Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay, công tác thăm dò và khai thác dầu khí đang được phát triển rất nhanh chóng và trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân.
Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, cơng tác thăm dị khai thác dầu khí phát triển nhanh chóng trở thành ngành cơng nghiệp mũi nhọn kinh tế quốc dân Hàng năm nộp ngân sách nhà nước hàng ngàn tỷ đồng, đóng góp nhiều vào tăng trưởng phát triển kinh tế đất nước Trong năm gần đây, nhu cầu lượng tồn giới tăng lên nhiều Dầu khí nguồn lượng quan trọng gây nên biến động mạnh mẽ giá cả, chí cịn gây nên bất ổn trị Ở Việt Nam, với phát triển mạnh mẽ kinh tế, đặc biệt từ Việt Nam nhập WTO nhu cầu lượng cần thiết giải pháp quan trọng đẩy mạnh công tác thăm dị khai thác dầu khí đáp ứng nhu cầu lượng cho đất nước xuất Để nâng cao hiệu cơng tác khoan Dầu khí việc trang bị công nghệ thiết bị đại cần thiết Trong số thiết bị công nghệ áp dụng có tổ hợp đầu quay di động cho kết khả quan Sử dụng tổ hợp đầu quay di động gia tăng khối lượng cơng việc khoan, thăm dị khai thác dầu khí, giảm chi phí cho giếng khoan, sớm đưa giếng khoan vào khai thác Được đồng ý Thầy mơn Thiết bị dầu khí cơng trình, tơi mạnh dạn thực đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động dạng hỏng hóc tổ hợp đầu quay di động top drive Varco TDS-8SA giàn khoan biển” Đồ án chia làm chương: Chương I: Tổng quan phương pháp khoan, giới thiệu tổ hợp đầu quay di động; Chương II: Giới thiệu tổ hợp đầu quay di động Varco TDS8SA; Chương III: Các dạng hỏng hóc, nguyên nhân, biện pháp khắc phục công tác kiểm tra bảo dưỡng; Chương IV: Tính tốn lựa chọn đầu quay di động Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Trong điều kiện hạn chế tài liệu, ngành dầu khí nước ta non trẻ nên tài liệu Tiếng Việt ít, nhiều thuật ngữ sử dụng đồ án chưa thật xác Bên cạnh cịn hạn chế mặt thực tiễn sản xuất, thời gian làm đồ án Mặc dù với cố gắng thân hướng dẫn tận tình thầy giáo-TS Nguyễn Văn Giáp, thầy giáo mơn bạn đồng nghiệp giúp tơi hồn thành đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo môn Thiết bị dầu khí cơng trình, đặc biệt thầy giáo TS Nguyễn Văn Giáp bạn đồng nghiệp tận tình bảo giúp đỡ tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng năm 2010 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Trọng Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN, GIỚI THIỆU VỀ TỔ HỢP ĐẦU QUAY DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu phương pháp khoan 1.1.1 Phương pháp khoan tuabin Khoan tuabin phương pháp khoan chuyển động quay choòng truyền trực tiếp từ động đặt phía chng, nét đặc trưng phương pháp khoan cột cần khoan đứng im trình khoan Khoan tuabin chia làm dạng chính, dựa vào loại động sử dụng, là: • Động điện; • Tuabin khoan; • Động trục vít 1.1.1.1 Khoan động điện Nguyên lý cấu tạo Bộ dụng cụ khoan điện chìm bao gồm động điện, trục truyền để lắp vào choòng khoan phận ngăn ngừa xâm nhập dung dịch khoan vào bên động Động điện thường động không đồng pha ngậm dầu với rôto ngắn mạch gồm nhiều đoạn, thân rôto làm sắt từ lắp trục truyền then hoa ren côn Stato động gồm nhiều ghép sắt từ phản từ, đoạn rôto stato người ta lắp ổ trục hướng tâm Trục truyền có loại là: trục ngậm dầu chạy ổ bi loại chạy ổ trượt cao su Phần động có ổ bi đỡ để tiếp nhận toàn tải trọng chiều trục trình làm việc Đầu đầu trục có lắp phớt chắn dầu Khoảng trống động lấp đầy dầu,áp suất dầu động phải lớn áp suất chất lỏng tuần hồn bên ngồi từ ÷ (at), để ngăn không cho chất lỏng lọt vào động Phần động lắp điều áp kiểu piston: Một chứa dầu máy bay dẫn vào bên phớt, lại chứa dầu biến áp liên thông với Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp phần thân động để bổ sung áp suất cho dầu động Do trình làm việc xảy rò rỉ dầu qua phớt trình động bị đốt nóng áp suất giảm nên cần phải bù thêm Quá trình truyền điện từ mặt xuống động nhờ cáp điện lắp phía cần khoan, chiều dài đoạn cáp tương ứng với chiều dài cần khoan Khi lắp cần khoan đoạn cáp điện tự động nối lại với nhờ vào đầu nối đặc biệt gắn zamốc Ưu, nhược điểm Sử dụng động điện chìm giúp ta dễ dàng điều chỉnh tốc độ mơmen khoan Ngồi ra, cần khoan đứng im q trình khoan góp phần tăng tuổi thọ cần khoan Bên cạnh ưu điểm trên, khoan động điện chìm cịn có nhược điểm sau: • Yêu cầu kỹ thuật dẫn điện xuống động phải an tồn tuyệt đối; • Tuổi thọ động không cao phải làm việc nhiệt độ áp suất tương đối lớn; • Khả bảo dưỡng phức tạp, khó khăn Chi phí cho công tác vận hành tốn Qua ưu, nhược điểm động điện chìm, thực tế ứng dụng rộng rãi mang lại hiệu kinh tế không cao Hiện nay, loại động giai đoạn thử nghiệm 1.1.1.2 Khoan tuabin khoan Nguyên lý cấu tạo Trong cánh quạt tuabin, lượng thủy lực dòng nước rửa chuyển hóa thành trục quay, làm quay choòng khoan Tuabin gồm nhiều tầng giống (có thể lên đến 200 tầng) Mỗi tầng gồm phần, phần quay nối với trục gọi rôto, phần đứng yên gắn với vỏ gọi stato Bên tuabin có ổ tựa dọc (ổ tựa chính) để giữ cho dung dịch khoan khơng xâm nhập vào ổ trục Ổ tựa đặt phía để nâng tồn khối rơto Tùy theo chiều dài tuabin mà người ta lắp ổ tựa ngang Ở phần tuabin đầu nối chuyển tiếp để nối vào đầu cột cần khoan Phía tuabin có đế tuabin, đế bịt kín phần tuabin trục tuabin nhờ đệm đặc biệt Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp nhằm bảo đảm áp suất làm việc tuabin khơng bị hao hụt q trình làm việc 1-Bao stato 2-Bao rơto 3-Rãnh then 4-Vỏ ngồi stato 5-Đường dòng nước 6-Cánh cong rơto 7-Cánh cong stato 8-Bao ngồi rơto Hình 1.1 Cấu tạo tầng tua bin Trong số trường hợp khoan qua tầng đất dẻo, mômen quay tuabin khơng đủ để thực q trình phá hủy, hay giếng khoan sâu, lưu lượng dung dịch nhỏ giá trị mơmen cơng suất khơng đủ để đáp ứng q trình khoan Để thu mômen quay công suất lớn mà khơng phải thay đổi đường kính tuabin, tăng số tầng chúng lên, phải chế tạo tuabin dài Khi chế tạo tua bin có độ dài lớn gây khó khăn việc nâng thả tuabin giếng khoan lắp ráp, vận chuyển Để giải khó khăn người ta chế tạo tuabin nối mà đoạn tuabin đơn Vỏ tuabin nối với ren, trục nối khớp nối có rãnh then (then hoa), Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp khớp ma sát khớp nối kép (kết hợp khớp ma sát rãnh then hoa) Đặc điểm khoan tuabin tốc độ quay chng ln thay đổi tùy theo tải trọng độ cứng đất đá khoan qua Mơmen quay chng tốc độ quay tỷ lệ nghịch với nhau, tải trọng tác dụng lên choòng lớn, tốc độ quay giảm Quan hệ mômen quay (M), công suất (N), hệ số hiệu dụng ( η ) tốc độ quay (n) trục tuabin thể biểu đồ sau: N=ƒ(n) Mh M=ƒ(n) η=f (n) nkt n Hình 1.2 Quan hệ thành phần khoan tua bin Khi tốc độ quay n = mômen quay đạt giá trị cực đại gọi mômen hãm ( M h ), mômen quay giảm dần, tốc độ quay tăng lên Mômen quay giảm đến “0” tốc độ quay đạt giá trị cực đại gọi tốc độ quay không tải ( nkt ) Đối với công suất (N): Với chế độ hãm ( n = ) ( N = ) Khi tốc độ quay tăng lên công suất tăng lên đến giá trị cực đại (Cơng suất định mức) sau lại giảm đến “0” chế độ không tải Sự biến thiên hiệu suất (η ) tương ứng với biến thiên N Chế độ làm việc với ηmax gọi chế độ “tối ưu” Tốc độ quay chế độ tối ưu xấp xỉ 1/ tốc độ quay khơng tải, cịn mơmen quay xấp xỉ 1/ mômen hãm Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Khác với mômen quay công suất, tổn thất áp lực tuabin không thay đổi Khi chuyển từ chế độ không tải sang chế độ hãm, tổn thất áp lực tăng lên (10 ÷ 15 %) Mọi nhận xét rút trường hợp lưu lượng dòng chảy (Q) không thay đổi Quan hệ n, P, M, η N Q không đổi gọi đặc tính làm việc tuabin Hình 1.3 Đường đặc tính làm việc tua bin Ưu, nhược điểm khoan tuabin * Ưu điểm: • Khơng phí cơng suất để quay cột cần khoan; • Do cơng suất tuabin sinh truyền trực tiếp lên chng nên chng quay với vận tốc lớn, đạt vận tốc học khoan cao nhiều so với khoan rơto; • Cột cần khoan chịu tải hơn, mịn nên giảm cố cần khoan trình làm việc; • Có thể sử dụng khoan tuabin để khoan giếng khoan xiên định hướng khoan ngang hiệu quả; • Giảm tiếng ồn so với khoan rơto cải thiện điều kiện lao động * Nhược điểm: Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp • Tuabin làm việc với số vịng quay lớn phù hợp với đa số loại chng chóp xoay (vì chng chóp xoay làm việc với tải trọng lớn, số vịng quay nhỏ); • Vùng làm việc ổn định số vòng quay tuabin hẹp, khỏi vùng làm tuabin ngừng hoạt động; • Cần có máy bơm cơng suất lớn để bơm chất lỏng xuống dẫn động tuabin, đặc biệt với giếng khoan sâu việc khó thực hiện; • Việc điều chỉnh tốc độ quay choòng khó khăn phức tạp; • Q trình bảo dưỡng tốn nhiều thời gian so với đầu quay di động bàn rơto 1.1.1.3 Khoan động trục vít PDM (Positive Displacement mud Motor) Cấu tạo nguyên lý làm việc Động PDM hoạt động dựa nguyên lý Moinơ cấu tạo thành phần sau: Hình 1.4 Cấu tạo động trục vít Van xả: có tác dụng ngăn cho động khơng bị quay q trình kéo thả đặt phần động Van có lỗ cho phép lưu thơng cột cần khoan khoảng không vành xuyến Các lỗ đóng suốt q trình khoan để dung dịch qua động Trong trình kéo thả, bơm dung dịch ngừng hoạt động áp suất giảm xuống, lỗ thoát mở làm cho cột cần khoan tháo hết dung dịch bên kéo đổ đầy hạ Khi bơm làm việc, áp suất tăng lên, lỗ đóng kín lại Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Rôto: Là trục thép có dạng múi xoắn ốc Đối với động múi xoắn mặt cắt ngang rơto hình trịn Đầu rơto để tự cịn đầu nối với khớp nối không gian Stato: Được đúc cao su dạng rãnh xoắn tương ứng với rôto (số rãnh xoắn stato nhiều so với số múi xoắn rôto) đặt vỏ động Khi rôto đặt stato, hình dạng khác chúng tạo hàng loạt khoang kín Khi dung dịch khoan bơm qua động cơ, chuyển động vào rơto stato, chuyển động làm dịch chuyển rơto làm cho rôto quay Ở động đơn múi (rơto có múi xoắn) lưu lượng dịng chảy qua động lớn tốc độ vịng quay lớn tạo mômen quay nhỏ Để tăng mơmen quay ta tăng số múi xoắn rôto (3, 5, 7, múi) tương ứng với số rãnh stato (4, 6, 8, 10), lưu lượng dịng chảy qua động nhỏ dẫn đến số vịng quay nhỏ tạo mơmen quay lớn Trong q trình làm việc múi rãnh xoắn rôto stato liên tục tiếp xúc với để tạo buồng áp suất kín, điều làm bề mặt stato mịn nhanh, stato phải chế tạo vật liệu cao su có khả chịu mài mòn, chịu nhiệt độ áp suất cao Khớp nối không gian: Do chuyển động lệch trục với stato nên đầu rôto phải nối với khớp nối không gian Khớp nối biến chuyển động lệch trục thành chuyển động đồng trục choòng Có nhiều kiểu khớp nối khơng gian sử dụng phổ biến khớp cầu Đầu khớp nối không gian nối với trục truyền Hệ thống ổ tựa: Đây phận thiết yếu động Nó định tuổi thọ động thực hai chức năng: • Truyền tải trọng dọc trục lên chng; • Duy trì vị trí đồng trục trục truyền Ưu, nhược điểm động trục vít Mơmen quay khơng phụ thuộc vào đặc điểm lưu lượng dòng dung dịch máy bơm mà cho hiệu suất cao, kiểm tra tải trọng động theo giảm áp, có kết cấu đơn giản tiết kiệm vật liệu Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Động có đặc điểm bật tương đối bền bơm chất lỏng có chứa tạp chất khơng có tính chất bơi trơn, chi tiết bị mài mịn, phân bố chất lỏng động tự động nhờ biến đổi liên tục vị trí khơng gian đường tiếp xúc động trục vít Động trục vít dùng để khoan giếng khoan xiên, ngang định hướng đặc biệt giếng khoan sâu khoan chng có đường kính bé cơng tác sửa chữa giếng 1.1.2 Phương pháp khoan xoay Khoan xoay phương pháp khoan mà chuyển động quay chng truyền từ động mặt thông qua cột cần khoan Có hai dạng sử dụng bàn rơto sử dụng đầu quay di động (top drive) 1.1.2.1 Khoan bàn rôto Chức nguyên lý cấu tạo bàn xoay rơto * Chức năng: • Đóng vai trị truyền trung gian, biến chuyển động quay trục nằm ngang thành chuyển động quay trục thẳng đứng (cột cần khoan) để truyền mômen quay từ bề mặt xuống chng khoan; • Chịu tải trọng dụng cụ khoan ống chống; • Tiếp nhận phản lực từ đáy trình khoan Trong cơng tác khoan dầu khí tuỳ theo yêu cầu mà thiết kế chuyển động cho bàn rơto theo phương án dùng động dẫn động riêng cho rơto lấy từ tốc độ tời thơng qua truyền xích hay trục đăng * Nguyên lý cấu tạo: • Bao gồm phận sau: trục dẫn, cặp bánh nón, bàn xoay hệ thống ổ đỡ Cặp bánh nón dùng để truyền chuyển động quay từ trục dẫn nằm ngang đến bàn quay Tất ổ đỡ cặp bánh bôi trơn dầu; • Để truyền chuyển động quay lên cần chủ đạo phía lỗ rơto đặt bạc hãm định hình theo kích thước tiết diện cần chủ đạo (hình vng hình lục giác); • Kích thước danh nghĩa đặc trưng đường kính lỗ bàn rơto cơng tác khoan dầu khí thường từ 400 ÷ 700 (mm); Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 10 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 1-Bôi trơn hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) 2-Hàng ngày (dầu bọc nhẹ) Hình 3.7 Bơi trơn cụm ghim chốt * Bôi trơn cụm van cầu: Bôi trơn cụm van cầu hàng tuần vú mỡ (phía khuỷu dẫn động) Có lý để bơi trơn IBOP là: • Bảo vệ vịng chắn dầu; • Bơi trơn cho ổ tựa; • Làm mùn cặn bẩn bám rãnh chứa lị xo lượn sóng Để bơi trơn cho IBOP tiến hành bước sau: • Tháo rời chốt làm kín ổ tựa phía trên; • Lắp đặt đầu bơi trơn thích hợp mở van; • Bơi trơn van với khoảng 10 hành trình đầy đủ súng bôi trơn cầm tay lượng tương đương từ máy phun dầu sử dụng khí nén Áp suất dầu bôi trơn không vượt 300 (psi), áp suất dầu bôi trơn lớn 300 (psi) làm vịng chắn dầu bị đẩy vào khe hở ổ tựa thân van; • Tháo đầu bơi trơn, lắp chốt làm kín, xiết lại cho chắn Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 55 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp * Bôi trơn cho cụm thiết bị tạo mơmen xoắn: • Sử dụng dầu bôi trơn thông thường để bôi trơn cho vú mỡ bàn kẹp (trên thân bàn kẹp, bạc ổn định, vành dẫn hướng xi lanh) bơi trơn cho chốt lề hàng ngày; • Hàng tuần sử dụng chổi quét dầu lên ống thủy lực bề mặt không sơn, tra dầu cho ổ bi tay đòn cán piston điều khiển IBOP hàng tuần 1,2,3-Bôi trơn hàng ngày (dầu bôi trơn thông thường) 4-Dùng chổi quét dầu lên bề mặt khơng sơn(hàng tuần) Hình 3.8 Bơi trơn cụm thiết bị tạo mômen xoắn Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 56 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Bôi trơn cụm ống rửa Bôi trơn cụm ống rửa hàng ngày vú mỡ thân ống rửa Trước bôi trơn phải tắt bơm, cho dừng tuần hoàn dung dịch Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 57 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG IV TÍNH TỐN LỰA CHỌN ĐẦU QUAY DI ĐỘNG 4.1 Tính tốn cơng suất khoan 4.1.1 Thơng số giếng 1003 thông số chế độ khoan 4.1.1.1 Profin giếng cấu trúc giếng khoan 1003 Profin giếng: 550 810 θ1 814 O1 3210 3081 θ2 3990 4135 O2 4680 4540 Hình 4.1 Profin giếng khoan 1003 Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 58 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Cấu trúc giếng: φ720 φ426 φ324 φ245 φ194 φ140 120 250 900 3070 3200 3300 4210 4680 Hình 4.2 Cấu trúc giếng khoan 1003 Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 59 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 4.1.1.2 Thông số chế độ khoan Bảng 4.1 Bảng thông số chế độ khoan Khoảng chiều sâu (m) 85 ÷ 250 250 ÷ 550 550 ÷ 814 814 ÷ 900 900 ÷ 2100 2100 ÷ 2700 2700 ÷ 3210 3210 ÷ 3300 3300 ÷ 4210 4210 ÷ 4490 4490 ÷ 4680 Tải trọng đáy G (tấn) ÷ 10 4÷8 3÷6 10 ÷ 14 16 ÷ 20 18 ÷ 20 18 ÷ 20 18 ÷ 20 15 ÷ 17 10 ÷ 12 13 ÷ 14 Lưu lượng bơm Q (l/s) 40 ÷ 50 50 ÷ 53 45 ÷ 46 44 ÷ 48 38 ÷ 40 36 ÷ 37 35 ÷ 36 34 ÷ 35 22 ÷ 23 14 ÷ 18 10 ÷ 16 Tốc độ quay n (v/p) 60 ÷ 80 80 ÷ 90 80 ÷ 90 60 ÷ 80 90 ÷ 120 80 ÷ 110 80 ÷ 110 80 ÷ 110 70 ÷ 90 60 ÷ 70 55 ÷ 60 4.1.2 Cấu trúc dụng cụ thông số dung dịch khoan sử dụng 4.1.2.1 Cấu trúc dụng cụ Loại cần khoan sử dụng cần 127 với thông số sau: Bảng 4.2 Thông số cần khoan sử dụng Đường kính ngồi Dn (mm) 127 Đường kính Dt (mm) 108,62 Trọng lượng mét cần (kG) 32,6 Bộ cần nặng choòng sử dụng tương ứng với khoảng khoan sau: * Khoảng khoan từ 120 ÷ 250 (m) Bảng 4.3A Thơng số cần nặng chng khoảng khoan đầu Tên thiết bị Choòng khoan 490C Cần nặng 228,6 Định tâm 393,7 Cần nặng 228,6 Cần nặng 203,2 Cần nặng 165,1 Chiều dài (m) 0,66 18,80 1,10 9,40 28,20 9,40 Trọng lượng (kG) 350 5456 374 2728 6210 1282 * Khoảng khoan từ 250 ÷ 550 (m) Bảng 4.3B Thơng số cần nặng chng khoảng khoan thứ Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 60 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Tên thiết bị Choòng 393,7 M Γ Cần nặng 228,6 Định tâm 393,7 Cần nặng 228,6 Cần nặng 203,2 Cần nặng 165,1 Đồ án tốt nghiệp Chiều dài (m) 0,52 18,80 1,10 9,40 28,20 9,40 Trọng lượng (kG) 164 5456 374 2728 6210 1282 * Khoảng khoan từ 550 ÷ 814 (m) Bảng 4.3C Thơng số cần nặng choòng khoảng khoan thứ Tên thiết bị Choòng 15 ”-3S UBHO Cần nặng không nhiễm từ 203,2 Cần nặng 203,2 Cần nặng xoắn 165,1 Chiều dài (m) 0,52 0,9 9,45 Trọng lượng (kG) 164 27 27 5946 3683 2081 * Khoảng khoan từ 814 ÷ 900 (m) Bảng 4.3D Thơng số cần nặng choòng khoảng khoan thứ Tên thiết bị Choòng 393,7 M Γ Định tâm 393,7 Cần nặng xoắn 203,2 Định tâm 393,7 UBHO Cần nặng không nhiễm từ 203,2 Cần nặng 203,2 Cần nặng xoắn 165,1 Búa thủy lực HE8 ” Cần nặng 165,1 Chiều dài (m) 0,52 1,10 5÷6 1,10 0,9 9,45 Trọng lượng (kG) 164 374 1180 374 28,20 54 7,62 27 6210 7365 1610 3683 2081 * Khoảng khoan từ 900 ÷ 3210 (m) Bảng 4.3E Thơng số cần nặng chng khoảng khoan thứ Tên thiết bị Choòng 295,3 Chiều dài (m) 0,42 Trọng lượng (kG) 94 Định tâm 295,3 1,67 353 MC 3ΓHYP37 Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 61 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Cần nặng xoắn 203,2 UBHO Cần nặng không nhiễm từ 203,2 Cần nặng xoắn 203,2 Cần nặng xoắn 165,1 Búa thủy lực HE8 ” Cần nặng 165,1 Đồ án tốt nghiệp 4,2 ÷ 4,4 0,9 9,45 2091 28,20 114 7,62 27 6210 15549 1610 3683 944 * Khoảng khoan từ 3210 ÷ 3300 (m) Bảng 4.3F Thơng số cần nặng choòng khoảng khoan thứ Tên thiết bị Choòng 11 " ATX − G3 Cần nặng xoắn 203,2 Định tâm 294 Cần nặng không nhiễm từ 203,2 Cần nặng 203,2 Cần nặng xoắn 165,1 Búa thủy lực HE8 ” Cần nặng 165,1 Chiều dài (m) 0,30 ÷ 5,5 1,67 9,45 Trọng lượng (kG) 90 1073 353 2081 28,2 114 7,62 27 6210 15549 1610 3683 * Khoảng khoan 3300 ÷ 4210 Bảng 4.3G Thơng số cần nặng chng khoảng khoan thứ Tên thiết bị Choòng " GT − G1 Cần nặng xoắn 165,1 Định tâm 214 Cần nặng không nhiễm từ 165,1 UBHO Cần nặng xoắn 165,1 Búa thủy lực HE8 ” Cần nặng 165,1 Chiều dài (m) 0,35 ÷ 5,5 1,68 9,10 Trọng lượng (kG) 40 682 259 1241 0,9 135 6,98 54 18414 839 7366 * Khoảng khoan từ 4210 ÷ 4490 (m) Bảng 4.3H Thơng số cần nặng chng khoảng khoan thứ Tên thiết bị Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng Chiều dài (m) 62 Trọng lượng (kG) Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Choòng " EHP51H Cần nặng xoắn 120,65 Định tâm 164 Cần nặng không nhiễm từ 120,65 UBHO Cần nặng xoắn 120,65 Búa thủy lực HE 4 ” Cần nặng 120,5 Đồ án tốt nghiệp 0,31 1,52 9,45 21 626 147 658 0,9 189 5,715 54 13154 476 3758 * Khoảng khoan từ 4490 ÷ 4680 (m) Bảng 4.3I Thơng số cần nặng choòng khoảng khoan thứ (khoảng khoan cuối cùng) Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) " ATJP − 55 D Choòng 0,31 21 Cần nặng xoắn 120,65 626 Định tâm 164 1,52 147 Cần nặng không nhiễm 9,45 658 từ 120,65 UBHO 0,9 Cần nặng xoắn 120,65 234 16286 HE 4 ” Búa thủy lực 5,715 476 Cần nặng 120,65 54 3758 UBHO: Universal Bottom Hole Orientation sub-Ống định hướng đáy đa 4.1.2.2 Thông số dung dịch khoan Bảng 4.4 Thông số dung dịch khoan cho khoảng khoan γ (G/cm ) Khoảng theo thân giếng (m) 85 ÷ 250 250 ÷ 909 909 ÷ 2250 2250 ÷ 3304 3304 ÷ 3694 3694 ÷ 4214 4214 ÷ 4680 1,03 1,10 1,12 1,16 1,62 1,73 1,06 4.1.3 Tính tốn cơng suất khoan N k = N bm + N kt + N c (4.1) Trong đó: Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 63 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp • N bm : Cơng suất tiêu hao mặt, ta sử dụng đầu quay di động nên N bm = ; • N kt : Cơng suất quay cột cần khơng tải; • N c : Cơng suất tiêu hao cho chng phá hủy đất đá Ta tính tốn cơng suất khoan độ sâu lớn giếng tương ứng với khoảng khoan cuối cùng, giá trị N kt , N c tính dựa vào thơng số dụng cụ, thông số chế độ khoan dung dịch khoan khoảng khoan cuối 4.1.3.1 Tính tốn N kt N kt = C.γ D n1,7 L (kW) (4.2) Với: • C : Hệ số phụ thuộc vào độ cong giếng (tra bảng); • γ : Trọng lượng riêng dung dịch khoan ( T / m3 ); • D : Đường kính cột cần khoan (m); • n : Tốc độ quay cột cần khoan (v/p); • L : Chiều dài cần khoan (m) Bảng 4.5 Bảng hệ số C phụ thuộc vào độ cong giếng khoan Góc nghiêng giếng (° ) ≤3 3÷5 6÷9 10 ÷ 16 18 ÷ 25 26 ÷ 35 Hệ số C 18,8.10 −5 (22,6 ÷ 28,8).10 −5 (30,8 ÷ 34,3).10 −5 (35,2 ÷ 40,3).10 −5 (41,5 ÷ 46,6).10 −5 (47,5 ÷ 52,2).10 −5 Tra bảng ta có: γ = 1, 06(G / cm3 ) = 1, 06(T / m3 ) ; D = 127(mm) = 0,127( m) ; n = 60(v / p ) ; L = 4680(m) ; C = 18,8.10−5 Thay giá trị vào (4.2) ta có: Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 64 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp ⇒ N kt = 18,8 ×10−5 × 1, 06 × 0,127 × 601,7 × 4680 = 15,86( kW ) 4.1.3.2 Tính tốn N c N c = 34, 2.10−4.k G.Dc n (kW) (4.3) Với: • k : Hệ số phụ thuộc vào độ mài mòn choòng, k = 1,1 ÷ 1,5 Ta chọn k = 1, ; • G : Tải trọng đáy (kG); • Dc : Đường kính chng khoan (m); • n : Tốc độ quay chng (v/p) Tra bảng ta có: G = 13(T ) = 13.103 (kG ) ; Dc = (in) = 0,1651(m) ; n = 60(v / p ) Thay vào (4.3) ta có: ⇒ N c = 34, ×10−4 ×1, ×13 ×103 × 0,1651× 60 = 616,59( kW ) Vậy công suất khoan là: N k = N kt + N c = 15,86 + 616,59 = 632, 45(kW ) = 848,13( HP) 4.2 Lựa chọn đầu quay Ta chọn đầu quay có cơng suất đáp ứng cơng suất khoan, số đầu quay đáp ứng công suất khoan là: HPS-750 Với thông số kỹ thuật sau: • Động điện: GEB-20 AC; • Cơng suất động cơ: 1150 (HP); • Chiều cao đầu quay: 23,9 (ft) = 7,28 (m); • Trọng lượng: 48500 (lb) ≈ 22 (tấn); • Hộp số: tốc độ; • Tốc độ quay lớn nhất: 280 (v/p); • Sức nâng: 500 (tấn); • Kích thước cần khoan sử dụng: ÷ (in) TDS-4 Với thơng số kỹ thuật sau: • Động điện: GE 752 DC; Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 65 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp • Cơng suất động cơ: 1100 (HP); • Chiều cao đầu quay: 20,8 (ft) = 6,34 (m); • Trọng lượng: 32280 (lb) ≈ 14,6 (tấn); • Hộp số: tốc độ; • Tốc độ quay lớn nhất: 130 (v/p); • Sức nâng: 650 (tấn); • Kích thước cần khoan sử dụng: ÷ (in) TDS-8SA Với thơng số kỹ thuật sau: • Động điện: GEB-20A1 AC; • Cơng suất động cơ: 1150 (HP); • Chiều cao đầu quay: 24 (ft) = 7,32 (m); • Trọng lượng: 38750 (lb) ≈ 17,6 (tấn); • Hộp số: tốc độ; • Tốc độ quay lớn nhất: 353 (v/p); • Sức nâng: 750 (tấn); • Kích thước cần khoan sử dụng: ÷ (in) IDS-350P Với thông số kỹ thuật sau: • Động điện: nam châm vĩnh cửu; • Công suất động cơ: 900 (HP); • Chiều cao đầu quay: 20,8 (ft) = 6,34 (m); • Trọng lượng: 29000 (lb) ≈ 13,2 (tấn); • Hộp số: tốc độ; • Tốc độ quay lớn nhất: 200 (v/p); • Sức nâng: 350 (tấn); • Kích thước cần khoan sử dụng: ÷ (in) PS2-500/500 Với thơng số kỹ thuật sau: • Động điện: GE 752 DC; • Cơng suất động cơ: 1100 (HP); • Trọng lượng: 70500 (lb) ≈ 32 (tấn); • Chiều cao đầu quay: 49,2 (ft) ≈ 15(m); Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 66 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp • Hộp số: tốc độ; • Tốc độ quay lớn nhất: 269 (v/p); • Sức nâng: 500 (tấn); • Kích thước cần khoan sử dụng: ÷ (in) Giếng khoan 1003 lắp đặt giàn nhẹ BK-10, việc thi công giếng khoan phải thực thông qua giàn tự nâng khác Hiện XNLD Vietsovpetro có giàn khoan tự nâng giàn Cửu Long giàn Tam Đảo-01 Để thi công giếng khoan ta sử dụng giàn khoan tự nâng Tam Đảo-01 Do việc lựa chọn đầu quay phải dựa điều kiện cơng nghệ thực tế giàn Đó là: Tháp khoan Các thơng số tháp khoan: • Chiều sâu khoan được: 6000 (m); • Chiều cao tháp: 44,2 (m); ã Kớch thc khung ỏy: 9,2 ì 9,2 (m); • Kích thước khung đỉnh: 2,4 × 2,4 (m); • Tải trọng lên móc cực đại: 450 (tấn) Tời khoan Tời khoan sử dụng giàn Tam Đảo-01 mang nhãn hiệu National Drecco-2000, thông số tời khoan sau: • Cơng suất lớn nhất: 2000 (HP); • Sức nâng cực đại: 450 (tấn); • Chiều sâu khoan được: 6706 (m); • Số tốc độ tời: 4; • Đường kính rãnh cáp tời: (in); ã Kớch thc tang ti: 30 ì 56 (in) Dựa vào thông số loại đầu quay thông số tháp khoan tời khoan ta chọn loại đầu quay TDS-4 vì: • Đáp ứng công suất khoan yêu cầu; • Có cơng suất nâng tương thích với tháp khoan tời khoan giàn; • Chiều cao đầu quay phù hợp với chiều cao tháp khoan; Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 67 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp • Khối lượng nói nhỏ so với loại cịn lại góp phần hạn chế khối lượng tháp khoan; • Hộp số có tốc độ dễ dàng điều chỉnh chế độ khoan, tùy theo khoảng khoan; • Động điện chiều hoạt động ổn định so với động pha KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Việc đưa đầu quay di động vào phục vụ cho cơng tác khoan thăm dị khoan khai thác dầu khí nước ta cho thấy hiệu khả quan, đầu quay di động ngày sử dụng nhiều hơn, TDS8SA loại đầu quay ưa chuộng, chứng giàn tự nâng PVD sử dụng loại đầu quay Đầu quay di động cho phép thực nhiều thao tác cơng nghệ, cho phép cải thiện q trình khoan giếng khoan ngang khoan nghiêng định hướng Việc sử dụng đầu quay di động cho thấy ưu điểm bật sau: • Khơng phải sử dụng cần chủ đạo thao tác tiếp cần nhanh chóng, dễ dàng an tồn cho kíp khoan; • Cho phép tiếp cần độ cao; • Có thể khoan với cần dựng; • Lấy mẫu khoan tốt khoan thăm dị; • Cho phép doa ngược; • Khống chế mơmen phản lực đáy Tuy nhiên bên cạnh đầu quay di động có nhược điểm như: • Tăng khối lượng tháp, tháp khoan phải có kết cấu vững chắc; • Tăng giá thành thiết bị, đặc biệt công tác kiểm tra, bảo dưỡng phức tạp nhiều so với sử dụng bàn rơto; • Do cấu tạo phức tạp nên địi hỏi người vận hành phải có kiến thức chuyên môn cao Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 68 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Kiến nghị: • Với ưu điểm đầu quay di động ta nên đầu tư để đưa vào sử dụng nhiều hơn, tiềm dầu khí nước ta cao; • Ngồi lĩnh vực dầu khí cịn sử dụng cho lĩnh vực như: khoan thăm dò khống sản, tìm kiếm nước ngầm, thăm dị lấy mẫu để nghiên cứu địa chất…; • Đầu tư phát triển đội ngũ lao động chất lượng, cho nước học để tiếp thu công nghệ họ, cần đầu tư phát triển ngành công nghiệp sửa chữa khí để chế tạo, sửa chữa, phục hồi thiết bị phục vụ cho công nghiệp dầu khí Sinh viên: Nguyễn Văn Trọng 69 Lớp: Thiết bị dầu khí K50 ... THIỆU VỀ TỔ HỢP ĐẦU QUAY DI ĐỘNG VARCO TDS-8SA 2.1 Các thông số kỹ thuật TDS-8SA Tổ hợp đầu quay TDS-8SA (Hình 2.1) có thơng số kỹ thuật sau: • Động dẫn động: GEB-20A1 AC; • Công suất động cơ:... ảnh tổ hợp đầu quay di động Phần lớn đầu quay di động dẫn động động điện chiều, có số dẫn động động xoay chiều động thủy lực Công suất dẫn động đến 800 (kW), mơmen quay 2,5 ÷ 4,5 (kN.m) Các hãng... CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN, GIỚI THIỆU VỀ TỔ HỢP ĐẦU QUAY DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu phương pháp khoan 1.1.1 Phương pháp khoan tuabin Khoan tuabin phương pháp khoan chuyển động quay
