đáy khoan; - Sử dụng với số mục đích kỹ thuật khác Tùy theo sức nâng, công suất trục tời, dạng động dẫn động, nguyên lý cấu tạo, mà tời chia làm nhiều loại khác Tuy nhiên, với loại tời nào, q trình tính tốn chọn tời, ta phải ý thông số như: số tốc độ, sức nâng tời, cống suất dẫn dộng tời kích thước tang tời Để từ chọn loại tời hợp lý nhằm mạng lại suất làm việc hiệu kinh tế l cao nht SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp 1.2.1 - Cu to v nguyên lý làm việc tời khoan (hình 1.2) Tời khoan gồm khung kim loại có lắp ổ bi đỡ trục tời Một tời khoan cấu tạo nhiều trục (3 đến trục) có lắp thành phần khác bánh xích, phanh hãm khí, phanh thuỷ lực, tời phụ, khớp nối vv Trong trình làm việc, tải trọng móc nâng thay đổi theo thời gian với giá trị lớn, động thiết bị chạy với cơng suất định mức với số vịng quay gần khơng đổi Vì để sử dụng động cách hợp lý tời khoan phải chế tạo có nhiều tốc độ khác nhau, để tải trọng móc nâng nhỏ vận tốc móc nâng lớn ngược lại, tức thay đổi tốc độ cáp tang tời Hình 1.2: Sơ đồ dẫn động tời 1.2.2 - Hệ thống phanh tời a) Phanh khí - Cơng dụng: Dùng để dừng hồn toàn kéo thả dụng cụ khoan hay ống chống, treo dụng cụ để thả tiến độ từ t khoan SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp - S cu tạo nguyên lý làm việc 1 Hình 1.3: Cấu tạo phanh 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 tang tời khiến tang tời đứng yên Để hỗ trợ cho lực phanh, người ta liên kết tay phanh (3) với giằng làm nhiệm vụ mở van tiết lưu (4) khí nén vào đường ống (5) tác dụng lên phía xilanh khí động (9) Pistong di chuyển xuống phía làm tăng thêm lực quay trục khuỷu (6) má phanh ép chặt vào Puly tời Khi cần giảm lực phanh ta việc để tay gạt (3) quay ngược chiều kim đồng hồ, tác dụng đẩy lò xo (8) băng phanh tách khỏi Puly tời khí nén phía xilanh (9) bị đẩy ngược trở lại qua van tiết lưu (4) b) Phanh thuỷ động (Phanh phụ) - Công dụng Bộ hãm thuỷ động lắp trục nâng để điều chỉnh tốc độ thả dụng cụ hỗ trợ cho phanh (phanh khí) SV: §inh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Do khả phanh hệ thống băng (đai hãm) động lực học không đủ phải hạ vào giếng khoan tải trọng lớn thiết khoan cần phải lắp thêm thiết bị phanh phụ Ngồi phanh thuỷ lực cịn lắp phanh điện từ Đặc điểm phanh thuỷ lực hoạt động hiệu quả, độ tin cậy cao, phải bảo dưỡng có nhược điểm hãm tốc độ thấp khó hiệu chỉnh Chính lắp thiết bị khoan có tải trọng làm việc 50 - Cấu tạo nguyên lý làm việc 10 11 Hình 1.4: Bộ hãm thủy động 1: Thành hãm 6: Cánh Roto 2: Cánh stato 7,8: Đường thoát nước 3: Roto 9: Đường cấp nước 4: Trục tời 10: Khố nước 5: Khớp nối 11: Bình chất lỏng Khi thả cột cần hay ống chống Do tải trọng cột cần ống lớn nên vận tốc thả lớn phanh thuỷ động hỗ trợ cho phanh Các cánh cong Roto (6) hướng phía ngược với cánh cong Stato(2) phải bố trí cho kéo lên cánh Roto không chịu lực cản chất lỏng mà cánh Stato hướng vào Ngược lại thả xuống cánh Roto phải chịu mômen phản chất lỏng tạo nên Tuỳ theo vận tốc thả (trọng lượng cần ống) người ta thay đổi mực chất lỏng bình (11) khố nớc (10) Trong phanh làm việc, chuyển động Roto quay s bin thnh nhit v SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp nc hãm nhanh chóng bị hâm nóng lên Nước làm nguội bình làm mát có tuần hồn kín hãm bình c) Phanh điện từ (phanh phụ) Để khắc phục hạn chế phanh thuỷ động thiết bị khoan nặng người ta sử dụng phanh điện từ Cấu tạo phanh điện từ gồm có Roto phận cố định cung cấp từ trường điều chỉnh cấu điều khiển Rôto (Gắn vào trục nâng) cắt đường sức từ trường Lực điện từ cảm ứng Roto chống lại chuyển động quay Dịng xốy (Dịng phu cơ) sinh Roto làm toả nhiệt hiệu ứng phun nhiệt lượng tản nhờ hệ thống nước tuần hoàn làm mát Giá trị mơmen phanh có quan hệ với cường độ từ trường tạo cuộn dây Vì loại phanh sử dụng linh hoạt 1.3 Hệ thống palăng 1.3.1.Chức hệ thống palăng đặc điểm chúng Hệ thống palăng biến chuyển động quay tang tời thành chuyển động tịnh tiến lên xuống móc nâng làm giảm tải cho dây cáp Tuỳ theo tải trọng nâng thả số nhánh dây cáp, hệ thống palăng phân làm nhiều cỡ Với tải trọng 50 ÷ 75 sử dụng vỡ x x Với tải trọng 100 ÷ 130 sử dụng cỡ x hay x x Trong ký hiệu trên: chữ số đầu số lăn ròng rọc động, chữ số thứ hai sau dấu (x) số lăn ròng rọc cố định Dây cáp mắc vào lăn hệ thống Rịng rọc tĩnh động theo trình tự định Một đầu cáp giữ cố định (thường chân tháp cho kíp trưởng dễ quan sát làm việc) gọi đầu cáp chết đầu mắc vào tời khoan gọi cáp tời đầu cáp 1.3.2.Các phận hệ thống palăng 1.3.2.1 Bộ ròng rọc tĩnh Gồm khung kim loại có lắp trục, trục gắn puly để luồn cáp tời qua Tồn bộ rịng rọc tĩnh lắp lên sàn cao tháp khoan Tải trọng đặt lên hệ ròng rọc cố định lên tháp khoan ln hn ti trng múc nõng SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Hình 1.5: Nguyên tắc cấu tạo ròng rọc tĩnh Khung đỡ; Trục; Ổ bị đỡ; Puli 1.3.2.2 Rịng rọc động móc nâng Ròng rọc động thờng chế tạo liền khối với móc nâng Móc nâng dùng để treo cột cần khoan, móc vào êlêvatơ kéo thả dụng cụ Ngồi móc nâng cịn có quang treo, quang treo có loại: loại đơn loại kép Quang treo khâu nối móc nâng êlêvatơ Ngồi chế tạo ròng rọc động tách rời với móc nâng (Riêng biệt) 1.3.2.3 Cáp tời Cáp khoan thờng chế tạo theo 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 đặc điểm bàn quay Roto Bàn Roto dùng để quay cột cần khoan, làm bệ tì để giữ cột cần, ống chống kéo thả làm nhiều công tác phụ khác Do vậy, cấu tạo bàn Roto phải phù hợp để vừa quay cột cần với tốc độ định bền để giữ cột cần khoan nặng Đường kính lỗ Roto phải đủ lớn để đút lọt cột ống đường kính lớn thường dùng Thân Roto tiếp nhận toàn tải trọng truyền cho móng Trong thân Roto có chứa dầu bơi trơn Đầu trục Roto lắp then với đĩa xích, với khớp trục đăng Roto quay ổ bi, hãm chặt roto then hoc bng c cu hóm SV: Đinh Văn Phúc Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Khi truyn chuyn động quay cho Roto qua tời, tốc độ Roto thay đổi hộp số tời cách thay đổi đĩa xích Để Roto làm việc độc lập với tời để điều khiển tốc độ giới hạn rộng, người ta cho Roto nhận truyền động riêng biệt Kích thước danh nghĩa đặc trưng đường kính lỗ bàn Roto đặt ống lỗ vuông để treo khoan cụ nhờ chấu chèn làm quay đầu vng dẫn khoan Kích thước lỗ là: 17“ , 20“ , 27“ , 37“ , 49“ , 1.4.1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc (hình 1.6) Truyền động từ tời khoan từ động qua hộp giảm tốc đến trục dẫn (1) Thơng qua cặp bánh nón (3) truyền chuyển động quay cho bàn Roto(7) Như biến chuyển động quay nằm ngang trục dẫn (1) thành chuyển động quay theo chiều thẳng đứng Roto (7) Cần chủ đạo có tiết diện vng phù hợp với lỗ bàn Roto (7) chuyển động quay theo thơng qua cột cần khoan quay chng đáy lỗ khoan Hình 1.6: Cấu tạo bàn roto Trục chủ động Ống lót hình nón Gioăng làm kín Đầu vng dẫn động Bánh nón Miếng chèn Ổ lăn Gioăng làm kín dung dịch khoan Ổ lăn bánh nón 10 Ổ lăn tự lựa 11 Cácte 1.4.2 Đầu quay di động (Top Driver) (hình 1.7) SV: Đinh Văn Phúc 10 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiÖp + Áp suất chất lỏng là: Pb Khi mà áp suất chất lỏng lớn áp suất khơng khí khơng khí bình bị nén lại, phần chất lỏng dư tích lũy lại bình Đồ thị lưu lượng ống đẩy biểu diễn hình Q Qtb π 2π α Hình 5.7 : Đồ thị lưu lượng đường ống đẩy 5.2.2 Ngun lý làm việc bình điều hịa hút khí Hình 5.8: Ngun lý làm việc bình điều hịa hút Xylanh; 2.Bình điều hịa hút; 3.Đường xả; 4.Đường hút Trong q trình hút, áp suất khí bình giảm, thể tích khơng khí bình tăng lên Khi piston thực q trình đẩy thể tích khơng khí bình giảm, có dịng chảy từ bể chứa đến bình điều hịa, cịn từ bình điều hịa n bm thỡ khụng cú dũng chy SV: Đinh Văn Phúc 63 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nhn xét : - Bình điều hịa đặt sát bơm có lợi - Khi lắp bình điều hịa tăng thêm chiều cao hút, giảm dao động trình hút - Nếu chiều cao hút nhỏ, khơng cần dùng bình điều hịa hút, cịn bình điều hịa đẩy dùng trường hợp 5.3 -Phân loại bình điều hịa Tùy theo tiêu chí khác mà người ta chi loại bình điều hịa - Phụ thuộc vào hướng chuyển động: + Bình điều hịa kín (chất lỏng qua bình điều hịa hướng chuyển động bị thay đổi thay đổi khoang chuyển động bên bình: tăng giảm thể tích khoang khí lỏng) + Bình điều hịa hở, hay cịn gọi bình ổn áp chảy (chất lỏng bình chuyển động theo hướng không đổi từ đầu vào đến đầu ra) - Theo cấu tạo: + Bình điều hịa dùng ống đục lỗ + Bình điều hịa dùng van định hướng + Bình điều hịa dùng van tự - Theo vị trí lắp đặt: + Bình điều hịa cửa hút + Bình điều hịa cửa đẩy 5.4 Tính tốn lựa chọn bình điều hịa cho bơm 12 – P – 160 Tính tốn bình điều hịa xác định thể tích khơng khí bình dựa giá trị lớn mức độ không ổn định áp suất Trong trình làm việc, áp suất thể tích khơng khí bình ln thay đổi Ta gọi: + Pmax, Ptb, Pmin, áp suất lớn nhất, trung bình nhỏ khơng khí bình SV: Đinh Văn Phúc 64 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tèt nghiƯp + Vmax, Vtb, Vmin tích lớn nhất, trung bình nhỏ khơng khí bình Gọi δ hệ số biểu thị mức độ không ổn định áp suất, xác định theo công thức: δ= Pmax − Pmin PTb (5.7 ) Trong đó: PTb = Pmax + Pmin (5.8 ) VTb = Tương tự: Vmax + Vmin (5 ) Ta tìm liên quan δ V Ta coi trình thay đổi áp suất bình đẳng nhiệt Theo định luật Bơilơ-mariot ta có: Pmax Vmin = Pmin Vmax = Ptb Vtb (5.10) ⇒ Pmax = Pmin Vmax Vmin (5.11) Áp suất trung bình khí bình là: PTb = Pmax + Pmin Pmin ( Vmax + Vmin ) = 2Vmin (5.12) Thay giá trị (5.11) (5.12) vào (5.7) ta δ= 2(Vmax − Vmin ) Vmax − Vmin ∆V = = Vmax + Vmin VTb VTb ⇒ VTb = ∆V δ (5.13) Ở ∆V - Chính thể tích chất lỏng tích lại bình Như mức độ khơng ổn định áp suất δ đặc trưng cho thay đổi thể tích bình Bây ta xác định ∆V : Để đơn giản ta xét cho trường hợp mỏy bm tỏc dng n xylanh SV: Đinh Văn Phúc 65 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp d ϕ1 ϕ2 a b c e π 2π Hình 5.9 Sơ đồ lưu lượng trung bình ứng với góc quay Lưu lượng trung bình ứng với góc quay ϕ1 , ϕ2 Phần diện tích bdc lưu lượng dư, phân tố thể tích chất lỏng vào bình là: d ∆V = dQ = Qtb dt dQ – Lưu lượng sau thời gian dt dQ = F.r.ω.sinφ dt mà dt =dφ/ω => dQ = F.r.sinωdω Mặt khác: Q = F.C ; C = 2.S n S n = 60 30 (C- Tốc độ chất lỏng; S - Chiều dài hành trình; n – Tốc độ quay trục khuỷu) Nên d ∆V = F r.sin ω.dω − F r.n 30 dϕ = F r (sin ϕ − 1/ π )dϕ 30 π n (5.14) Toàn lượng chất lỏng tích vào bình là: ϕ ϕ2 1 ϕ ∆V = F r ∫ sin ϕ − ÷ ϕ = F r −cosϕ − d π π ϕ1 ϕ1 Từ điều kiện dΔ=0 ta có: φ1 = 0,323 (rad) φ2 = 2,817 (rad) Thay giới hạn tích phân ta thu được: ΔV=1,1F.r = 0,55 F.S (vì S = 2r) Tương tự ta xác định được: - Với máy bơm xylanh tác dụng kép : V=0,21 F.S SV: Đinh Văn Phúc 66 (5.15) Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp - Vi mỏy bm xylanh tác dụng kép: ΔV=0,042 F.S - Với máy bơm xylanh tác dụng đơn: ΔV=0,09 F.S Nếu ta chọn δ = 0,025 (chuyển động chất lỏng bình có độ ổn đinh max) ta xác định lượng khí cần nạp vào bình cho loại bơm khác nhau: Từ Vtb = ∆V δ Vtb = xác định thể tích chứa khí bình: 0,55 F S = 22.F S 0,025 Vtb = 9.F S Vtb = - Cho máy bơm tác dụng đơn - cho máy bơm tác dụng kép 0,09 F S = 3,6.F S 0,025 - cho máy bơm tác dụng ba Vtb = 2.F S - cho máy bơm tác dụng bốn (Các giá trị cho bình điều hịa hút đẩy) - Thể tích bình điều hịa xác định theo cơng thức: Vb = 1,5Vtb = 1,5∆V δ , ( m3 ) (5.16) - Áp suất lớn bình điều hịa: Áp suất trung bình bình điều hịa xác định chất lỏng chuyển động ổn định Căn vào áp suất ta xác định kích thước chủ yếu bình điều hịa Ở thời điểm khởi động bơm, chất lỏng ống đẩy tăng vận tốc lên nhiều lần, xuất lực qn tính dẫn tới nâng cao áp suất bình điều hịa, áp suất lớn ống dẫn dài, đường kính nhỏ, suất bơm tăng nhanh ( nghĩa gia tốc lớn) P b Giả sử áp suất bình điều hịa chưa làm việc ρg = Pd z2 ρg thể tích khơng khí tương ứng bình V khởi động bơm áp suất P Pmax max bình có giá trị ρ Ký hiệu p =kp hệ số nâng áp bình điều hịa g b tính theo cơng thức: ln k p + l Q2ρ +1 = d kp Fod V0 pb SV: Đinh Văn Phúc (5.17) 67 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Trong ú: ld : chiều dài ống dẫn sau bình điều hịa, m Fod : diện tích tiết diện đẩy ρ : Khối lượng riêng chất lỏng, kg/m Q: Lưu lượng bơm, m /s V0: Thể tích khơng khí bình, m - Bình điều hịa dao động chất lỏng: Muốn chất lỏng chuyển động hoàn toàn đồng đều, kích thước bình phải lớn vơ hạn Nhưng kích thước bình điều hịa hữu hạn nên áp suất dao động xung quanh giá trị trung bình Điều dẫn đến đổi vận tốc ống dẫn đẩy làm xuất lực qn tính khơng lớn, khơng trùng với tăng áp suất bơm áp suất bình khơng thể cao q giới hạn cho phép Nhưng trùng tổng biên độ dao động đạt giá trị lớn Nguy hiểm biên độ dao động cực đại trùng Tần số dao động cột chất lỏng (số dao động 1s) là: z= pb F0 d (l nV0 ) −1 ρg Tần số dao động chất lỏng bơm: z′ = n 60 z Ký hiệu: τ = ′ tiêu chuẩn để xác định thời điểm cộng hưởng z dao động Muốn tránh cộng hưởng phải thỏa mãn điều kiện: τ < 0,7τ th (5.18) Trong đó: τth giá trị tới hạn τ (nghĩa giá trị gây cộng hưởng) Đối với bơm tác dụng đơn thì: τ th = ; với bơm tác dụng kép τ th = ; với bơm tác dụng ba τ th = ; với bơm tác dụng bốn τ th = Nếu quan hệ với (5.18) khơng thỏa mãn phải tăng kích thước bình điều hịa để giảm giá trị gây cộng hưởng Áp dụng tính bình điều hịa đẩy cho máy bơm 12 – P – 160 National Oil Well SV: Đinh Văn Phúc 68 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tèt nghiƯp Với thể tích khí làm việc: Vtb=3,6.F.S - dành cho bơm tác dụng ba; đường kính xylanh lớn sử dụng 184,2(mm) hành trình S=304,8mm, 0,1842 ⇒Vtb = 3,6.3,14. 0,3048 =0,029( m )=29(lít) ⇒ Thay vào cơng thức (5.16) ta tính thể tích bình: Vb= 1,5Vtb=1,5 29 = 43,5 (lít) Áp suất làm việc lớn bơm 5000 Psi (351,5 at) Đối chiếu với bảng ta tìm bình điều hịa thích hợp Bảng 2: Thơng số loại bình điều hịa hãng Hydril Kích thước Số hiệu Sức chứa, Áp suất Chiều Chiều cao bình Gallon (lít) làm việc Chiều (Psi) cao tổng thể rộng bình bình (inch) (inch) (inch) K10 – 275 10 (37,85) 275 23,00 23,75 31,10 K10 – 1440 10 (37,85) 1440 23,00 23,75 31,10 K10 – 3000 10 (37,85) 3000 23,00 23,75 31,10 K10 – 5000 10 (37,85) 5000 23,00 23,75 31,10 K20 – 1440 20 (75,7) 1440 25,10 26,70 34,10 K20 – 3000 20 (75,7) 3000 28,50 28,15 35,53 K20 – 5000 20 (75,7) 5000 28,50 28,15 35,53 K20 – 7000 20 (75,7) 7000 30,50 29,50 37,60 K80 – 275 80 (302,8) 275 38,29 37,31 44,69 K80 – 720 80 (302,8) 720 38,29 37,31 44,69 K80 – 1440 80 (302,8) 1440 38,29 37,31 44,69 K80 – 2000 80 (302,8) 2000 41,50 38,82 46,20 K80 – 3000 80 (302,8) 3000 41,50 38,82 46,20 K80 – 3705 80 (302,8) 3705 41,50 38,82 46,20 Khối lượng, (pound) 440 440 950 950 825 2145 2145 3150 2575 2575 2575 3150 3150 3150 Từ bảng ta thấy bình điều hịa K20 – 5000 phù hợp 5.5 Bình điều hịa K20-5000 SV: Đinh Văn Phúc 69 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tèt nghiÖp 12 16 18 10 13 14 17 19 11 15 Hình5.10: Cấu tạo bình điều hịa K20-5000 Thân bình 11.Gioăng 2.Nắp đậy 12.Van nạp 3.Nắp van 13.Đai ốc làm kín 4.Màng ngăn 14.Đai ốc 5.Mặt đế 15.Bulơng 6.Gioăng làm kín 16.Bulơng 7.Đĩa cân 17.Bulơng 8.Lõi kim loại 18.Đồng hồ đo áp suất 9.Bulông 19.Chi tiết chèn 10.Đai c lm kớn SV: Đinh Văn Phúc 70 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Bng 3: cỏc thụng s bình điều hào K20-5000 Đường kính tiêu chuẩn Khối lượng cửa vào At Inch cm Inch Cm inch Cm Pound Kg 351,5 8,50 72,4 35,72 90,7 2145 973 Áp suất làm việc Sức chứa Gall Lít psi 20 75.7 500 Đường kính Chiều cao tổng cộng 5.6 Lắp đặt bình điều hịa K20-5000 Bình điều hòa K20 – 5000 Hydril nên lắp theo phương thẳng đứng (như hình 5.11) Bình điều hịa đẩy nên lắp gần cửa xả bơm Bộ phận kết nối bình điều hịa với đường xả bơm bích đối tiếp BÝch nèi ƠNg xả ƠNg xả bƠm Hỡnh 5.11 Bình điều hịa lắp theo phương thẳng đứng 5.6.1 Lp t SV: Đinh Văn Phúc 71 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất §å ¸n tèt nghiƯp 20 21 Hình 5.12: Lắp đặt bình điều hịa 5.Mặt đế; 6.Gioăng làm kín; 20.Vít cấy; 21.Bích nối Lắp đặt vít cấy (20) vào mặt đế bình điều hịa Định vị bình điều hịa gioăng khí (6) bích nối (21) cho khoảng khơng mặt đế (5) bích nối (21) cân Lắp đai ốc (đã tra dầu) vào vít cấy (6) vặn đai ốc vòng một, bình điều hịa cố định vào vị trí Phải đảm bảo khoảng cách mặt đế bích nối Vặn bulông với mômen phù hợp (980 – 1080 N.m) 5.6.2 Nạp khí (chỉ nạp khí nitơ) Bình làm việc có với hiệu suất thiết kế hay không áp suất khí nạp định Thơng thường, áp suất nạp xác định dựa vào áp suất làm việc hệ thống Khí nạp theo bước sau: SV: Đinh Văn Phúc 72 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiÖp Tháo nắp van Trước nạp phải đảm bảo chắn rằng, đai ốc bulông, đai ốc van nạp đai ốc đồng hồ đo vặn chắn Để nạp khí, ta dùng ống nạp, đầu ống nối với bình chứa khí nitơ, cịn đầu cịn lại nối với van nạp bình điều hịa Mở van điều chỉnh bình đến đồng hồ điều chỉnh bình khí áp suất cần nạp Từ từ mở van nạp bình điều hịa Cho phép áp suất bình điều hịa tăng đến đồng hồ đo áp suất bình điều hịa áp suất yêu cầu Đóng van nạp bình vặn lại Sau đóng van điều chỉnh bình khí, rỡ bỏ ống nạp lắp nắp van lại - Trong điều kiện thông thường, áp suất nạp 50 – 70 % áp suất trung bình đường xả (khơng vượt q 5000 PSI) - Xác định chỗ rị rỉ: Bơi dung dịch dùng để phát rò rỉ lên tất điểm nối( xung quanh van, đồng hồ đo áp suất, nắp, bulông….) Quan sát cẩn thận điểm sủi bọt (nhiều khả rị rỉ khí) Nếu có vị trí rị rỉ, kiểm tra điểm nối cịn lỏng vặn lại - Kiểm tra lại áp suất bình sau hồn tất bước 90 phút 5.7 Quy trình tháo lắp bình điều hịa K20 – 5000 5.7.1 Quy trình tháo Tắt bơm xả áp suất bình điều hịa; Tháo nắp van; Mở van nạp xả tất áp suất nạp; Cảnh báo: áp suất bình phải psi trước tháo van xả, đồng hồ đo áp suất nới lỏng nắp đậy hay bulơng bích Tháo van nạp đồng hồ đo khỏi nắp bình; Nới lỏng tất đai ốc nắp đậy (khơng tháo hồn tồn) Đảm bảo nắp đậy không bị đẩy ngược lên (Để chắn áp suất xả hoàn toàn) SV: Đinh Văn Phúc 73 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Van nap Đồ án tốt nghiệp Nắp van, vòng treo Đồng hồ đo áp suất Nắp bình Túi màng ngăn Mặt đế Gioăng làm kín Thân bình Hỡnh 5.12: Bỡnh iu hũa K20 – 5000 Sau áp suất xả hồn tồn khỏi bình ta tiễn hành tháo đai ốc khỏi bulông Tháo nắp đậy Tháo ổn định màng ngăn màng ngăn Nếu cần tháo mặt đế để thay kiểm tra, ta làm theo bước sau - Lắp nắp bình nắp van sử dụng nắp van quang treo; - Tháo tất bích bulơng phần bích nối; - Tháo bình điều hịa khỏi bích nối Đặt bulơng van làm kín bên cạnh bảo vệ để sử dụng lắp lại bình; - Làm mặt đế; - Tháo vít dùng để giữ mặt đế, đặt chúng sang bên cạnh bảo vệ; - Tháo mặt đế khỏi bình, tháo gioăng làm kín, kiểm tra xem cịn dùng khơng Nếu dùng lại đặt chúng sang bên sử dụng lại lắp đặt, thay bị hỏng; - Kiểm tra mũn mt SV: Đinh Văn Phúc 74 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp 6.7.2 Quy trỡnh lắp Tất phận nắp bình, thân bình, mặt đế cần phải làm cẩn thận trước lắp lại Lắp đặt gioăng làm kín mặt đế: Đặt gioăng làm kín vào rãnh Lắp mặt đế: Chèn mặt đế vào thân bình, lắp bulong (vặn bulong mặt đế khít vào với thân bình), siết chặt bulong với momen khoảng 980 – 1080 N.m Lắp đặt túi màng ngăn - Quét lớm mỏng dầu bôi trơn thông thường lên màng ngăn để hỗ trợ trình lắp đặt - Kéo cổ túi màng ngăn đẩy túi màng ngăn vào vị trí - Cố định túi màng ngăn cổ bình Lắp đặt lắp bình - Lắp nắp bình, bulong, đai ốc Vặn đai ốc tay vài vòng đẻ cho nắp nằm vững bình - Vặn chặt đai ốc với lực mơmen phù hợp (3430 – 3570 N.m) Lắp van nạp - Vặn ngược lại đai ốc làm kín van, cho van vào lỗ (đã tiện ren trong) bình - Vặn với mơmen 27 ± N.m - Nếu mặt van chưa nằm hướng phù hợp ta làm theo bước sau: +) Tiếp tục vặn chưa tới ½ vịng tới vị trí u cầu +) Nếu ½ vịng tới vị trí u cầu, ta xốy ngược van lại tới hướng yêu cầu +) Sau van vị trí, ta siết chặt đai ốc làm kín với mơmen 27 ± N.m Lắp đặt đồng hồ đo áp suất: Ta lắp tương tự nh van np SV: Đinh Văn Phúc 75 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp KT LUN Trờn õy l nội dung đồ án hoàn chỉnh, em dựa sở số liệu chung tổ hợp máy bơm dung dịch khoan nói chung có xét đến đặc tính riêng máy bơm dung dịch 12-P-160 hãng National Oil Well Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu nguyên lý hoạt động cấu tạo thiết bị khoan nói chung máy bơm dung dịch nói riêng, đồ án giúp em kiến thức quan trọng, làm tảng cho em học hỏi thêm kiến thức bổ ích sau Vì thời gian khả có hạn nên khơng tránh khỏi sai sót Em mong dẫn thầy cô bạn bè Trước kết thúc đồ án này, lần em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy Lê Đức Vinh tồn thể thầy cô giáo môn tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án Hà Nội, Ngày tháng năm 2010 Sinh viên thc hin inh Vn Phỳc SV: Đinh Văn Phúc 76 Lớp: TB Dầu khí K50 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp TI LIU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Giáp: “Thiết bị khoan”, Trường ĐH Mỏ - Địa Chất [2] Nguyễn Thanh: “Máy thủy lực”, Trường ĐH Mỏ - Địa Chất [3] Vũ Đình Hiền, Phạm Quang Hiệu: “Cơ sở khoan”, Trường ĐH Mỏ - Địa Chất [4] Nguyễn Đức Sướng, Vũ Nam Ngạn: “Máy thủy khí”, Trường ĐH Mỏ Địa Chất [5] Igor J Karassik, Joseph P Messina, Paul Cooper, Charles C Heald: “Pump hand book, The McGraw-Hill Companies, Inc SV: Đinh Văn Phúc 77 Líp: TB DÇu khÝ – K50 ... Chng III: CÁC THÔNG SỐ VÀ CẤU TẠO CỦA MÁY BƠM KHOAN 12 – P – 160 NATIONAL OIL WELL 3.1-Đặc tính kỹ thuật máy bơm 12-P-160 National oil well Máy bơm 12-p-160 National Oil Well dẫn động hai động điện... tốt nghiƯp Chương 4: Quy trình vận hành, bảo dưỡng, tháo lắp máy bơm 12–P– 160 National Oil Well Chương 5: Tính tốn, lựa chọn bình điều hồ cho máy bơm 12–P–160 National Oil Well Do khả hạn chế... 2.3 Cấu tạo, nguyên lý làm việc máy bơm piston Bơm piston máy thủy lực, lượng học động truyền cho chất lỏng nhờ nén (gọi piston) chuyển động tịnh tiến qua lại xi lanh Ta xét cấu tạo nguyên lý làm
