1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG ĐẦU QUAY DI ĐỘNG Ơ VIETSOVPETRO 1.1 Các phương pháp truyền chuyển động quay cho choòng khoan 1.1.1 Đầu quay rôto 1.1.2 Đầu quay di động top drive 1.1.3 khoan Tuabin 1.1.4 Khoan động trục vít .11 1.1.5 Động khoan điện .13 1.2 Các loại đầu quay di động sử dụng công tác khoan dầu khí đặc tính kỹ thuật .14 CHƯƠNG II: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỔ HỢP ĐẦU QUAY DI ĐỘNG PS2 500/500 18 2.1 Đặc tính kỹ thuật tổ hợp đầu quay di động PS2 500/500 18 2.2 Cấu tạo tổ hợp đầu quay di động PS2 500/500 19 2.2.1 Hộp số 20 2.2.2 Vành quay 22 2.2.3 Ống thủy lực 24 2.2.4 Cơ cấu điều khiển quang treo Elevator .25 2.2.5 Blốc cân 26 2.2.6 Xe lăn dẫn hướng 27 2.2.7 Cụm van cầu 27 2.2.8 Cụm ống rửa 29 2.2.9 Hệ thống làm mát 30 2.2.10 Các đường ống phụ trợ 31 2.2.11 Hệ thống khí nén .31 2.2.12 Hệ thống điều khiển tổ hợp đầu quay di động Topdrive PS2 500/500 32 2.3 Các chế độ làm việc Topdrive PS2 - 500/500 .35 2.3.1 Quá trình di chuyển không lắp cần khoan cũng trạng thái treo bình thường không lắp cần 35 2.3.2 Quá trình Elevator kẹp cần khoan .35 2.3.3 Quá trình tháo lắp đầu nối 35 2.3.4 Quá trình kéo tha 36 2.3.5 Khoan thuận 36 2.362 Khoan ngược (doa ngược) 37 CHƯƠNG III: CÔNG TÁC KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, CÁC DẠNG HỎNG HÓC THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 38 3.1 Kiểm tra, bao dưỡng 38 3.1.1 Bao dưỡng kiểm tra hàng ngày (hình 3.1) 39 3.1.2 Bao dưỡng kiểm tra hàng tuần (hình 3.2) 39 3.1.3 Bao dưỡng kiểm tra hàng tháng 40 3.1.4 Bao dưỡng kiểm tra hàng quý .40 3.1.5 Bao dưỡng kiểm tra sau tháng 40 3.2 Các dạng hỏng hóc thường gặp, biện pháp khắc phục .43 3.3 Qui trình công nghệ sửa chữa ngàm kẹp (grabs) 48 3.3.1 Giới thiệu ngàm kẹp đầu nối cần khoan (Grabs) 48 3.3.2 Qui trình công nghệ sửa chữa ngàm kẹp (Grabs) 52 3.4 An toàn vận hành, bao dưỡng, sửa chữa topdrive PS2-500/500 53 3.4.1 Vận hành an toàn 53 3.4.2 An toàn bao dưỡng sửa chữa 54 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐẦU QUAY DI ĐỘNG 57 4.1 Tính toán công suất khoan 57 4.1.1 Thông số giếng 127-BK15 57 4.1.2 Tính toán công suất khoan 59 4.2 Lựa chọn đầu quay .61 KẾT LUẬN 63 KIẾM NGHI 64 LỜI NÓI ĐẦU Hiện công tác thăm dò khai thác dầu khí phát triển nhanh chóng trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn kinh tế quốc dân, hàng năm nộp ngân sách Nhà nước hàng ngàn tỉ đồng, đóng góp to lớn vào tăng trưởng phát triển đất nước Khoan giếng dầu khí công việc sống ngành công nghiệp dầu khí vì giếng thì khai thác dầu khí nằm sâu lòng đất Mục tiêu quan trọng người kỹ sư dầu khí biết áp dụng kỹ thuật công nghệ để khai thác ngày hiệu qua nguồn tài nguyên thiên nhiên vô giá Để nâng cao hiệu qua công tác khoan dầu khí, việc trang bị công nghệ cũng thiết bị đại cần thiết Trong số thiết bị công nghệ áp dụng có tổ hợp đầu quay di động (Topdrive) cho kết qua kha quan Việc sử dụng tổ hợp đầu quay di động gia tăng khối lượng công việc khoan, thăm dò khai thác dầu khí, giam chi phí cho giếng khoan sớm đưa giếng khoan vào khai thác Được đồng ý thầy giáo môn Thiết bị dầu khí, em chọn đề tài: “Cấu tạo, nguyên lý hoạt động dạng hỏng hóc tổ hợp đầu quay di động top drive PS2-500/500 giàn khoan tự nâng Cửu Long ” với chuyên đề “Tính toán lựa chọn đầu quay di động.” làm đồ án tốt nghiệp cho mình Với tài liệu thu thập trình học tập, qua thực tế giàn khoan tự nâng Cửu Long, với giúp đỡ nhiệt tình thầy cô giáo môn Thiết bị dầu khí ca thầy Triệu Hùng Trường giúp em hoàn thành đồ án Do kiến thức hạn chế, thời gian tìm hiểu thực tế chưa nhiều nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Em xin chân thành cam ơn! Hà Nội, tháng năm 2014 Sinh viên Nguyễn Văn Kính CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG ĐẦU QUAY DI ĐỘNG Ơ VIETSOVPETRO 1.1 Các phương pháp truyền chuyển động quay cho choòng khoan Để truyền chuyển động cho chòong khoan, có phương pháp sau: • Đầu quay rôto; • Đầu quay di động topdrive; • Khoan tuabin; • Động khoan điện; • Động trục vít 1.1.1 Đầu quay rôto a Chức nguyên lý cấu tạo * Chức năng: - Đóng vai trò 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 choòng khoan; - Chịu tai trọng dụng cụ khoan hoặc ống chống; - Tiếp nhận phan lực từ đáy trình khoan Trong công tác khoan dầu khí tuỳ theo yêu cầu mà thiết kế chuyển động cho bàn rôto theo phương án dùng động dẫn động riêng cho rôto hoặc lấy từ tốc độ tời thông 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 ca ổ đỡ cặp bánh bôi trơn dầu; - Để truyền chuyển động quay lên cần chủ đạo thì phía lỗ rôto đặt bạc hãm định hình theo kích thước tiết diện cần chủ đạo (hình vuông hoặc hình lục giác); - Kích thước danh nghĩa đặc trưng đường kính lỗ bàn rôto công tác khoan dầu khí thường từ 400 ÷ 700 (mm); - Rôto có từ đến tốc độ truyền tốc độ quay ngược để tháo cần khoan hoặc cứu chữa cố; - Tùy theo cách bố trí cặp bánh nón ổ đỡ (có loại ổ đỡ ổ đỡ ổ đỡ phụ) mà bàn rôto phân thành loại bàn rôto có ổ đỡ bàn rôto có ổ đỡ Ổ đỡ ổ đỡ mà trình làm việc chịu tác dụng toàn trọng lượng cột cần khoan hoặc ống chống treo lực ma sát cần chủ đạo với bàn rôto Ổ đỡ phụ chịu tác dụng tai trọng từ đáy rung động cột cần khoan phan lực gây nên Hình 1.1 Cấu tạo bàn rôto Trục chủ động; Gioăng lamg kín; Bánh nón; Ổ lăn chính; Ổ lăn bánh nhỏ; Ống nót hình nón; Đầu vuôn dẫn động; Miếng chèn chính; Gioăng làm kín dung dịch khoan; 10 Ổ lăn tự lựa; 11 Các te b Ưu, nhược điểm bàn rôto * Ưu điểm: • Kết cấu đơn gian, phai bao dưỡng; • Thời gian cho việc chuẩn bị kết thúc thao tác trình kéo tha dụng cụ khoan tiếp cần nhanh gọn * Nhược điểm: • Không dùng để khoan lấy mẫu phai kéo dụng cụ khoan lên khỏi đáy tiếp cần nên dễ làm vỡ mẫu, sập thành lỗ khoan đất đá không ổn định; • Không sử dụng với tần số khoan cao; • Gây ồn trình làm việc 1.1.2 Đầu quay di động top drive a Chức top drive Đầu quay di động cấu cho phép cai thiện trình khoan giếng khoan xiên giếng nằm ngang Về nguyên lý coi cấu loại máy khoan, cho phép thực nhiều thao tác công nghệ Đầu quay di động sử dụng giới lần vào năm 1982 ngày trở nên phổ biến, việc sử dụng đầu quay di động thực tiễn cho thấy tính ưu việt chúng thi công giếng xiên giếng nằm ngang Sự cần thiết việc khai thác dầu khí với chi phí thấp đòi hỏi phai mở rộng khoan ngang Khoan ngang đòi hỏi công nghệ thi công có tính đến việc tăng rủi ro xuất kẹt cố Đầu quay di động đời góp phần giai vấn đề Công dụng đầu quay di động là: • Truyền mômen quay cho choòng khoan phá hủy đất đá; • Tháo lắp xiết chặt cần khoan, thực thao tác kéo tha b Ưu, nhược điểm topdrive * Ưu điểm: • Không phai dùng cần chủ đạo; • Thao tác lắp với khoan cụ làm việc độ cao; • Có thể tiếp cần dựng; • Làm quay khoan cụ nâng tuần hoàn dung dịch (doa ngược); • Lấy lõi khoan dài; • Có kha tác động ngẫu lực tĩnh thời gian không xác định (chỉ trường hợp đầu quay lắp động thủy lực) * Nhược điểm: • Phai lắp đặt hệ thống dẫn hướng tháp để làm mômen can; • Phai gia cố kết cấu lực xoắn phụ; • Phai tăng chiều cao tháp vì đầu quay dài đầu xoay thủy lực thông thường; • Phai có ống mềm cáp điện tháp khoan; • Tăng khối lượng đáng kể cao; • Tăng giá thành thiết bị phai bao dưỡng cẩn thận nhiều so với hệ thống bàn rô to cần chủ đạo Hình 1.2 topdrive 1.1.3 khoan Tuabin Từ đầu kỷ XX Liên Xô (nay Liên Bang Nga ) dùng động chìm để quay choòng Vào đầu năm 1924, Tuabin khoan giới đời, có tầng từ phát triển nhanh tới loại có hàng trăm tầng Vào năm 1934, Nga Mỹ chế tạo thành công tuabin nhiều tầng từ 100 đến 150 tầng, tăng công suất từ 10 – 20 lần, giam tốc độ quay không cần đến dùng hộp số Sau năm 1954, khoan tuabin chủ yếu, song song với phương pháp khoan khác, tuabin sử dụng rộng rãi a Chức nguyên lý cấu tạo tuabin khoan 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 không xâm nhập vào ổ trục Ổ tựa đặt phía để nâng toàn khối rôto Tùy theo chiều dài tuabin mà người ta lắp hoặc ổ tựa ngang Ơ 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 nhằm bao đam áp suất làm việc tuabin không bị hao hụt trình làm việc Hình 1.3 Cấu tạo tầng tua bin 1- Bao stato; 5- Đường dòng nước; 2- Bao rôto; 6- Cánh cong rôto; 3- Rãnh then; 7- Cánh cong stato; 4- Vỏ stato; 8- Bao rôto Trong số trường hợp khoan qua tầng đất dẻo, mômen quay tuabin không đủ để thực trình phá hủy, hay giếng khoan sâu, lưu lượng dung dịch nhỏ giá trị mômen công suất không đủ để đáp ứng trình khoan Để thu mômen quay công suất lớn mà không phai thay đổi đường kính tuabin, tăng số tầng chúng lên, phai chế tạo tuabin dài Khi chế tạo tua bin có độ dài lớn gây khó khăn việc nâng tha tuabin giếng khoan cũng lắp ráp, vận chuyển Để giai 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), khớp ma sát hoặc khớp nối kép (kết hợp khớp ma sát rãnh then hoa) Đặc điểm ban khoan tuabin tốc độ quay choòng thay đổi tùy theo tai trọng độ cứng đất đá khoan qua Mômen quay choòng tốc độ quay tỷ lệ nghịch với nhau, tai trọng tác dụng lên choòng lớn, tốc độ quay giam 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 1.4 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 giam dần, tốc độ quay tăng lên Mômen quay giam đến “0” tốc độ quay đạt giá trị cực đại gọi tốc độ quay không tai ( nkt ) Đối với công suất (N): Với chế độ hãm ( n = ) thì ( N = ) Khi tốc độ quay tăng lên công suất tăng lên đến giá trị cực đại (Công suất định mức) sau lại giam đến “0” chế độ không tai Sự biến thiên hiệu suất ( η ) cũng 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 không tai, mômen quay xấp xỉ 1/ mômen hãm Khác với mômen quay công suất, tổn thất áp lực tuabin không thay đổi Khi chuyển từ chế độ không tai sang chế độ hãm, tổn thất áp lực tăng lên (10 ÷ 15 %) Mọi nhận xét rút trường hợp lưu lượng dòng chay (Q) không thay đổi Quan hệ n, P, M, η N Q không đổi gọi đặc tính làm việc tuabin 10 Hình 1.5 Đường đặc tính làm việc tua bin b Ưu, nhược điểm khoan tuabin * Ưu điểm: • Không phai chi phí công suất để quay cột cần khoan; • Do công suất tuabin sinh truyền trực tiếp lên choòng nên choòng quay với vận tốc lớn, vì đạt vận tốc học khoan cao nhiều so với khoan rôto; • Cột cần khoan chịu tai hơn, mòn nên giam cố cần khoan trình làm việc; • Có thể sử dụng khoan tuabin để khoan giếng khoan xiên định hướng khoan ngang hiệu qua; • Giam tiếng ồn so với khoan rôto cai thiện điều kiện lao động * Nhược điểm: • Tuabin làm việc với số vòng quay lớn phù hợp với đa số loại choòng chóp xoay (vì choòng chóp xoay làm việc với tai trọng lớn, số vòng quay nhỏ); • Vùng làm việc ổn định số vòng quay tuabin hẹp, khỏi vùng làm tuabin ngừng hoạt động; • Cần có máy bơm công 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; 51 d) Sơ đồ hệ thống thủy lực điều khiển ngàm kẹp: (hình 3.5) Hình 3.5 Hệ thống thủy lực điều khiển ngàm kẹp 52 3.3.2 Qui trình công nghệ sửa chữa ngàm kẹp (Grabs) a) Yêu cầu: khắc phục tượng kẹt píttông xi lanh ngàm kẹp b) Qui trình tháo ngàm kẹp: Đóng van cấp khí nén cho ngàm kẹp, xa hết áp suất hệ thống; Tháo tuyô khí nén (hình 3.4), tháo tuyô cấp dầu cho xi lanh (hình 3.5); Dùng cáp treo ngàm kẹp, tháo hai vòng hãm chốt 5, tháo hai tay đỡ khỏi chốt 5, đưa ngàm kẹp đến vị trí sửa chữa; Tháo tất ca bulông 14 (20 chiếc), tháo hai nắp 4, tháo phễu dẫn hướng 12; Tháo tất ca bulông (12 chiếc), tháo rời hai xi lanh khỏi hai liên kết (hình 13); Làm vệ sinh tất ca phận tháo rời trên; Tháo bulông chìm lấy chấu kẹp khỏi ti pittông, tháo bulông chìm để tháo bao cao su 6; Tháo mặt đầu xi lanh 15 cách vặn ren ngược chiều kim đồng hồ, tháo pittông 18 khỏi xi lanh c) Qui trình sửa ngàm kẹp: Lau mặt xi lanh, dùng giấy nhám loại mịn chà tất ca vết gỉ bề mặt xi lanh; Thay tất ca gioăng 16 pittông, vòng định tâm 17 pittông; Thay gioăng tròn mặt đầu xi lanh; Tháo pittông khỏi ti pittông, thay gioăng tròn ti pittông (2 chiếc); Lắp pittông 18 vào ti pittông 19, xiết chặt đai ốc hãm chống tháo trái; Lắp pittông vào xilanh, lắp mặt đầu xilanh xiết chặt; Thay chấu kẹp (4 chiếc), tháo chốt định tâm (12 chiếc), lò xo (12 chiếc), làm lỗ, bôi mỡ lắp lò xo cũng chốt 8; Thay màng cao su 6, lắp vòng thép có bulông; Lắp hai xilanh với hai liên kết bulông 7, cần đam bao khoang cách từ ti pittông đến hai liên kết 3; 10 Thay hai nhựa đệm 13, lắp nắp phễu 12 bulông 14; 11 Lắp chấu kẹp với ti pittông bulông chìm; 12 Lắp nắp bulông 14; 13 Lắp vú bơm mỡ 11 bơm mỡ vào khe chấu kẹp liên kết 3; 53 14 Đưa ngàm kẹp lên sàn khoan lắp vào vị trí làm việc cách lắp tay đỡ với chốt 5, lắp vòng chặn vào chốt 5; 15 Lắp tuyô khí nén (hình 3.4) tuyô dầu thuỷ lực (hình 3.5); 16 Mở van cấp khí nén cho ngàm kẹp 3.4 An toàn vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa topdrive PS2-500/500 3.4.1 Vận hành an toàn Để đam bao an tòan cho người thiết bị vận hành topdriver PS2500/500 cần tuân thủ quy tắc sau: Luôn tránh xa chi tiết chuyển động; Tránh xa quang treo, êlêvator đẩy hoặc co vào; Tránh xa quang treo, êlêvator, ống thủy lực chi tiết khác vành xoay (handling ring) quay; Tránh xa topdrive nâng lên hoặc hạ xuống; Tránh xa topdrive lên hoặc trở vị trí ổn định; Tránh xa topdrive quay đầu chủ lực, đóng mở van cầu khí nén; Chắc chắn ô quay buộc vị trí an tòan; Chắc chắn chi tiết cáp, ô dẫn từ tháp khoan tới topdriver không bị vướng vào tháp khoan topdrive nâng, hạ, tránh làm đứt cáp, ô; Duy trì mô men kẹp cho tất ca mối nối: Mối nối đầu quay chủ lực với van cầu, mối nối cần khoan,tuy ô, bu lông, đai ốc chi tiết kẹp chặt khác, không để chúng bị nới lỏng ra; 10 Chắc chắn chi tiết cáp, tuyô topdrive hoặc tháp khoan không bị thủng hoặc bị mài mòn; 11 Luôn kiểm tra êlêvartơ, tin chắc khóa hãm, cửa hoàn hao; 12 Để tránh tai nạn, phai xa hết áp suất van cầu van cầu trước tháo van cầu khỏi đầu nối chuyển tiếp van cầu van cầu dưới; 13 Phai xa hết áp suất van cầu đầu chủ lực tháo van cầu ra; 14 Chắc chắn rằng, tất ca chốt cấu an toàn phai nằm vị trí, tránh rơi, gây tai nạn cho người làm việc sàn khoan; 54 15 Không chuyển đổi số mômen quay khoan cụ; 16 Không nâng topdrive lên grabs kẹp đầu nối cần khoan, làm rơi chấu xuống giếng khoan hoặc rơi xuống người làm việc sàn khoan; 17 Khóa liên động tời khoan/ grabs phai hoàn hao, không gây hậu qua nnghiêm trọng; 18 Phai xa hết áp suất bình ắc qui thủy lực grabs trước tháo chi tiết hệ thống ra; 19 Khi tháo đường dầu có áp suất cao, cần phai tháo từ từ xem áp suất sau xa thực trở kg/cm2 chưa Tránh dầu phun đường ống có áp suất dư 3.4.2 An toàn bao dưỡng sửa chữa An toàn bao dưỡng sửa chữa thiết bị khoan phụ thuộc vào tuân thủ qui trình vận hành bao dưỡng thiết bị; phụ thuộc vào việc khắc phục nhanh chóng thiếu sót hư hỏng, sửa chữa kịp thời hỏng hóc tuân thủ tất ca dẫn nhà san xuất thiết bị Tại nơi làm việc cần phai có sổ nhật ký thiết bị để theo dõi tình trạng thiết bị Sau ca làm việc sổ nhật ký thiết bị cần phai ghi chép đầy đủ tình trạng thiết bị ca cũng tình trạng Cần phai hiểu biết qui tắc bao dưỡng áp dụng vào cho thiết bị Tuân thủ lịch bao dưỡng, sửa chữa dự phòng, qui tắc kiểm tra kỹ thuật an toàn Tất ca thiếu sót phai khắc phục nhanh chóng Cần trọng đến chốt hãm chi tiết quay, lò xo, đệm, bôi trơn vòng bi Thợ nguội sửa chữa thiết bị khoan thực công việc sửa chữa khác như: làm việc với thợ hàn, dụng cụ cầm tay sử dụng nguồn điện, nguồn khí nén , làm việc thợ móc cáp để nâng hạ chi tiết máy móc Khi thực công việc cần phai tuân theo qui định kỹ thuật an toàn sau: Giữ cho nơi làm việc sẽ, gọn gàng; sắp xếp bề bộn, không gọn gàng dễ dẫn đến trường hợp tai nạn đáng tiếc; Chỉ phép làm việc với dụng cụ hoàn hao; dụng cụ cầm tay: búa tay, búa tạ, cần phai làm cán gỗ cứng Dũa tay có cán gỗ có vành khuyên thép đầu cán; 55 Bắt buộc phai đeo kính bao hộ làm việc, làm việc với đục thép, máy mài Vị trí làm việc cần phai có chắn bao vệ tránh gây nguy hiểm cho xung quanh; Không phép làm việc với máy khoan điện hoặc máy dẫn động điện mà chưa qua kiểm tra kiến thức an toàn điện, máy vành bao vệ, găng tay cao su, giầy cao su; Không sử dụng xà beng, miếng vát, xiên… bị biến dạng, hư hỏng; Khi làm việc với đèn điện xách tay, cần phai sử dụng loại đèn có điện áp ≤ 36V Còn làm việc bên máy móc thiết bị hoặc bồn, bể thì điện áp đèn ≤ 12V; Cấm sử dụng mỏ hàn, mỏ cắt mà van an toàn Không để dầu mỡ bám vào dụng cụ hàn; Khi làm việc với máy mài, không phép nhấc chắn lên; mà chắn, thiết phai có kính bao hộ, khe hở đá bệ tỳ cần phai nhỏ 3mm Nếu lớn phai chỉnh lại bệ tỳ cho thích hợp; Làm việc máy khoan với găng tay Các chi tiết nhỏ phai kẹp ê tô chuyên dùng Không phép giữ chi tiết tay; 10 Thay đổi dụng cụ, tháo hoặc lắp chi tiết vào bệ máy, chuyển đổi tốc độ máy, thay dây đai… phép thực máy dừng hẳn; 11 Để kiểm tra hoặc sửa chữa máy cần phai dừng máy lại treo biển canh báo "Máy kiểm tra, sửa chữa, cấm khởi động máy"; 12 Làm việc với thợ hàn, cần phai che chắn khu vực làm việc, cần đeo kính bao hộ với loại đặc biệt; 13 Vận chuyển chai ôxy với dụng cụ chuyên dùng: rọ, cáng Có van an toàn Không để dầu, mỡ bám vào chai ôxy; 14 Nghiêm cấm vận chuyển chai ôxy xe kéo moóc; 15 Trước sinh lửa phai xin giấy phép Tại vị trí làm việc sinh lửa cần phai chuẩn bị phương tiện dập lửa, kiểm tra nồng độ khí cháy môi trường làm việc, dọn tất ca vật liệu dễ cháy, phân công người trực thường xuyên suốt trình công việc sinh lửa; 56 16 Sau kết thúc công việc sinh lửa phai thu dọn tất ca xỉ hàn, đầu mẩu que hàn, phân công người trực thời gian sau sinh lửa đề phòng hoa hoạn 57 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐẦU QUAY DI ĐỘNG 4.1 Tính toán công suất khoan Để chọn đầu quay di động phục vụ cho công tác khoan thì công suất khoan yếu tố quan trọng lấy ví dụ cụ thể giếng khoan 127 BK-15 Ta tính toán công suất khoan chiều sâu lớn 4.1.1 Thông số giếng 127-BK15 a Profin giếng: 0 500 1000 1500 (m) 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4314 4500 5000 (m) Hình 4.1 Profin giếng khoan 127-BK15 58 b Cấu trúc giếng khoan 127-BK15: Ø711 Ø508 Ø340 Ø245 Ø194 (mm) 120 250 1142 1367 3083 3340 4314 (m) Hình 4.2 Cấu trúc giếng khoan 127-BK15 59 Loại cần khoan sử dụng cần 127 với thông số sau: Bảng 4.1 Thông số cần khoan sử dụng Đường kính Đường kính Dn (mm) Dt (mm) 127 108,62 Trọng lượng mét cần (kG) 32,6 c Thông số chế độ khoan Bảng 4.2 Bảng thông số chế độ khoan Khoang chiều sâu (m) 85 ÷ 250 250 ÷ 550 550 ÷ 814 814 ÷ 900 900 ÷ 2100 2100 ÷ 2700 2700 ÷ 3210 3210 ÷ 3300 3300 ÷ 4314 Tai trọng đáy G (tấn) ÷ 10 4÷8 3÷6 10 ÷ 14 16 ÷ 20 18 ÷ 20 18 ÷ 20 14 ÷ 18 12 ÷ 14 Lưu lượng bơm Q (l/s) 40 ÷ 50 50 ÷ 53 45 ÷ 46 44 ÷ 48 38 ÷ 40 36 ÷ 37 35 ÷ 36 14 ÷ 25 10 ÷ 16 Tốc độ quay n (v/p) 60 ÷ 80 80 ÷ 90 80 ÷ 90 60 ÷ 80 90 ÷ 120 80 ÷ 110 80 ÷ 110 70 ÷ 90 60 ÷ 70 4.1.2 Tính toán công suất khoan Công thức tính công suất khoan: N k = N bm + N kt + N c [1, tr 93] (4.1) Trong đó: Nk= Nbm + Nkt + Nc • N bm : Công suất tiêu hao mặt, vì ta sử dụng topdriver nên N bm = ; • N kt : Công suất quay cột cần không tai; • N c : Công suất tiêu hao cho choòng phá hủy đất đá Ta tính toán công suất khoan độ sâu lớn giếng tương ứng với khoang khoan cuối cùng, giá trị N kt , N c tính dựa vào thông số dụng cụ, thông số chế độ khoan cũng dung dịch khoan khoang khoan cuối * Tính toán Nkt Công thức tính công suất quay cột cần không tai: 60 N kt = C.γ D n1,7 L (kW) [1, tr 93] (4.2) Với: • C : Hệ số phụ thuộc vào độ cong giếng (tra bang); • 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 4.3 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 bang ta có: γ = 1, 06(G / cm3 ) = 1, 06(T / m3 ) ; D = 127(mm) = 0,127( m) ; n = 60 (v/p); L = 4314 m; C = 18,8.10−5 ; Thay giá trị vào (4.2) ta có: N kt = 18,8.10 −5.1,06.0,127 2.601, 7.4314 = 14,6(kW ) * Tính toán Nc Công thức tính Công suất tiêu hao cho choòng phá hủy đất đá: N c = 34, 2.10−4.k G.Dc n (kW) Với: • k : Hệ số phụ thuộc vào độ mài mòn choòng, k = 1,1 ÷ 1,5 Ta chọn k = 1, ; • G : Tai trọng đáy (kG); • Dc : Đường kính choòng khoan (m); • n : Tốc độ quay choòng (v/p) Tra bang ta có: (4.3) 61 G= 13 ; Dc = (in) = 0,1651(m) ; n = 60 (v/p); Thay vào (4.3) ta có: N c = 34,2.10 −4.1,4.14.103.0,1651.60 = 664(kW ) Vậy công suất khoan là: N K = N kt + N c = 14,6 + 664 = 678,6(kW ) = 916( HP) 4.2 Lựa chọn đầu quay Ta chọn đầu quay có công suất đáp ứng công suất khoan, số đầu quay đáp ứng công suất khoan là:  HPS-750 Với thông số kỹ thuật sau: • Động điện: GEB-20 AC; • Công 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 thông số kỹ thuật sau: • Động điện: GE 752 DC; • Công 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 thông số kỹ thuật sau: • Động điện: GEB-20A1 AC; • Công suất động cơ: 1150 (HP); • Chiều cao đầu quay: 24 (ft) = 7,32 (m); 62 • 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 thông số kỹ thuật sau: • Động điện: GE 752 DC; • Công suất động cơ: 1100 (HP); • Trọng lượng: 70500 (lb) ≈ 32 (tấn); • Chiều cao đầu quay: 49,2 (ft) ≈ 15(m); • 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 127 lắp đặt giàn nhẹ BK-15, việc thi công giếng khoan phai thực thông qua giàn tự nâng khác Hiện XNLD Vietsovpetro giàn khoan tự nâng giàn Cửu Long, giàn Tam Đao-01 Tam Đao-03 Để thi công giếng khoan ta sử dụng giàn khoan tự nâng Cửu long Do việc lựa chọn đầu quay phai dựa điều kiện công nghệ thực tế giàn Đó là:  Tháp khoan Tháp khoan sử dụng giàn tự nâng Cửu long mang nhãn hiệu National 160-FT Các thông số tháp khoan: • Chiều sâu khoan được: 6000 (m); 63 • Chiều cao tháp: 160ft= 48,768 (m); • Kích thước khung đáy: 9,2 × 9,2 (m); • Kích thước khung đỉnh: 2,4 × 2,4 (m); • Tai trọng lên móc cực đại: 450 (tấn)  Tời khoan Tời khoan sử dụng giàn tự nâng Cửu long mang nhãn hiệu National 1625-DE , thông số tời khoan sau: • Công suất lớn nhất: 1850 (HP); • Đường kính cáp: 35 (mm); • Chiều sâu khoan được: 6706 (m); • Số tốc độ tời: 4; • Kích thước tang tời: 915 (mm); • khối lượng: 40 (tấn)  Dựa vào thông số loại đầu quay cũng thông số tháp khoan tời khoan ta chọn loại đầu quay PS2-500/500 vì: • Đáp ứng công suất khoan yêu cầu; • Có công suất nâng tương thích với tháp khoan cũng tời khoan giàn; • Chiều cao đầu quay phù hợp với chiều cao tháp khoan; • Hộp số có tốc độ dễ dàng điều chỉnh chế độ khoan, tùy theo khoang khoan; • Động điện chiều hoạt động ổn định so với động pha KẾT LUẬN Sau thực đồ án qua trình nghiên cứu lý thuyết thực tập nơi san xuất, em rút kết luận sau: - Đầu quay động PS2 500/500 thiết bị khoan đại, có nhiều tính kỹ thuật tốt, vận hành khai thác đem lại hiệu qua cao công tác khoan thăm dò khoan khai thác giếng khoan dầu khí 64 - Sử dụng Đầu quay động PS2 500/500 đạt an toàn cao cho người giếng khoan, giam đáng kể sức lao động người sử dụng Thiết bị có ưu điểm thuận tiện bao dưỡng sửa chữa - Người sử dụng thiết bị phai nắm vững nguyên lý làm việc, nguyên lý cấu tạo thiết bị, tuân thủ chặt chẽ lịch kiểm tra bao dưỡng định kỳ thiết bị nhà san xuất đưa - Khi sửa chữa thiết bị chi tiết thay phai theo tiêu chuẩn nhà san xuất thiết bị, mối ghép ren phai xiết chặt với môment xoắn phù hợp, chi tiết phai có phận bao hiểm chống tự tháo rời vận hành Các thiết bị chịu áp lực phai có van an toàn khống chế áp suất, phai đam bao không áp suất trước sửa chữa - Công việc khoan dầu khí biển tiềm ẩn nhiều rủi ro phức tạp đòi hỏi người sử dụng phai tuân thủ nghiêm ngặt qui phạm an toàn chung ngành dầu khí: sử dụng thiết bị an toàn cá nhân vận hành, bao dưỡng, sửa chữa thiết bị; an toàn phòng chống cháy nổ, phòng chống dầu khí phun trào; an toàn làm việc môi trường nguy hiểm khí cháy nổ, độc hại; an toàn sử dụng thiết bị điện - Phai tuân thủ chặt chẽ công tác bao vệ môi trường biển bao vệ môi trường theo tiêu chuẩn tổ chức hàng hai Quốc tế (IMO) KIẾM NGHI - Với ưu điểm đầu quay di động ta nên đầu tư để đưa vào sử dụng nhiều hơn, vì tiềm dầu khí nước ta cao; - Đầu tư phát triển đội ngũ lao động chất lượng, đào tạo ban nước đào tạo nước phương pháp sử dụng, bao dưỡng, sửa chữa Top Drive để đam bao Top Drive vận hành chăm sóc tiêu chuẩn nhà san xuất 65 ... em chọn đề tài: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động dạng hỏng hóc tổ hợp đầu quay di động top drive PS2- 500/500 giàn khoan tự nâng Cửu Long ” với chuyên đề “Tính toán lựa chọn đầu quay di động. ” làm... CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỔ HỢP ĐẦU QUAY DI ĐỘNG PS2 500/500 2.1 Đặc tính kỹ thuật tổ hợp đầu quay di động PS2 500/500 * Đặc tính kỹ thuật tổ hợp đầu quay di động PS2 500/500:... số khoan cao; • Gây ồn trình làm việc 6 1.1.2 Đầu quay di động top drive a Chức top drive Đầu quay di động cấu cho phép cai thiện trình khoan giếng khoan xiên giếng nằm ngang Về nguyên lý