Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp Trong những thập kỷ gần đây, cùng với những ngành công nghiệp khác thì ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam luôn là ngành mũi nhọn, là động lực thúc đẩy nhanh sự phát triển kinh tế, đẩy nhanh tiến trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Hiện nay các hoạt động của ngành dầu khí trên toàn lãnh thổ Việt Nam và một số nước trên thế giới đang diễn ra hết sức sôi động và cho nhiều hứa hẹn, nhiều dự án dầu khí quan trọng đã được chính phủ thông qua phê duyệt. Trong giai đoạn phát triển hiện nay của ngành dầu khí, ngành cơ khí thiết bị khoan và công trình đóng góp một phần rất quan trọng. Việc áp dụng công nghệ mới đã và đang được cán bộ kỹ thuật và các cấp trong ngành quan tâm, để chọn ra những thiết bị có tính ưu việt nhất nhằm phát huy và nâng cao hiệu quả sử dụng của chúng. Trong việc sử dụng những máy móc thiết bị phục vụ cho công tác khoan, khai thác dầu khí, chúng ta không thể không nhắc tới tầm quan trọng của đầu quay roto. Tuy nhiên, trong điều kiện hiện nay để đưa một tấn dầu thô lên mặt đất cần phải đầu tư nhân lực và chi phí rất lớn, các thiết bị phục vụ cho công tác khoan, khai thác dầu khí đa số được nhập từ nước ngoài về, chính vì vậy việc lựa chọn các thiết bị phù hợp, các phương pháp đánh giá, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa là công việc hết sức quan trọng và cần thiết. Để tìm hiểu kĩ hơn về cấu tạo, cách vận hành của một số thiết bị khoan dầu khí, em được giao đồ án với đề tài: “ Quy trình vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa đầu quay roto P-560, phục vụ công tác khoan thăm dò khai thác dầu khí, tại giếng N 0 -015, giàn MSP-7 ”, mỏ Bạch Hổ. Chuyên đề: tính toán lực tác dụng lên đầu quay roto Cấu trúc bản đồ án bao gồm 5 chương: Chương I: Tổng quan về việc sử dụng các loại đầu quay ở Vietsovpetro. Chương II: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của đầu quay roto P-560. Chương III: Quy trình bảo dưỡng, sửa chữa đầu quay roto P-560. Chương IV: Quy trình xây lắp, vận hành và công tác an toàn trong sử dụng. Chương V: Tính toán lực tác dụng lên đầu quay roto. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của tầy giáo hướng dẫn Nguyễn Văn Giáp cùng các thầy SV: Đoàn Xuân Cường TBDK-K49 1 Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp cô giáo trong Bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, cùng bạn bè đã giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức thực tế, kiến thức bản thân, thời gian thực tập và nguồn tài liệu còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn bè để xây dựng bản đồ án hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng 6 năm 2009 Sinh viên thực hiện Đoàn Xuân Cường SV: Đoàn Xuân Cường TBDK-K49 2 Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG CÁC LOẠI ĐẦU QUAY Ở VIETSOVPETRO 1.1. Các loại đầu quay được sử dụng ở Vietsovpetro 1.1.1 Thiết bị quay Thiết bị dùng để truyền chuyển động quay cho choòng khoan được gọi là thiết bị quay bộ dụng cụ khoan. Nó được chia làm hai loại chính: - Chuyển động quay được truyền trực tiếp từ trên bề mặt xuống choòng thông qua cột cần khoan. - Chuyển động quay được truyền trực tiếp cho choòng nhờ động cơ đáy. Chính vì vậy mà thiết bị quay bộ dụng cụ khoan phải đáp ứng được những yêu cầu cơ bản sau: - Phải có khoảng điều chỉnh tốc độ phù hợp với các phương pháp khoan. - Phải đảm bảo truyền được mômen xoắn cần thiết đến dụng cụ phá huỷ đất đá. - Phải đảm bảo đủ bền trong quá trình làm việc. Tuỳ theo phương pháp khoan và yêu cầu về kỹ thuật mà chúng ta sử dụng thiết bị quay cho phù hợp. Hiện tại trong công tác khoan dầu khí thì dùng các thiết bị như: đầu quay roto, đầu quay di dộng (topdrive), động cơ đáy để truyền chuyển động quay cho choòng tham gia vào quá trình phá huỷ đất đá ở đáy giếng khoan. 1.1.1.1 Cần chủ đạo Cần chủ đạo là khâu nối giữa cần khoan và đầu xoay thủy lực. Cần chủ đạo tạo nên một môi trường trung gian nhận chuyển động quay từ đầu quay roto truyền cho choòng qua cột cần khoan. Để nhận được chuyển động quay này, cần chủ đạo phải có hình dáng bên ngoài được cấu tạo đặc biệt. Cần chủ đạo có tiết diện hình vuông, hình sáu cạnh và hình tám cạnh. Cần chủ đạo thường có các đường kính quy ước: 65; 80; 112; 140; 155 (mm). Chiều dài cần chủ đạo thường cỡ 12÷14m; (40÷54ft). Đầu cần có thể được chồn dày hoặc không chồn dày. Loại không chồn dày ít được sử dụng vì đầu ren của cần yếu. Người ta sản xuất hoàng loạt các cần chủ đạo đồng bộ với perekhốt trên và dưới của nó. Trên hình 1.1 thể hiện vị trí lắp cần chủ đạo trong tổ hợp thiết bị khoan. SV: Đoàn Xuân Cường TBDK-K49 3 Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1 Vị trí lắp đặt cần chủ đạo trong tổ hợp thiết bị khoan 1. Đầu xoay thủy lực 8. Đầu nối cái 2. Đầu nối 9. Cần khoan 3. Van an toàn trên 10. Đầu nối đực 4. Đầu nối trên của cần chủ đạo 11. Đầu nối 5. Cần chủ đạo 12. Cần nặng 6. Đầu nối dưới của cần chủ đạo 13. Đầu nối choòng khoan 7. Đầu nối bảo vệ cần chủ đạo 14. Choòng khoan SV: Đoàn Xuân Cường TBDK-K49 4 Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp Trên hình 1.2 thể hiện hình dạng mặt cắt ngang của cần chủ đạo, mặt cắt A-A. Hình 1.2 Mặt cắt ngang cần chủ đạo Do nguyên nhân an toàn đối với hiện tượng phun bên trong bộ khoan cụ, người ta lắp các van cần chủ đạo ở dưới và van cần chủ đạo ở trên tại từng đầu cần chủ đạo. Hai van này hoạt động nhờ quay ¼ vòng bằng khoá đặt sẵn ở trên sàn khoan. Van dưới cần có kích thước sao cho nó có thể thả được xuống giếng khi khoan. Cần chủ đạo quay được là nhờ đầu quay roto và khối vuông dẫn động lắp xung quanh chiều dài thường dùng của nó. Khối vuông dẫn động này gồm bốn trục lăn nằm ngang có hình dạng thích hợp để truyền ngẫu lực cho cần, do vậy truyền cho bộ khoan cụ lắp dưới nó. Hình 1.3 Khối vuông dẫn động 1. Đầu quay roto 2. Ổ lót chính 3. Ổ lót hình côn 4. Cần chủ đạo 5. Cơ cấu có lỗ vuông đặt cần chủ đạo 6. Chốt cài vào cơ cấu dẫn động 7. Lỗ dẫn động 1.1.1.2 Đầu nối chống mòn Sau khi khoan hết chiều dài làm việc của cần chủ đạo, phải tiếp thêm cần khoan. Muốn vậy phải tháo cần chủ đạo, sau đó vặn nó lại vào bộ khoan cụ. Thao tác này phải làm thường xuyên nên dễ hao mòn và hỏng ren cần chủ SV: Đoàn Xuân Cường TBDK-K49 5 Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp đạo. Do đó trong thực tế, người ta thường thay bằng một đầu nối rẻ tiền hơn để chống mòn ren cần chủ đạo. Đầu nối này quay bên trong thiết bị đối áp BOP và để chống mòn lỗ trong của chúng, người ta thường lắp một vòng bảo vệ bằng cao su quanh đường kính ngoài. 1.1.1.3 Đầu quay roto Đầu quay roto được sử dụng rất phổ biến trong công tác khoan dầu khí vì những chức năng sau: - Đóng vai trò là bộ truyền trung gian biến chuyển động quay của trục nằm ngang (trục dẫn) thành chuyển động quay của trục thẳng dứng (cột cần khoan) để truyền momen quay từ trên bề mặt xuống choòng khoan. - Treo toàn bộ tải trọng của cột cần khoan và ống chống. - Tiếp nhận các phản lực từ đáy trong quá trình khoan. Hình 1.4 Cấu tạo đầu quay roto 1. Chốt hãm 8. Gioăng làm kín 2. Gioăng làm kín dung dịch khoan 9. Ổ lăn bánh răng nhỏ 3. Miếng chèn chính 10. Cần chốt 4. Tấm 11. Ổ lăn tự lựa 5. Đầu vuông dẫn động 12. Ổ lăn chính 6. Mặt tựa hình nón 13. Trục chủ động 7. Bánh răng nón SV: Đoàn Xuân Cường TBDK-K49 6 Trng i Hc M- a-Cht ỏn tt nghip Trờn hỡnh 1.4 l cu to ca u quay roto, u quay roto bao gm cỏc b phn chớnh sau: trc dn, cp bỏnh rng nún, bn quay v h thng (vũng bi). Cp bỏnh rng nún dựng truyn chuyn ng quay t trc dn nm ngang n bn xoay xung quanh trc ng. Tt c cỏc h thng v cp bỏnh rng u c bụi trn bng du. Nhng c tớnh k thut c bn ca u quay roto l: tn s quay, s tc, cụng sut truyn ti trng tnh cho phộp lờn roto v ng kớnh l u quay roto. truyn chuyn ng quay lờn cn ch o thỡ phớa trong l roto c t cỏc bc hóm nh hỡnh theo kớch thc v tit din cn ch o (hay cũn gi l cỏc chu chốn). Kớch thc danh ngha c c trng bng ng kớnh l u quay roto, trong cụng tỏc khoan du khớ thỡ ng kớnh l u quay roto t (400-700) mm. Tựy theo cỏch b trớ cp bỏnh rng nún v cỏc (cú hai loi l chớnh v ph) m u quay roto c chia ra lm hai loi l u quay roto cú chớnh trờn v u quay roto cú chớnh di. chớnh l m trong quỏ trỡnh lm vic chu tỏc dng ca ton b trng lng ct cn khoan hoc ng chng treo trờn nú v lc ma sỏt gia cn ch o vi u quay roto. ph ch chu tỏc dng ca ti trng t ỏy do rung ng ca ct cn khoan v phn lc ỏy gõy nờn. Trong cụng tỏc khoan du khớ tựy theo yờu cu m cú th thit k truyn ng cho roto bng hai phng ỏn: dựng ng c dn ng riờng hoc t hp tc ca ti qua b truyn xớch hay cỏc ng. Roto cú t 3ữ6 tc truyn v mt tc quay ngc gp cn khoan hoc cu cha s c. Bng 1.1 c tớnh k thut ca mt s u quay roto Các thông số Kiểu bàn rôto P 700 P 560 Kích thớc lỗ, mm Tốc độ vòng quay của mâm rôto, vg/ph Mômen quay, kg.m Kích thớc, mm: dài x rộng x cao Trọng lợng, kg 700 250 8000 2272 x1545x620 4850 560 250 5000 2300x1625x750 6600 SV: on Xuõn Cng TBDK-K49 7 Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp 1.1.1.4 Đầu quay di động (topdrive) Là loại thiết bị quay mà trong quá trình làm việc, nó có thể chuyển động tịnh tiến lên xuống nhờ cơ cấu thuỷ lực hoặc cơ cấu xích. Nó làm nhiệm vụ truyền chuyển động quay và tải trọng đáy cho choòng khoan. Để có công suất lớn và ổn định, thông thường người ta sử dụng đầu quay di động có hai động cơ lắp song song cùng độ cao như hình 1.5. Đầu quay di động sử dụng hiệu quả khi khoan qua các tầng đất đá trương nở hay tầng đất đá mềm, bở dời, dễ sập nở. Ngoài ra, nó còn có thể thi công trong các giềng khoan xiên định hướng có thân giếng kéo dài, có góc lệch lớn và khoan ngang. Năng lượng điện năng khi mở nguồn điện, qua động cơ dẫn động được chuyển hoá thành cơ năng truyền chuyển động tới trục chủ động của hộp số và truyền chuyển động tới trục chính của đầu quay thông qua trục trung gian. Trên trục chung gian có hai bánh răng trung gian, trung gian tốc độ cao và thấp. Để truyền chuyển động tới bánh răng bị động của đầu quay có hai tốc độ thì trên trục trung gian có gắn cần số hoặc cơ cấu chuyển đổi tốc độ đó là một xi lanh khí đặt trong hộp số. Từ bánh răng bị động truyền chuyển động tới trục chính của đầu quay là cho bộ dụng cụ khoan quay thông qua vành xuyến quay bộ dụng cụ, bộ kẹp cần và đầu nối bảo vệ nối giữa đầu quay với đầu nối cần khoan. Và quá trình này vẫn tiếp tục trong quá trình khoan. Trong quá trình khoan bộ đầu quay di động có thể khoan thuận hoặc khoan ngược. a) Khoan thuận: Đây là khoan cơ bản của các chủng loại thiết bị khoan xoay nói chung và của đầu quay di động nói riêng. Quá trình khoan như sau: - Hệ thống đầu quay và bộ khoan cụ đi xuống - Mở đầu nối giữa cột cần khoan và đầu nối bảo vệ, dùng momen quay của động cơ dẫn động và momen chống xoay của ống thuỷ lực. - Kéo đầu quay lên và mở Elevator - Thợ trên cao cài chốt cho cần khoan trong elevator, thợ ở dưới sàn đưa cột cần khoan vào trong để nối cần. - Hạ thấp đầu quay cho đến khi đầu nối bảo vệ tới hộp của cơ cấu vặn cần. SV: Đoàn Xuân Cường TBDK-K49 8 Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp - Xoay và vặn đầu nối, dùng động cơ dẫn động để giữ và kẹp cần trong quá trình nối và dùng ống thuỷ lực tạo momen giữ chặt cần khoan lại. - Tiếp tục khoan đi xuồng. b) Khoan ngược: Bộ đầu quay di động Topdrive cho phép doa ngược giếng khoan để ngăn ngừa sự kẹt cần và giảm sự hình thành rãnh do quá trình tuần hoàn dung dịch. Quá trình doa ngược được thực hiện như sau: - Kéo bộ đầu quay Topdrive trong khi vẫn thực hiện quá trình quay của động cơ dẫn động cho đến hết một cần dựng. - Ngừng quá trình tuần hoàn và quay - Tháo đầu nối bên dưới dùng momen quay của động dẫn động. - Tháo đầu nối bên trên giữa cần khoan và đầu nối bảo vệ. Momen giữ của bộ ôm kẹp cần và momen xoay của động cơ dẫn động. - Nhấc cần khoan dùng Elevator, đặt cần khoan vào giá đựng. - Hạ thấp hệ thống đầu quay xuống sàn, nối đầu nối bảo vệ với đầu nối cần khoan dùng momen quay của động cơ dẫn động và bộ ôm kẹp cần tạo momen giữ. - Tiếp tục quá trình doa ngược, lắp lại các bước trên. Các thông số kỹ thuật của tổ hợp đầu quay di động PS2-500/500: - Tải trọng treo cần: 500T - Động cơ điện một triều GE752 đặt thẳng đứng, với nhiệt độ môi trường tối đa là 145 o C. Các thông số khác: - Tốc độ quay không tải lớn nhất: 1200 v/p - Tốc độ quay lớn nhất: 269 v/p - Tốc độ quay nhỏ nhất: 145 v/p - Tải trọng làm việc của ổ đỡ chính: 500T - Công suất lớn nhất: 1130 HP - Áp suất làm việc: 15000 Psi (1,3.10 12 N/cm 2 ) - Áp suất làm việc của ống rửa: 500 Psi (3,4.10 10 N/cm 2 ) Đường ray dẫn hướng: - Chiều dài thanh ray: 35 m - Khoảng cách giữa hai thanh: 1,676 m SV: Đoàn Xuân Cường TBDK-K49 9 Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo đầu quay di động 1.Quạt gió mô tơ 4.Ống dẫn dung dịch 7.Dung dịch vào cần 2.Ống dẫn khí làm mát 5.Nắp chắn 8.Hộp truyền và ổ hướng trục 3.Quang treo 6.Hãm thuỷ lực 9.Cần chuyển tiếp SV: Đoàn Xuân Cường TBDK-K49 10 [...]... đạp CHƯƠNG III QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA ĐẦU QUAY ROTO P-560 SV: Đoàn Xuân Cường 31 TBDK-K49 Trường Đại Học Mỏ- Địa-Chất Đồ án tốt nghiệp 3.1 Quy trình bảo dưỡng Quá trình kiểm tra bảo dưỡng đầu quay roto phải thực hiện ngay từ khi đầu quay roto được sử dụng lần đầu tiên (khi đầu quay roto còn mới) và sau khi được bảo dưỡng sửa chữa cho đến khi nó thực hiện xong chức năng của mình (khoan xong hoặc... điện phụ trong tháp khoan - Tăng giá thành của thiết bị khoan và đặc biệt là công tác bảo dưỡng phức tạp hơn nhiều so với hệ thống đầu quay roto Hiện tại việc sử dụng đầu quay di động trong công tác khoan khai thác dầu khí tại Vietsovpetro bước đầu cho hiệu quả cao Đặc biệt khi khoan trong tầng đất đá trương lở hoặc tầng đất đá mềm bở rời dễ gây sập lở trong khi khoan 1.3.2 Tua bin khoan a) Ưu điểm:... bị khoan 1.2.1 Sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan dầu khí Tổ hợp hợp thiết bị khoan dầu khí bao gồm tất cả các thiết bị được dùng để thực hiện quy trình công nghệ khoan giếng khoan dầu khí Nó bao gồm các thiết bị: - Thiết bị phục vụ công tác nâng thả: Tời khoan, bộ hãm tời, hệ dòng dọc, tháp - Thiết bị để quay bộ dụng cụ khoan: Bàn roto, đầu xanhich, động cơ đáy - Thiết bị dụng cụ làm sạch đáy giếng: ... quá trình kéo lên bộ khoan cụ vẫn quay và dung dịch vẫn được tuần hoàn) - Trong quá trình khoan lấy mẫu thu được mẫu lõi với chất lượng cao - Giảm tổn hao năng lượng và khống chế momen trong quá trình khoan - Không cần tháo dời bộ khoan cụ giữa hai giếng khoan khai thác, khi việc dịch chuyển thiết bị khoan có thể thực hiện với tháp khoan đứng và cần dựng trong tháp (khi khoan các giếng trên cùng một giàn. .. phí công suất để quay cột cần - Công suất của tua bin sinh ra được truyền trực tiếp lên choòng nên làm nó có thể quay với vận tốc rất lớn, vì vậy có thể tạo được vận tốc cơ học khoan cao so với khoan roto - Cột cần khoan ít chịu tải, ít mòn nên giảm được sự cố vì cần trong quá trình khoan - Có thể sử dụng các tua bin khoan để khoan các giếng khoan xiên định hướng rất hiệu quả - Trên miệng giếng: Đầu quay. .. việc trên dưới 30oC Tác dụng của khoang dầu bôi trơn là làm giảm ma sát, chống mài mòn và kịp thời cuốn đi bụi bẩn và những hạt kim loại do mài mòn sinh ra Ngoài ra còn có tác dụng làm mát roto, tạo thành một mảng dầu mỏng giữa các bề mặt tiếp xúc Trước khi bắt đầu khoan mực dầu trong đầu quay roto phải được kiểm tra, mức dầu nhờn phải được bổ sung tới mức quy định Thông qua que thăm dầu, việc kiểm tra... tra kỹ thuật đầu quay roto theo chu kỳ Đây là những đợt kiểm tra kỹ thuật định kỳ sau một khoảng thời gian nhất định của roto nhằm mục đích đánh giá tình trạng của nó Căn cứ vào kết quả kiểm tra để có kế hoạch sửa chữa đã đề ra Công tác kiểm tra kỹ thuật do tổ kỹ thuật của đội sửa chữa máy đảm nhiệm và thực hiện ngay tại máy 3.1.2 Bảo dưỡng kỹ thuật Đây là dạng hình đơn giản nhất của sửa chữa, nó bao... trơn và được đo bằng que thăm dầu nằm trên đỉnh của đầu quay roto Toàn bộ chất kết thô, chất bẩn và vật lạ được đọng lại ở đáy của khoang có trang bị các núm xả và được tháo xả theo định kỳ Dầu bôi trơn dùng cho đầu quay roto là loại IH-50 hoặc loại dầu tương đương như spirax-90 Mục đích sử dụng loại dầu này là để bôi trơn, chống gỉ, thích hợp với khẳ năng mang tải cao, chịu được tốc độ quay và mômen... 7538 và 3634 - Các kích thước: + Dài: 2300 mm + Rộng: 1625 mm + Cao: 750 mm + Nặng: 6600 kg 2.3 Nguyên lý làm việc của đầu quay roto P-560 Đầu quay roto nhận chuyển động quay từ trục dẫn động (5) thông qua bộ truyền bánh răng nón (4) Nhờ bộ truyền bánh răng nón đã biến chuyển động quay nằm ngang của trục dẫn động (5) thành chuyển động quay thẳng đứng của mâm xoay (23) của đầu quay roto Đầu quay roto quay. .. lau chùi, kiểm tra tình trạng của đầu quay roto Kiểm tra xiết lại ốc các mối ghép Công việc bảo dưỡng phải được làm thường xuyên hằng ngày trước thời gian vào ca sản xuất và do công nhân vận hành máy đảm nhiệm 3.1.3 Chế độ bảo dưỡng Cũng như các máy móc thiết bị khác, đầu quay roto cũng cần phải định kỳ kiểm tra theo một khoảng thời gian nhất định Ngoài ra trong quá trình làm việc cần phát hiện những . “ Quy trình vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa đầu quay roto P-560, phục vụ công tác khoan thăm dò khai thác dầu khí, tại giếng N 0 -015, giàn MSP-7 ”, mỏ Bạch Hổ. Chuyên đề: tính toán lực tác. III: Quy trình bảo dưỡng, sửa chữa đầu quay roto P-560. Chương IV: Quy trình xây lắp, vận hành và công tác an toàn trong sử dụng. Chương V: Tính toán lực tác dụng lên đầu quay roto. Trong quá trình. của đầu quay là cho bộ dụng cụ khoan quay thông qua vành xuyến quay bộ dụng cụ, bộ kẹp cần và đầu nối bảo vệ nối giữa đầu quay với đầu nối cần khoan. Và quá trình này vẫn tiếp tục trong quá trình