Đọc truyện chuong 2 Thiết bị khoan và các công trình trên mặt - chuong 2 Thiết bị khoan và các công trình trên mặt

chuong 2 Thiết bị khoan và các công trình trên mặt

Trước Sau

Màu nền

Font chữ

Font size

Chiều cao dòng

Chương ii

Thiết bị khoan và các công trình trên mặt

Để tiến hành thi công một giếng khoan cần phải có một tổ hợp thiết bị và các công trình phục vụ trên mặt. Sự phân loại thiết bị khoan thường người ta căn cứ vào khả năng khoan sâu tối đa:

- Thiết bị nhẹ : 1500  2000 m

- Thiết bị trung bình : 3500 m

- Thiết bị nặng: 6000 m

- Thiết bị siêu nặng: 8000  10.000 m.

Tính năng khoan sâu của thiết bị thường được thể hiện bằng tải trọng định mức ở móc nâng (kể cả khối lượng của bộ khoan cụ và các cột ống chống).

Tương ứng với chiều sâu khoan được của từng loại thiết bị là các công suất làm việc của tời:

- Thiết bị nhẹ: 650 mã lực

- Thiết bị trung bình: 1300 mã lực

- Thiết bị nặng: 2000 mã lực

- Thiết bị siêu nặng: 3000 mã lực

Các chức năng khác (như quay, bơm) do chương trình khoan và chống ống được quy định cho giếng ở chiều sâu cho trước

2.1.Các thiết bị nâng thả

Các thiết bị phục vụ công tác nâng thả bao gồm có tháp, tời, cáp, hệ thống pa lăng v.v.....

2.1.1 Tháp khoan:

2.1.1.1.Đặc điểm chung của tháp:

- Tháp khoan được đặc trưng bởi chiều cao, sức chịu tải, kích thước sàn làm việc dưới đất và sàn làm việc trên cao. Vật liệu chế tạo tháp là thép chuyên dùng.

- Trong tháp có bố trí hệ thống palăng, chỗ dựng cần khoan và đặt một phần thiết bị khoan, thiết bị điều khiển, che chắn cho công nhân làm việc.

- Thông thường tải trọng làm việc càng lớn thì tháp có chiều cao càng tăng, cho phép kéo thả được cần dựng dài, giảm được thời gian nâng thả. Tuy vậy tháp càng cao cũng có những điều bất lợi vì cần dựng dài quá dễ bị uốn cong khi dựng thẳng đứng do trọng lượng bản thân, ren zamốc đầu cần đặt trên giá đỡ dễ bị biến dạng. Hơn thế nữa còn tăng vốn đầu tư, tăng giá thành xây lắp.

Thực tế người ta chế tạo tháp theo các chiều cao tiêu chuẩn như sau:

- Tháp cao 28 m cho các giếng sâu 1200  1300 m

- Tháp cao 41  42 cho các giếng sâu 1300  3500 m

- Tháp cao 53 m cho các giếng sâu > 3500 m.

2.1.1.2.Phân loại tháp khoan.

+ Tháp 4 chân: Tháp 4 chân gồm nhiều tầng ghép lại với nhau và có thể tháo rời ra được. Thân tháp làm bằng cần khoan hoặc thép định hình. Đai thép cũng được làm bằng cần khoan nhưng nhỏ và mỏng hơn. Các đoạn chân tháp, đai tháp, thanh giằng được nối với nhau bằng các ốp tháp bắt bu lông. Khi tháp làm việc cần thiết phải có giây chằng tháp để chống lật.

Chính vì thế hiện nay hầu như không còn được sử dụng cho thiết bị khoan ở trên đất liền mà hay được sử dụng ở các thiết bị khoan biển di động có mặt bằng lắp ráp tháp theo chiều ngang hạn chế hoặc được sử dụng ở dàn nhẹ phục vụ cho công tác khai thác và sửa chữa giếng

Ưu điểm của tháp 4 chân là rất ổn định, chắc chắn khi làm việc. Tuy nhiên cũng có những nhược điểm cơ bản là sản làm việc dưới đất chật hẹp, bị vướng. Việc dựng và hạ tháp khó khăn tốn kém và nguy hiểm vì phải lắp ráp ở trên cao.

+ Tháp chữ A:

Tháp chữ A gồm 2 cột, đầu trên được liên kết với nhau còn đầu dưới được bắt vào gối tựa kiểu bản lề. Khoảng cách giữa các gối tựa phải đảm bảo cho tháp đứng vững.

Tháp chữ A có ưu điểm nổi bật là làm việc với tải trọng lớn nhưng trọng lượng bản thân nhỏ (hiệu suất làm việc cao hơn) so với tháp 4 chân. Sàn làm việc dưới mặt đất rộng và thoáng hơn. Cho phép lắp đặt tháp theo chiều ngang rồi dựng tháp bằng cáp tời và kích thuỷ lực nên việc dựng hạ tháp nhanh, thuận tiện và dễ vận chuyển. Tuy nhiên độ ổn định của tháp chữ A nhỏ hơn tháp 4 chân. Để tăng độ ổn định cho tháp khi làm việc cần phải có ít nhất 4 dây chằng tháp. Hiện nay do tính ưu việt của tháp chữ A nên nó được sử dụng rất rộng rãi cho các thiết bị khoan, nhất là những thiết bị khoan trên đất liền.

Ngoài hai loại tháp chủ yếu trên còn có tháp dạng cột thường được lắp trên các thiết bị khoan tự hành công suất nhỏ.

+ Cách chọn tháp khoan:

Trong quá trình làm việc có 2 loại tải trọng tác dụng lên tháp: Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móc nâng của cột cần khoan, hay ống chống và tải trọng theo phương nằm ngang của cần dựng và của gió. Các tải trọng này được tính toán phải nhỏ hơn tải trọng làm việc của tháp (xem đặc tính kỹ thuật). Chính vì vậy khi chọn tháp để thi công một giếng khoan cụ thể ta phải tính được tải trọng tối đa của cột cần hay cột ống chống tác dụng lên móc nâng

Qmax = Q (1 - 1 ) . K.

Trong đó : Q - Trọng lượng của bộ khoan cụ hoặc ống chống tác dụng lên móc nâng trong điều kiện không khí.

K- hệ số kẹt mút (k = 1,3

1, - Trọng lượng riêng của dung dịch và của thép

Ngoài ra còn căn cứ vào chiều sâu giếng khoan được thi công để chọn chiều cao của tháp (liên quan đến chiều dài cần dựng), kích thước sàn làm việc trên mặt và trên cao.

2.1.2.Tời khoan.

2.1.2.1.Công dụng.

Tời khoan dùng để kéo thả cột cần khoan, ống chống tháo vặn cần, treo cột cần khi khoan. Trong một số trường hợp tới khoan còn dùng để truyền động cho Roto. Tời còn được dùng để di chuyển các vật nặng phục vụ cho công tác dựng hạ tháp và công tác phụ trợ khác.

2.1.2.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tời khoan:

Tời khoan gồm 1 khung bằng kim loại trên đó có lắp các ổ bi đỡ các trục của tời. Một tời khoan được cấu tạo bởi nhiều trục (3 đến 4 trục) và trên đó có lắp các thành phần khác nhau như các bánh răng xích, phanh hãm cơ khí, phanh thuỷ lực, tời phụ, các khớp nối. vv. ...

Trong quá trình làm việc vì tải trọng ở móc nâng thay đổi theo thời gian với một giá trị rất lớn, còn động cơ của thiết bị chạy với công suất định mức với số vòng quay gần như không đổi. Vì vậy để sử dụng động cơ một cách hợp lý tới khoan phải được chế tạo có nhiều tốc độ khác nhau. Để khi tải trọng ở móc nâng nhỏ thì vận tốc ở móc nâng lớn và ngược lại. Tức là thay đổi tốc độ cuốn cáp ở tang tời.

2.1.2.3 Hệ thống phanh của tời.

* Phanh cơ khí.

+ Công dụng: Dùng để dừng hoàn toàn khi kéo thả bộ dụng cụ khoan hay ống chống. Treo dụng cụ và để thả tiến độ từ từ trong khi khoan.

+ Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Do khả năng phanh của hệ thống băng (đai hãm) về động lực học là không đủ khi phải hạ vào giếng khoan một tải trọng rất lớn vì thế trong mọi thiết khoan cần phải lắp thêm thiết bị phanh phụ. Ngoài phanh thuỷ lực còn có thể lắp phanh điện từ. Đặc điểm của phanh thuỷ lực là hoạt động rất hiệu quả, độ tin cậy cao, ít phải bảo dưỡng nhưng có nhược điểm cơ bản là hãm được ít ở tốc độ thấp và rất khó hiệu chỉnh. Chính vì vậy nó chỉ được lắp trong các thiết bị khoan có tải trọng làm việc trên 50 tấn.

* Phanh điện từ (phanh phụ)

Để khắc phục những hạn chế của phanh thuỷ động thì ở thiết bị khoan nặng người ta sử dụng phanh điện từ. Cấu tạo của phanh điện từ gồm có 1 Roto và một bộ phận cố định cung cấp từ trường có thể điều chỉnh bằng cơ cấu điều khiển. Rôto (Gắn vào trục nâng) cắt các đường sức của từ trường. Lực điện từ cảm ứng trong Roto sẽ chống lại chuyển động quay. Dòng xoáy (Dòng phu cô) sinh ra trong Roto làm toả nhiệt do hiệu ứng phun và nhiệt lượng này được tản ra nhờ hệ thống nước tuần hoàn làm mát. Giá trị của mô men phanh có quan hệ với cường độ của từ trường được tạo ra trong các cuộn dây. Vì thế loại phanh này được sử dụng rất linh hoạt

2.1.3.Hệ thống palăng.

2.1.3.1.Chức năng của hệ thống palăng và các đặc điểm của chúng.

Hệ thống palăng biến chuyển động quay của tang tời thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của móc nâng và làm giảm tải cho dây cáp.

Tuỳ theo tải trọng nâng thả và số nhánh dây cáp, hệ thống pa lăng được phân ra làm nhiều cỡ.

Với tải trọng 50  75 tấn sử dụng vỡ 2 x 3 hoặc 3 x 4

Với tải trọng 100  130 tấn sử dụng cỡ 4 x 5 hay 5 x 6 hoặc 6 x 7 .

Trong ký hiệu trên: chữ số đầu chỉ số con lăn trên bộ ròng rọc động, chữ số thứ hai sau dấu (x) chỉ số con lăn trên bộ ròng rọc cố định.

Dây cáp được mắc vào các con lăn của hệ thống Ròng rọc tĩnh và động theo một trình tự nhất định. Một đầu cáp được giữ cố định (thường ở 1 chân của tháp sao cho kíp trưởng dễ quan sát khi làm việc) gọi là đầu cáp chết còn một đầu mắc vào tời khoan gọi là cáp tời hay là đầu cáp cuốn.

2.1.3.2.Các bộ phận chính của hệ thống palăng:

+ Bộ ròng rọc tĩnh:

Gồm một khung kim loại trên đó có lắp một trục, trên trục được gắn các puly để luồn cáp tời đi qua. Toàn bộ bộ ròng rọc tĩnh được lắp lên sàn trên cao của tháp khoan. Tải trọng đặt lên hệ ròng rọc cố định cũng như lên tháp khoan lớn hơn tải trọng ở móc nâng.

+ Ròng rọc động và móc nâng:

Ròng rọc động thường chế tạo liền khối với móc nâng. Móc nâng dùng để treo cột cần khoan, móc vào êlêvatơ khi kéo thả dụng cụ. Ngoài móc nâng ra còn có quang treo, quang treo có 2 loại: loại đơn và loại kép. Quang treo là khâu nối giữa móc nâng và êlêvatơ.

Ngoài ra cũng có thể chế tạo bộ ròng rọc động tách rời với móc nâng (Riêng biệt).

+ Cáp tời.

Cáp tời gồm 6 múi được xoắn quanh lõi (bằng sợi hữu cơ hay kim loại).

Mỗi múi lại có từ 19 đến 37 sợi thép xoắn với nhau tạo thành múi. Thông thường chiều xoắn của các sợi thép ở các múi ngược với chiều xoắn của các múi trên lõi cáp khoan. Chính điều này làm cho cáp cứng hơn nhưng cũng phần nào giúp chống xoay.

Cáp có lõi bằng vật liệu hữu cơ có khả năng tự bôi trơn cao, dễ uốn nhưng chịu tải thấp.

Cáp có lõi thép không tự bôi trơn được, khó uốn nhưng khả năng chịu tải cao.

Cáp khoan thường được chế tạo theo các kích thước quy chuẩn: 25 mm, 28 mm, 32 mm, 35 mm

* EXTpa improved Plow Steel

Tải trọng được tính theo sức bền chống đứt của cáp phải có hệ số an toàn C  3

Pcf = PđC

Trong đó Pđ - Sức kháng đứt của cáp tời

2.1.4.Tính toán động học và động lực học của tời khoan và hệ thống palăng.

2.1.4.1.Tính toán động học và động lực của tời khoan.

Tính toán động học và động lực học của tời khoan nhằm mục đích xác định: Số vòng quay ở các trục của tời, vận tốc cuốn cáp của tang tời, sức căng ở đầu dây cáp cuốn ứng với mỗi tốc độ

A) Xác định số vòng quay ở các trục của tời:

Việc xác định số vòng quay phải dựa vào sơ đồ động học của thiết bị khoan, của tời và số vòng quay của động cơ.

Nếu gọi Z1, Z3, Z5, .... là số răng ở đĩa truyền động

Và Z2, Z4, Z6, ..... là số răng ở đĩa dẫn động

Lúc đó số vòng quay ở trục tời được tính là (nt)

nt = nm . z1 . z3 . z5z2 . z4 . z6

Trong đó: nm - số vòng quay của động cơ.

B), Xác định vận tốc cuốn cáp ở tang tời (vt)

Với mỗi một tốc độ quay của tời ta có thể tính được tốc độ cuốn cáp (vt) như sau:

vt = . Dtb . nt60 m/s

Trong đó: Dtb - Đường kính trung bình của tang tời: (Dtb = Dt + 3d)

Dt - Đường kính tang tời

d - đường kính cáp tời

C) Sức căng cực đại ở đầu dây cáp cuốn được tính dựa theo công suất của động cơ. (Pc. Max)

Pc. max = 75 . Nm . tvt

Trong đó: Nm - Công suất của động cơ (mã lực)

t - Hiệu suất truyền từ động cơ đến trục tời

vt - Vận tốc cuốn cáp ở tời.

D), Vận tốc ở móc nâng (vmn)

vmn = vt2n.

Trong đó:  - Hệ số ma sát ở các con lăn của hệ palăng

Điều kiện để chọn PC là:

PC < Pc. Max

2.1.4.2.Tính toán động học đối với hệ palăng:

+ ở trạng thái nghỉ (tĩnh), sức căng ở đầu cáp tời sẽ bằng ở đầu cáp chết (Pt = pch )

Pt = Pch = QC + QM2.n.

Trong đó Pt, Pch - sức căng ở đầu cáp tời và ở đầu cáp chết

+ Sức căng thực tế ở đầu cáp củaốn trong trường hợp kéo cần với vận tốc không đổi được tính (Pt) là:

Pt = 2n( - 1)2n - 1 .(QC + QM).

+ Sức căng động ở đầu cáp tời trong trường hợp kéo cần có gia tốc ở dầu móc nâng (Pt.Đ) được tính là.

Pt.đ = Pt . ag

Trong đó: a - giá tốc sinh ra trong thời điểm đầu và cuối ở móc nâng

g- gia tốc rơi tự do.

Khi giếng khoan càng sâu, tải trọng trên móc nâng càng tăng. Động cơ chạy tời được chọn để kéo thả bộ dụng cụ khoan và trọng lượng tối đa, cho nên trong quá trình khoan động cơ sẽ không được sử dụng tốt. Công suất của động cơ chỉ được sử dụng tốt khi đạt tới chiều sâu thiết kế. Vì vậy người ta phải chọn hệ thống palăng 2 x 3 và khi lỗ khoan sâu thêm thì thay thế dần dần các hệ 3 x 4; 4 x 5; 5 x 6; v. v. ... Thế nhưng việc thay thế hệ palăng mới rất phiền toái mất nhiều thời gian và công sức, cho nên trong thực tế người ta chỉ sử dụng 1 đến 2 hệ palăng là nhiều nhất.

+ Chọn hệ palăng.

Chọn hệ palăng tất nhiên phải căn cứ vào tải trọng lớn nhất của cột ống hoặc cột cần và theo giới hạn bền của cáp.

Pcf = Pđc

ở đây: Pcf - Tải trọng cho phép tác dụng lên móc nâng

Pđ - Giới hạn bền đứt của cáp

c - Hệ số an toàn (c  3)

Ta có công thức sau:

Pđc = QC + QM2 . n Từ đó có 2 n = C (QC + QM)Pđ

Vậy số con lăn của bộ ròng rọc động (n) sẽ là :

n = C (QC + QM)2 . Pđ

+ Chiều sâu cho phép chuyển hệ palăng được xác định bằng công thức sau: (Lcf)

Lcf = Pcf (2n - 1)q . 2n ( - 1) - (lcn . qcn + qt)q m

Trong đó: Pcf - Sức căng cho phép ở đầu cáp cuốn.

q, qcn - Trọng lượng 1m cần và 1m cần nặng

lcn - Chiều dài cần nặng

qt - Trọng lượng tuabin (nếu có) + choòng khoan

2.2.Hệ thống quay.

2.2.1.Bàn quay Roto.

2.2.1.1.Chức năng và các đặc điểm của bàn quay Roto

Bản Roto được dùng để quay cột cần khoan. Làm bệ tì để giữ cột cần, ống chống khi kéo thả và làm rất nhiều các công tác phụ khác. Do vậy cấu tạo của bàn Roto phải phù hợp để vừa quay được cột cần với các tốc độ nhất định và bền chắc để có thể giữ được cột cần khoan nặng nhất. Đường kính lỗ Roto phải đủ lớn để đút lọt cột ống đường kính lớn nhất thường dùng. Thân của Roto tiếp nhận toàn bộ tải trọng và truyền cho nền móng. Trong thân Roto có chứa đầu bôi trơn.

Đầu trục Roto có thể lắp then với đĩa xích, hoặc với khớp trục các đăng. Roto quay trên các ổ bi, có thể hãm chặt roto bằng then hoặc bằng cơ cấu hãm

Khi truyền chuyển động quay cho Roto qua tời, tốc độ của Roto được thay đổi bằng hộp số tời hoặc bằng cách thay đổi đĩa xích. Để Roto làm việc độc lập với tời và để điều khiển tốc độ trong một giới hạn rộng người ta cho Roto nhận truyền động riêng biệt.

Kích thước danh nghĩa được đặc trưng bằng đường kính lỗ bàn Roto trong đó đặt ống lỗ vuông để treo bộ khoan cụ nhờ các chấu chèn và làm quay đầu vuông dẫn khi khoan. Kích thước lỗ này có thể là: 1712 " , 2012 " , 2712 " , 3712 " , 4912 " ,

2.2.1.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Hình 21:

1. Trục chủ động; 2. Gioăng làm kín; 3. Bánh răng nón; 4. ổ lăn chính; 5. ổ lăn bánh răng nhỏ; 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

Truyền động từ tời khoan hoặc từ động cơ qua hộp giảm tốc đến trục dẫn (1). Thông qua cặp bánh răng nón (3) đã truyền chuyển động quay cho bàn Roto(7). Như vậy là đã biến chuyển động quay nằm ngang của trục dẫn (1) thành chuyển động quay theo chiều thẳng đứng của Roto (7). Cần chủ đạo có tiết diện vuông phù hợp với lỗ của bàn Roto (7) cũng chuyển động quay theo và thông qua cột cần khoan quay choòng trên đáy lỗ khoan.

2.2.2.Đầu xoay thuỷ lực (đầu xanhic):

2.2.2.1 Đặc điểm đầu xoay thuỷ lực.

Là bộ phận nối giữa hệ thống palăng với cột cần khoan với mục đích quay và treo dụng cụ vào móc nâng, dẫn dung dịch khoan từ tuy ô cao áp vào bên trong cột cần. Nó được thiết kế để chịu được đồng thời cả tải trọng và tốc độ quay cực đại mà bàn Roto truyền cho cột cần khoan. Đồng thời nhờ một gioăng xoay cho phép bơm dung dịch khoan dưới áp suất nhờ ống mềm nối với ống cổ ngỗng của đầu xoay thuỷ lực.

2.2.2.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của đầu thuỷ lực.

Quang treo cố định vào móc nâng của hệ thống palăng để điều chỉnh tiến độ khoan. Thân (4) có ren trái được nối với phía trên của cần chủ đạo được quay nhờ bàn Roto. Dung dịch khoan từ tuy ô cao áp được dẫn vào ống cổ ngỗng cao áp (11) và ống (10) vào trong cần khoan.

2.2.3.Đầu quay di động (Top Driver)

Đầu quay di động có nhiệm vụ như đầu xoay thuỷ lực thông thường vừa truyền động lên trục quay. Động cơ có thể là động cơ điện 1 chiều hoặc động cơ thuỷ lực. Loại động cơ thuỷ lực ít dùng vì cần phải lắp thêm một thiết bị có công suất thuỷ lực đặc biệt nên rất phức tạp

Hình 24: Cấu tạo của đầu quay di động

2.2.3.2.Ưu điểm của đầu quay di động

+ Ưu điểm:

- Không phải dùng cần chủ đạo

- Lắp với bộ khoan cụ ở mọi độ cao

- Có thể tiếp cần dựng (cần ba)

- Có thể khoan doa ngược.

- Lấy mẫu lõi dài

+ Nhược điểm

- Phải lắp hệ thống dẫn hướng trong tháp để khử mô men cản

- Phải gia cố kết cấu do phát sinh lực xoắn phụ

- Phải tăng chiều cao của tháp vì đầu quay dài hơn đầu xoay thuỷ lực thông thường.

- Cần có ống mềm và cáp tải điện phụ trong tháp khoan

- Tăng giá thành thiết bị và tốn công chăm sóc bão dưỡng so với bàn Roto và đầu quay thuỷ lực.

2.3 Hệ thống tuần hoàn và thiết bị làm sạch dung dịch

2.3.1.Máy bơm khoan và thiết bị đường ống cao cáp

2.3.1.1.Máy bơm khoan

+ Công dụng và đặc điểm máy bơm khoan

Máy bơm khoan dùng để bơm dung dịch tuần hoàn trong quá trình khoan. Trong khoan dầu khí thường sử dụng các loại máy bơm piston, đó là máy bơm 2 xi lanh nằm ngang tác dụng kép hoặc máy bơm 3 xi lanh nằm ngang tác dụng đơn.

Yêu cầu đối với máy bơm khoan là: Bơm được dung dịch có độ nhớt cao, trọng lượng riêng lớn và chứa các pha rắn mài mòn như cát, chất làm nặng v.V.... Đồng thời có được lưu lượng và áp suất làm việc cao đảm bảo thắng được sức cản thuỷ lực khi tuần hoàn. Máy bơm bền chắc, hệ số tin tưởng cao, lắp đặt và vận hành đơn giản.

+ Sơ đồ và nguyên lý làm việc của máy bơm 2 xi lanh tác dụng kép.

Nguyên lý làm việc của máy bơm là: Chuyển động từ động cơ qua hộp giảm tốc được truyền tới bánh đà, qua cơ cấu tay quay thanh truyền 10, 9 đã biến chuyển động quay của bánh đà thành chuyển động tịnh tiến nằm ngang của piston trong xi lanh

Lưu lượng của máy bơm trong 1s được tính như sau:

Q = m (2F - f) . L . n60 . K. l/s

F - diện tích tiết diện của xi lanh

F - diện tích tiết diện của cần piston (ty bơm)

L - Bước piston

n - Số hành trình của piston

m - Số xi lanh

K - Hệ số hút đầy (Phụ thuộc vào sự hao mòn của van, piston và xi lanh)

2.3.1.2.Các thiết bị trên đường ống cao áp.

A - Bình điều hoà:

Công dụng của bình điều hoà là giảm bớt dao động áp suất nước rửa và điều hoà lưu lượng bơm trên đường ống cao cáp do bơm làm việc không đều.

Cấu tạo của nó là một bình chứa khí N2 (ngăn A) có tác dụng như lò xo để giảm bớt va đập thuỷ lực và được lắp ngay trên máy bơm.

Nếu áp suất ở B lớn hơn áp suất ở A thì dung dịch ở B sẽ ép màng chứa khí đến khi áp suất ở B cân bằng với A. Nếu như áp suất ở B nhỏ hơn A thì áp suất trong buồng khí A sẽ ép màng chứa khí trở lại vị trí cũ. Như vậy áp suất trong đường ống ra sẽ được điều tiết và lưu lượng bơm cũng được điều hoà.

B), ống cao áp: Là đoạn dẫn dung dịch từ bình điều hoà đến ống đứng (chỗ chân tháp khoan). ống cao áp làm bằng cần khoan và 2 đầu có mặt bích để bắt vào bình điều hoà và ống đứng. Đường kính ống cao áp bằng đường kính ống xả của máy bơm.

C), ống thẳng đứng: Được đặt trong tháp khoan (theo cột tháp) để dẫn dung dịch từ ống cao áp vào tuy ô cao áp (ống mềm).

D), Khoá nước: Dùng để điều chỉnh lưu lượng dung dịch đi vào lỗ khoan, đảm bảo chế độ không tải khi khởi động bơm khoan. Khi mới khởi động phải mở khoá nước để xả dung dịch vào bể chứa sau đó dần dần để cho dung dịch đi vào lỗ khoan và áp suất cũng tăng dần lên theo lưu lượng và áp suất làm việc. Đường kính lỗ khoá nước bằng đường kính ống cao áp.

E), Tuy ô cao áp: Được nối giữa ống đứng và cổ ngỗng của đầu xoay thuỷ lực hoặc đầu xoay di động. Tuy ô được cấu tạo bởi nhiều lớp cao su lưới thép chịu áp suất cao nhưng mềm dễ uốn, có đường kính bằng đường kính của các ống cao áp, ống đứng.

2.3.2.Các thiết bị điều chế và làm sạch dung dịch

2.3.2.1.Các thiết bị điều chế và gia công hoá học dung dịch:

Để chế tạo dung dịch sét, tuỳ theo nguyên liệu sét ban đầu mà có thể dùng một trong hai loại là: thùng trộn (từ sét nguyên khai) và phễu trộn (từ sét bột).

+ Thùng trộn: Thường có thể tích từ 4.000  12. 000 l. Bên trong lắp từ 1 đến 2 trục và trên đó được gắn các cánh, quay được nhờ động cơ điện. Nguyên liệu sét, nước được đưa vào thùng trộn qua cửa ở phía trên.

+ Phễu trộn:

Để điều chế dung dịch sét người ta cấp liên tục sét bột vào, phễu (1) đồng thời bơm nước vào ống dẫn (2) qua vòi phun (3) ở buồng trộn (4) nước sẽ trộn với sét bột để tạo thành hệ thống sét nước và đi ra ống (5). Người ta cũng dùng phễu trộn này để gia công hoá học dung dịch khoan

2.3.2.2. Các thiết bị làm sạch dung dịch

A.Sàng Rung:

Nguyên lý làm việc của sàng: Động cơ điện (8); truyền chuyển động cho trục lệch tâm (3) làm cho sàng rung (4) rung với tần số 1750  2000 lần/phút, biên độ dao động từ 1,5  4,5 mm. Khi dung dịch qua sàng rung mùn khoan được tách ra khỏi dung dịch và được chuyển động về phía hố chứa mùn (6). Còn dung dịch được chảy vào bể chứa dung dịch sạch (7). Sàng được đặt nghiêng một góc 13  150 . Có các loại sàng 3 x2; 6 x 5; 7 x 8; 10 x 8 mắt/ cm2. Lưu lượng dung dịch cần làm sạch Q > 35 l/s người ta phải cho 2 sàng cùng làm việc.

B.Máy xoáy lốc thuỷ lực ( máy lọc cát)

- Nguyên lý làm việc: Hình 30

Dung dịch từ lỗ khoan chảy ra được bơm vào ống (1) gắn tiếp tuyến với thành máy xoáy lốc thuỷ lực. Do tác dụng của lực ly tâm, các phần tử nặng hơn (pha rắn như các hạt cát có kích thước  74 ) sẽ văng ra xa tâm đập vào thành bình dịch chuyển xuống phía dưới qua lỗ thoát (3). Dung dịch nhẹ sẽ chảy xoáy ngược trở lên qua lỗ thoát (2). Máy xoáy lốc thuỷ lực có áp suất làm việc từ 25 KG/cm2 (0,2  0,5 MN/m2). Trên thực tế được bố trí thành từng cụm, mỗi cụm gồm có từ 3 - 4 máy.

C.Các thiết bị làm sạch dung dịch khác:

Để làm sạch dung dịch một cách triệt để (tách hạt mùn có kích thước nhỏ hơn 74 trong điều kiện dung dịch có độ nhớt cao) người ta phải sử dụng các thiết bị khác nhau như: Máy lắng bùn. Máy lắng bùn làm việc theo nguyên lý là: hướng dòng dung dịch nặng chảy từ miệng rơi xuống lưới rung (có từ 100 đến 325 mắt/cm2).

Máy li tâm: Đó là một hộp nằm ngang có bố trí một trục quay 1500 đến 3000 v/ph và một vít tải quay với vận tốc nhỏ hơn chút ít. Thiết bị này cho phép xử lý một phần lưu lượng trở về.

D. Thiết bị tách khí.

- Mục đích để tách khí bị xâm nhiễm trong quá trình tuần hoàn ra khỏi dung dịch

- Mô tả thiết bị

- Nguyên lý làm việc

Động cơ điện (2) truyền chuyển động quay cho bơm cánh quạt (1) Khi được bơm vào bình tách khí (3), dung dịch đập vào đĩa chắn (4) và toả ra thành bình 1 lớp mỏng và chảy theo chế độ chảy rối. Bọt khí tách ra khỏi dung dịch và bay ra ngoài khí quyển. Dung dịch sạch chảy vào bể chứa bên cạnh.

E. Máng lắng mùn khoan:

Dùng để lắng đọng và tách mùn khoan sau khi đi qua sàng rung. Thông thường máng lắng được làm bằng tôn theo tiết diện hình thang hoặc chữ nhật rông từ 0,6  0,8 m cao từ 0,3  0,4 m dài 30  50m và nghiêng từ 1  2,5%. Để dung dịch chảy trong máng có vận tốc 10  15 cm/s. Cứ cách độ 22,5 m lại đặt một tấm ngăn trên suốt chiều dài máng để phá vỡ cấu trúc của dung dịch, tạo điều kiện cho mùn khoan lắng đọng tốt hơn. Máng được bố trí gấp khúcvừa để giảm diện tích lắp đặt và ở mỗi chỗ gấp khúc lại bố trí một hố lắng để tạo điều kiện cho mùn khoan lắng đọng triệt để trước khi chảy vào bể chứa.

2.4.Thiết bị động lực dùng cho công tác khoan.

Thiết bị động lực là toàn bộ hệ thống để biến điện năng hoặc năng lượng của nhiên liệu thành cơ năng và hệ thống điều khiển cơ năng. Công suất của thiết bị động lực chủ yếu dùng để quay cột cần khi khoan, dùng cho máy bơm để thực hiện công việc tuần hoàn nước rửa, dùng cho công việc nâng thả cột cần khoan, ống chống. Ngoài ra còn được sử dụng đối với những công tác phụ khác. Tháp sáng, gia công cơ khí sửa chữa, các công tác điều khiển v.v. ....

Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị động lực là phải có đường "đặc tính mềm" Nghĩa là có khả năng tự động hoặc có điều khiển thích ứng một cách nhanh chóng với sự thay đổi của phụ tải, bảo đảm sử dụng công suất động cơ một cách tốt nhất.

"Ô Đặc tính mềm" được đặc trưng bởi hệ số chịu tải k và khoảng điều chỉnh tốc độ R. Hệ số k còn thể hiện ở khả năng quá tải,

k = MmaxMđ.Km

Mmax - Mô men quay lớn nhất củ động cơ làm việc ở chế độ ổn định

Mđ.M - Mô men quay định mức.

Khả năng điều chỉnh tốc độ R = nmaxnmin

Nmax - Số vòng quay lớn nhất.

Nmin - Số vòng quay nhỏ nhất

Động cơ điện 1 chiều và động cơ đốt trong có bộ truyền thuỷ lực sẽ có được "đặc tính mềm cao" . Nghĩa là có hệ số chịu tải và khoảng điều chỉnh tốc độ tốt.

Ngoài đặc tính cơ bản trên, yêu cầu động cơ chạy tời và Roto phải có là:

- Mômen khởi động cao (để thắng quán tính của cột cần khoan và lực ma sát với thành lỗ khoan).

- Khởi động êm: Vì nếu gia tốc lớn thì ứng suất động trong cột cần sẽ lớn và như thế có thể gây ra sự cố

- Có thể đảo chiều quay dễ dàng.

- Khả năng quá tải cao.

Yêu cầu chung: Động cơ phải có cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, có thể dừng lại ngay khi cần thiết, an toàn cháy nổ... và kinh tế.

Động cơ cho máy bơm: Không cần đảo chiều quay, không cần mô men khởi động lớn, còn các yếu tố khác cũng giống như động cơ chạy tời và Roto.

Sau đây là tóm tắt bảng phân bố thiết bị động lực trang bị trong một thiết bị khoan hoạt động

Hiện nay trong trang bị thiết bị động lực hiện đại có hai loại chủ yếu là: Động cơ đốt trong (diezel) và động cơ điện. Mỗi loại đều có ưu và nhược điểm nhất định.

+ Động cơ Diezel có ưu điểm là hoạt động độc lập, xa nguồn điện lưới quốc gia, tiêu hao nhiên liệu thấp. Song nhược điểm cơ bản là: Không đảo được chiều quay (phải lắp thêm bộ phận đảo chiều), không cho phép quá tải trên 20%, cần công nhân vận hành tay nghề cao, gây ồn và ô nhiễm môi trường.

+ Thiết bị động lực dùng điện xoay chiều (động cơ điện xoay chiều) có ưu điểm cơ bản là lắp đặt và vận hành đơn giản chắc chắn và kinh tế. Thích hợp cho vùng khoan khai thác tập trung có mạng lưới điện quốc gia chạy qua. Hệ số quá tải cao trên 20%. Thế nhưng lại không thể trang bị ở những nơi không có điện lưới chạy qua. Để khắc phục những hạn chế đó hiện nay người ta sử dụng tổ hợp: Diezel - điện một chiều. Tức là dùng động cơ Diezel chạy máy phát điện một chiều sẽ khắc phục được những hạn chế và phát huy được ưu thế của mỗi một loại trang bị động lực đã nêu trên.

2.5 các hệ thống thiết bị và dụng cụ công nghiệp trên sàn khoan

2.5.1. Hệ thống nén khí:

Hệ thống nén khí dùng để củang cấp khí nén cho mọi hoạt động của dàn khoan, cụ thể là tời khoan, bàn quay Roto và các máy bơm dung dịch thông qua bảng điều khiển và các côn hơi, côn cơ học...

Hệ thống nén khí thực hiện một số chức năng như sau:

- Khởi động và điều khiển tốc độ cho động cơ Diezel.

- Phát động các động cơ bằng khí như máy tháo vặn cần

- Vận chuyển xi măng khô và sét bột trong bình chứa

- Củang cấp khí nén cho dụng cụ phun sơn, các thiết bị đo...

2.5.2. Hệ thống điều khiển đối áp.

Là hệ thống tạo điều kiện đóng mở van đối áp. Hệ thống này phải thuận tiện nhanh nhạy không cần đến động lực của máy khoan bởi vì trong trường hợp giếng khoan bị phun trào thì tất cả các máy điện, máy phát lực đều phải ngừng hoạt động để tránh hoả hoạn. Hệ thống điều khiển đối áp gồm có các bộ phận chính như sau:

- Bể chứa chất lỏng dưới áp suất khí trời

- Các bình nén chất lỏng đến áp suất yêu cầu

- Các bơm nén chất lỏng từ bể chứa.

- Các đường ống dẫn.

Bảng điều khiển đối áp được lắp gần người kíp trưởng hoặc trong phòng của đốc công.

2.5.3. Các dụng cụ phục vụ cho công tác nâng thả:

* Móc nâng:

Được lắp ngay bên dưới ròng rọc động bằng hệ thống chốt có 2 lò xo đồng tâm nhằm mục đích dự trữ một lực kéo để khi tháo cần, sức căng của lò xo sẽ nâng cần ra khởi vị trí vừa tháo đồng thời còn có tác dụng giảm xóc. Mỏ móc nâng thường có cơ cấu chốt an toàn ở miệng, nó tự động đóng kín khi có vật móc ở trong. Hai bên có tai để gắn quang treo.

* Quang treo:

Là bộ phận liên kết giữa móc nâng và Elêvatơ. Tiết diện của nó tròn để bắt vào đầu cần có các đường kính 44, 57 ,70, 89 và 90mm và tương ứng với sức chịu tải.

* Elêvatơ:

Được dùng để ôm lấy za mốc cần khoan khi kéo thả. Elêvatơ có nhiều kiểu đường kính khác nhau phù hợp với đường kính cần khoan, ống chống. Elêvatơ được ghép lại với nhau bằng chốt bản lề, hai bên có tai để gắn quang treo và chốt an toàn.

* Chấu lót

Chấu lót gồm 2 mảnh lắp vừa trong lỗ bàn Roto, phân trên có tiết diện vuông để nhận chuyển động quay của bàn Roto.

Ngoài ra để tháo vặn cần, ống chống còn có các loại khác kiểu càng củaa, khoá xích và thông thường đóng mở các khoá đều sử dụng khí nén, tời khoan để giảm sức lao động và tăng độ an toàn khi làm việc (xem hình vẽ).

Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro

Trước Sau

#anhhung