Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Ngày nay, ngành công nghiệp Dầu khí ngành công nghiệp mũi nhọn công công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Tập đoàn Dầu khí Việt Nam không ngừng vững mạnh ngày phát triển không nước mà vươn xa tới thị trường quốc tế Trong công nghiệp Dầu khí không nhắc tới thị trường quốc tế công tác thăm dò khai thác Dầu khí Đề cập đến phát triển ngành công nghiệp Dầu khí không nhắc đến vai trò quan trọng thiết bị phục vụ cho công tác khoan khai thác Một vấn đề quan tâm tìm hiểu chuyên ngành thiết bị khoan, cấu tạo, nguyên tắc vận hành nâng cao tuổi thọ hiệu suất thiết bị Với mong muốn góp phần vào phát triển ngành công nghiệp Dầu khí nước nhà, qua trình học tập nghiên cứu, cộng với hướng dẫn tận tình thầy Trần Văn Bản đồng ý môn Thiết bị Dầu khí công trình, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ- Địa Chất Hà Nội em viết đề tài: “Cấu tạo nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm piston YHБ600 phục vụ cho công tác khoan dầu khí từ nghiên cứu dạng hỏng cụm van máy bơm” Mặc dù có nhiều cố gắng kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót định Vì vậy, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn Qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Trần Văn Bản, thầy cô môn Thiết bị Dầu khí công trình, Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 06, năm 2010 SV: Trần Sách Đôn Trần Sách Đôn Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG CÔNG TÁC THĂM DÒ– KHAI THÁC DẦU KHÍ HIỆN NAY 1.1 Mục đích ý nghĩa, nhiệm vụ công tác khoan Do nhu cầu sử dụng lượng ngày nhiều nhằm phục vụ sống người Ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam đời ngành then chốt mang tính tiên phong để sản xuất lượng Đối với giới nói chung Việt Nam nói riêng công tác thăm dò tìm kiếm khai thác dầu khí trở nên quan trọng Ước tính sản lượng khai thác dầu mỏ Bạch Hổ có xu hướng giảm dần năm vừa qua nhu cầu sử dụng lượng ngày tăng lời nhắc nhở cho ngành công nghiệp mũi nhọn Vì vậy, công tác khoan thăm dò- khai thác Dầu khí trọng nhiều nhằm đảm bảo vững củng cố an ninh lượng quốc gia Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam ngày tích cực tìm kiếm khoan thăm dò không nước mà vươn xa quốc tế Trong nghành công nghiệp Dầu khí công tác khoan đóng vai trò quan trọng Nó không bước đầu thực thao tác thăm dò khai thác tài nguyên thiên nhiên mà có tính định đến suất công việc hiệu trình tìm kiếm, thăm dò khai thác Dầu khí 1.2 Nhiệm vụ công tác khoan Là trình thiếu công tác tìm kiếm thăm dò khai thác dầu khí, có nhiều giếng khoan tìm kiếm đưa vào sử dụng khai thác dầu khí Giếng khoan dầu khí có nhiều loại ta phân loại chúng thành số loại giếng sau: - Giếng khoan thăm dò - Giếng khoan khai thác - Giếng khoan dùng để bơm ép - Giếng khoan chuẩn Tuy nhiên, giếng khoan chuyển đổi cho thời điểm thích hợp trình sản xuất Nhiệm vụ cuối công tác khoan làm để tạo giếng khoan dầu vào khai thác cách an toàn hiệu Ngày với nghiên cứu chuyên sâu ứng dụng khoa học kỹ thuật vào phục vụ cho công việc, công tác khoan trở nên đa dạng mở rộng khoan xiên, khoan ngang độ sâu lớn 1.3 Những chu trình thi công giếng khoan thăm dò– khai thác Nhiệm vụ công tác rửa giếng 1.3.1 Chu trình thi công giếng khoan Trần Sách Đôn Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp - Khoan túy - Công tác rửa giếng khoan - Công tác kéo thả - Quá trình gia cố thành giếng khoan 1.3.2 Nhiệm vụ công tác rửa giếng Khi trình khoan thưc hiện, choòng khoan đưa xuống để phá hủy đất đá, nhiệm vụ đặt phải đưa mùn khoan lên bề mặt nhằm khoan giếng đạt độ sâu cần thiết Ban đầu chưa biết ứng dụng khoa học kĩ thuật vào công việc đưa mùn khoan lên bề mặt Vì việc đưa mùn khoan lên khó khăn Ngày với phát triển khoa học kĩ thuật, người biết ứng dụng công nghệ vào việc lao động sản xuất Cũng họ biết vận dụng công nghệ vào khoan khai thác dầu khí đặc biệt công tác khoan Người ta sử dụng máy bơm có áp lực cao bơm piston để đưa chất lỏng xuống giếng khoan đưa mùn khoan từ đáy giếng qua khỏang không vành xuyến đưa chất lỏng lên bề mặt Dung dịch lỏng có tác dụng hòa tan mùn khoan theo lên bề mặt, đồng thời gia cố tạm thời thành giếng khoan, làm giếng khoan nhằm giảm thiểu cản trở tối đa ma sát cần khoan Do vậy, công việc rửa giếng khoan quan trọng định đến độ sâu giếng khoan hiệu trình khoan Trần Sách Đôn Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MÁY BƠM DUNG DỊCH KHOAN Ở XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH VIETSOVPETRO 2.1 Tình hình sử dụng máy bơm dung dịch khoan Vietsovpetro Trước hầu hết thiết bị máy móc thiết bị máy bơm sử dụng liên doanh dầu Vietsovpetro Liên Xô ( Nga ) chế tạo cung cấp Hiện Liên doanh dầu khí Vietsovpetro sử dụng loại máy bơm như: YHБ-600, 9MPT-73 Nga chế tạo dùng để bơm dung dich khoan Ngoài ra, số máy bơm FMC, ADENA, Canada chế tạo sử dụng để bơm ép vỉa Xu sử dụng loại máy bơm nước tư sản xuất chúng có hiệu trình khoan Trải qua nhiều năm sử dụng máy bơm Liên Xô ( Nga ) sử dụng rộng rãi giàn khoan xí nghiệp Vietsovpetro Các loại máy bơm góp phần vào việc phục vụ công tác bơm dung dich khoan Tuy nhiên cần có nghiên cứu biện pháp để làm tăng hiệu công tác bơm dung dịch nhằm đáp ứng yêu cầu ngành Dầu khí Xí Nghiệp Vietsovpetro nói chung giới nói riêng Tất hướng tới việc phát triển ngành công nghiệp Dầu khí lâu bền vững mạnh 2.2.Sơ đồ công nghệ hệ thống tuần hoàn dung dịch khoan Dung dịch khoan tuần hoàn theo sơ đồ dưới: 15 16 14 17 19 10 18 20 21 13 12 11 Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống tuần hoàn Trần Sách Đôn Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 1,2 Máy bơm dung dịch 14 Manifold hút 3,4 Bể chứa dung dịch Manifold cao áp 15 Đầu xa nhích 16.Cần chủ động Van chiều Vòi cao áp 17 Cần khoan 18 Cần nặng Máng xả Sàng rung 10.Bể chứa chất thải 19 Thành giếng 20 Choòng khoan 21 Khoảng trống 11 Bể chứa dung dịch Giữa ống trống cần khoan 12.Máng lọc bùn 13.Máng tách khí * Giải thích sơ đồ 1.1 - Từ bể chứa (11) dung dịch qua máy lọc bùn (12) bùn giữ lại để dung dịch tiếp tục qua máy tách khí (13), phần lẫn khí dung dịch tách khí từ máy tách khí, dung dịch vào bể chứa (3 4) từ bể chứa (3) dung dịch vào máy bơm Từ (4) dung dịch qua manifold hút sau dung dịch tiếp tục xuống cần khoan va choòng khoan lúc dung dịch tạp chất đưa ngược lên thành giếng quay trở máng xả (8) để tiếp tục qua sàng rung Cuối chất thải đưa trở bể chứa (10) dung dịch trở bể chứa (11) tiếp tục vòng tuần hoàn Trong công tác khoan Dầu khí dung dịch đóng vai trò quan trọng Bởi dung dịch khoan có chức sau: - Chức nâng mùn khoan: Trong trình tuần hoàn dung dịch khoan có nhiệm vụ nâng mùn khoan lên miệng giếng Việc nâng mùn khoan lên phụ thuộc vào vận tốc, trọng lượng riêng độ nhớt dung dịch khoan Các tính chất phụ thuộc tính chất đất đá tạo mùn tầng địa chất - Chức giữ mùn khoan trạng thái lơ lửng sau ngưng tuần hoàn dung dịch mùn giữ lại khoảng không vành xuyến Chính tính lưu biến dung dịch giữ mùn khoan trang thái nhờ gen hóa ngưng tuần hoàn Thực tế dung dịch nhớt có tính lưu biến - Chức làm mát dụng cụ khoan, giảm ma sát cho khoan dụng cụ: Dụng cụ khoan bị nóng lên ma sát học, chuyển thành nhiệt nóng lên nhiệt độ đáy giếng ( nhiệt địa ) Việc dung dịch khoan có khả làm giảm ma sát khoan cụ thành giếng Do để cải thiện chức người ta cho thêm vào dung dịch chất chống ma sát dầu phụ gia khác Trần Sách Đôn Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp - Chức gia cố thành giếng khoan: dung dịch khoan thẩm thấu vào thành để lại lớp màng hạt keo Lớp màng gọi vỏ sét Lớp vỏ sét bám nhờ sản phẩm đặc biệt gọi chất khử lọc - Chức khống chế xâm nhập chất lỏng từ vỉa: dung dịch khoan tác động áp suất tĩnh lên thành giếng có giá trị Ph = 9,81.ρ.H H: Chiều cao cột dung dịch ( m ) Ρ: Khối lượng riêng dung dich khoan ( kg/m3) (2.1) Nếu áp suất thủy tĩnh Ph lớn áp suất chất lỏng thành chất lỏng chảy vào giếng Do coi dung dịch khoan đố áp khống chế áp suất đáy giếng - Chức truyền dẫn công suất cho động đáy: Đối với số ứng dụng cho khoan định hướng, khoan choòng kim cương người ta lắp vào khoan động đáy (tuabin động thể tích) Động làm việc nhờ dung dịch khoan cụ làm quay dụng cụ phá đá Khi vận hành động gây sụt áp lớn tổn thất áp suất hệ thống đẩy bơm - Chức truyền thông tin (dữ liệu) địa chất: Nhờ tuần hoàn mà dung dịch khoan cho nhà địa chất thợ khoan khoan biết địa tầng vùng khoan qua Chính nhờ chức dung dịch khoan giúp cho trình khoan thuận lợi Sau đưa mùn khoan lên dung dịch khoan bị bẩn Để tiếp tục tái sử dụng dung dịch cần phải làm dung dịch trước bơm trở lại Các thiết bị bơm làm dung dịch gồm có: + Máy bơm dung dịch hệ thống vòi cao áp + Sàng rung + Máng lắng + Máy lọc cát + Máy tách khí + Các thiết bị chứa điều chế dung dịch khoan 2.2.1 Máy bơm dung dịch khoan Hiện máy bơm khoan sử dụng giàn khoan loại máy bơm piston: Máy bơm hai xi lanh tác dụng kép máy bơm piston xi lanh tác dụng đơn dung dịch rửa giếng khoan Máy bơm khoan dùng nhiều loại bơm piston có số ưu điểm sau: - Bơm nhiều loại chất lỏng có tỷ trọng khác - Tạo áp suất lớn Trần Sách Đôn Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp - Lưu lượng bơm áp suất bơm độc lập với - Cấu tạo đơn giản dễ thoan thay thế, lắp ráp bảo dưỡng - Độ bền cao phù hợp với công tác khoan biển Do bơm piston tạo áp lực cao nên chúng dùng để đưa dung dịch khoan xuống giếng khoan Chất lỏng dung dịch mà bơm đưa xuống nước, sét, dung dịch nhũ tương 2.2.2 Sàng rung Sàng rung máy lọc nước sau dung dịch từ giếng khoan Sàng rung cấu tạo từ lưới kim loại đặt nghiêng 13-15 độ Dung dịch chảy vào nhờ rung động nhịp nhàng đối trọng, lò xo giảm đối mà phần tử nhỏ, nhẹ chảy xuống máng vào bể chứa dung dịch phân tử nặng lớn rơi 2.2.3 Máy lọc cát (hyđroxycl ) Là loại máy lọc cát dung dịch sau chảy qua sàng rung máng lắng Dung dịch bơm ly tâm xả vào côn theo phương tiếp tuyến Những phân tử nặng rơi xuống chảy Còn phân tử nhẹ trào lên chảy vào máng dung dich ( n loại co kích thước nhỏ 74 μm ) Máy lọc cát tách loại hạt có kích thước lớn 74 μm 2.2.4 Máng lắng Được dùng để tách bớt phần chất rắn dung dịch lọt qua sang rung Máng lắng có chiều rộng từ 600-700 mm, chiều sâu từ 400 – 600 mm chiều dài từ 40 – 50 m Máng lắng có tác dụng làm chậm tốc độ chảy dung dịch Tạo điều kiện cho mùn khoan dễ lắng đọng suốt chiều dài máng 2.2.5 Máy tách khí Là loại máy dùng để xử lý dung dịch khoan bị lẫn khí, tránh, tránh nguy phun trào, tránh nguy gây hỏa hoạn đồng thời đảm bảo hiệu suất cho loại máy bơm Máy tách khí có nhiều loại sử dụng, có nguyên lý làm việc giống Nguyên lý sử dụng chênh lệch áp suất bình chân không buồng máy với áp suất bọt khí lẫn dung dịch Điều quan trọng máy tách khí máy hút chân không để hút hết không khí bình tạo áp suất nhỏ áp suất bên 2.2.6 Các thiết bị chứa điều chế dung dịch khoan Các thiết bị chứa điều chế dung dịch bao gồm: Bể chứa, thùng trộn, phễu trộn, máy quấy súng phun Bể chứa dung dịch khoan Trần Sách Đôn Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Bể chứa dung dịch khoan có dạng hình hộp chữ nhật với kích thước tiêu chuẩn sau: Chiều dài: 3700 ÷6000( mm ) Chiều rộng: 2650 ( mm ) Chiều cao: 1820 ( mm ) Bể chứa gia công từ tôn dày hàn vững nhờ thép định hình Số lượng bể chứa cho giàn khoan thay đổi theo vị trí giàn khoan Thùng trộn dung dịch khoan Thùng trộn dung dịch khoan cấu tạo đơn giản, thường để trộn sét khô, hóa phẩm nước lã để tạo thành dung dịch khoan Thùng trộn tích 4000 ÷ 10000 ( mm3 ) Bên có cánh lắp trục làm nhiệm vụ sáo trộn đất sét hóa phẩm nước lã Thùng trộn có máy khuấy động điện Nước bơm vào thùng qua ống dẫn lắp phái hóa chất lắp đưa vào thùng từ nắp Với loại thùng trộn dạng tạo dung dịch khoan từ sét cục Phễu trộn Phễu trộn dùng để gia công dung dịch khoan từ sét bột, tác động dòng xoáy lực, xoáy cuộn để trộn sét, hóa phẩm nước 4.Máy quấy sung phun Là thiết bị dùng để quấy dung dịch bể Việc khuấy động lần làm cho chất rắn bể lắng đọng xuống đáy bể Đặc biệt dung dịch nặng có bột đá ba-rít Nhờ vào máy quấy sung phun làm cho hạt rắn phân bố dung dịch Cả hai loại thường lắp bể chứa 2.3 Những yêu cầu công nghệ máy bơm dung dịch khoan Đối với bơm dung dịch khoan cần đáp ứng yêu cầu sau: - Do độ sâu khoan lớn bơm cần có áp suất lớn đạt độ ổn định trình truyền dung dịch - Bơm nhiều loại chất lỏng có tỷ trọng khác - Có khả bơm dung dịch cách ổn định - Đáp ứng yêu cầu công tác khoan - Có mối liên kết lắp đặt hợp lý với thiết bị giàn 2.4 Những kết đạt được, tồn cần tập chung nghiên cứu Từ hình thành ngành Dầu khí tới loại máy bơm sử dụng giàn khoan khai thác Dầu khí Xí nghiệp Liên Doanh Vietsovpetro cách hợp lý hiệu Đã góp phần to lớn công xây dựng công nghiệp Trần Sách Đôn Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp đất nước bước phát triển Việc sử dụng máy bơm công tác khai thác Dầu khí sử dụng cách hợp lý giúp cho trình khai thác, tìm kiếm thăm dò đạt hiệu cao Tuy nhiên bên cạnh có tồn hạn chế mặt đáp ứng yêu cầu công nghệ đại sử dụng giàn khai thác Dầu khí Do thời gian làm việc không đảm bảo yêu cầu cần thiết Vì cần phải có biện pháp nhằm nâng cao hiệu tuổi thọ khả làm việc máy bơm để đáp ứng yêu cầu công việc Trần Sách Đôn Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ MÁY BƠM PISTON YHБ-600 3.1 Lý thuyết máy bơm piston 3.1.1Tổng quan máy bơm piston việc phân loại chúng Máy bơm piston sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân Nó sử dụng để bơm nước lã, bơm dung dịch, bơm hoá chất… phục vụ cho nhiều mục đích khác Nhất chúng dùng nhiều công tác khoan dầu khí nay, chúng dùng để bơm dung dịch khoan xuống giếng khoan, dung dịch có tác dụng: - Làm mát dung cụ khoan - Gia cố thành giếng khoan - Làm giếng khoan - Khống chế chất lỏng từ vỉa Máy bơm piston tạo áp suất lưu lượng không phụ thuộc vào Đây yếu tố quan trọng để đáp ứng yêu cầu công nghệ khoan Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, lắp ráp, độ bền cao dễ thay 3.1.2.Phân loại máy bơm piston * Phân loại theo cách bố trí xylanh: - Bơm thẳng đứng - Bơm nằm ngang * Phân loại theo tác dụng: - Bơm tác dụng đơn - Bơm tác dụng kép: + Bơm 1: xylanh tác dụng kép + Bơm 2: xylanh tác dụng đơn - Bơm tác dụng ba: ghép xylanh tác dụng đơn - Bơm tác dụng bốn: + Hai xylanh tác dụng kép + Bốn xylanh tác dụng đơn * Phân loại theo cấu tạo piston: - Bơm piston đĩa - Bơm piston trụ * Phân loại theo lưu lượng: - Bơm lưu lượng nhỏ: Q0 Pxl nhỏ áp suất mặt thoáng (Pxl < Pa) Trong trình làm việc, để tránh tượng gián đoạn dòng chất lỏng bơm, chất lỏng tách rời khỏi piston, làm giảm lưu lượng bơm tượng xâm thực bơm thì: Pxl  Pbh Trần Sách Đôn 66 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp (Trong Pbh: áp suất bão hoà) Để có Pxl lớn Zh; Vxl ;  hh ; hqt phải nhỏ Ta xét vài biện pháp: 2g * Xét Zh: bơm piston Zh   (m) Tốt có Zh < tức mực chất lỏng cao miệng hút * Giảm tổn thất ống hút giảm vận tốc piston n Vxl2 Vi m li Vi Vxl2 Vxl2 Vxl2 ( 5.10 )  hvh    i   i   hh   hvh  Tn  2g g i1 d i g 2g 2g 2g i l hvh: Tổn thất van hút : Hệ số tổn thất cục : Hệ số tổn thất đường ống * Giảm tổn thất cục đường hút chọn ống hút ngắn * Vận tốc piston lớn cột áp tổn thất lớn * Ta chọn ống hút ngắn, có đường kính lớn Số vòng quay n không lớn n = 100  200 (vòng/phút) hqt  Lh  X dVx g dt ( 5.11 ) Qua phân tích ta thấy áp suất trình hút bơm (Pxl) nhỏ piston bắt đầu chuyển động hút từ B2 (X=0) lớn piston đến B1 (X=S) Do điều kiện làm việc bình thường bơm tượng xâm thực trình hút là:  Px1  P      bh  h     x 0    h: Cột áp trữ có xâm thực    P L   Z h  hvh  n  R   bh  h   g   PQ 5.1.3.2 Xét trình đẩy Ta có Px   Vx22 P V2  Z d  c  c   hd  hq  d 2g  2g ( 5.12 ) Trong đó: Zb = Ze = Zđ: Độ cao đẩy Pc, Vc: áp suất vận tốc dòng chảy nơi cần cung cấp Px2: áp suất điểm xét trình đẩy Trần Sách Đôn 67 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Vx2: Vận tốc điểm xét trình đẩy Tđ: Hệ số tổn thất tương đương ông đẩy xác định tương tự ống hút hvđ: Tổn thất lượng van đẩy : Hệ số tổn thất cục : Hệ số tổn thất đường ống hđ: Tổn thất đường ống đẩy  hd  hvd  Vx22 Td 2g ( 5.13 ) m F l Td    i     i i di i l i l  fi  n F    fi  ( 5.14 ) Vì vận tốc chất lỏng đoạn đường ống có chiều dài li, đường kính di, tiết diện fi Vi  Vx F fi L SX hqtd   d g  ( 5.15 )  dVx   dt ( 5.16 ) Lđ: Chiều dài tương đương ống đẩy vào ống hút n Ld   i l Px   F li fi ( 5.17 )  V  L  S  x  dVx22    Z d  hvd  Td  1 x   d    2g  g  dt  Pc ( 5.18 ) Ta thấy: Px2 đạt max x = S (tức trình bắt đầu đẩy) Px2 đạt x =0  Px  P    c  Z d  hvd  hq  hqt (max)      ( 5.20 ) L S  R lớn buồng công tác bơm có xuất Khi Hqt(max) =  d  g   Px   10, mH 2O  xảy tượng xâm thực:    chân không   Px Pbh         Trần Sách Đôn 68 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Do điều kiện đảm bảo bơm piston làm việc bình thường không xảy tượng xâm thực trình đẩy là:  Px  P      bh  h     x 0    Đối với bơm piston truyền dẫn tay quay:   P L   Z d  hvd  d  R   bh  h   g   Pc * Vậy ta có số biện pháp chống xâm thực sau: - Giảm chiều dài ống đẩy (nên giảm đoạn nằm ngang ống đẩy) - Tăng diện tích mặt cắt ống đẩy, biện pháp đơn giản có hiệu tốt - Giảm diện tích mặt piston F, bán kính quay R số vòng quay làm việc n * Công thức tính số vòng quay lớn trình hút đẩy là: Thay  = .n/30, điều kiện xâm thực ta được: Lh  nmax P P R  a bh  h  Z h  hvh g 900  nmax( 1)  ( 5.21 ) 895  Pa  Pbh     h  Z h h vh Ln R    Tương tự ta tính số vòng quay giới hạn cho phép bơm trình đẩy: nmax( )  895  Pa  Pbh     h  Z d h vd Ln R    Ta phải có: [n]  nmax (1),(2) Với bơm nước thường [n] = 100  200 (vòng/phút) * Kết luận: Để khắc phục tượng xâm thực bơm piston ta cần ý điểm quan trọng sau: - Giảm tổn thất đường hút - Giảm tổn thất cục toàn đường hút - Chọn ống hút ngắn - Giảm chiều dài ống đẩy - Tăng diện tích mặt cắt ống đẩy - Giảm diện tích mặt piston, bán kính quay số vòng quay làm việc - Giảm vận tốc piston Trần Sách Đôn 69 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 5.2 Một số biện pháp hạn chế hư hỏng, sở lý thuyết 5.2.1 Các biện pháp lắp ráp Biện pháp để đảm bảo cụm van vận hành cách có hiệu có thời gian sử dụng kéo dài, cần phải có qui trình lắp ráp đạt tiêu chuẩn theo qui định Đây yêu cầu trình lắp ráp van: Lắp ráp van có bề mặt không bị rỗ, nút hay bị xói mòn Độ bóng bề mặt côn mặt cối van 0,63(MK) 3.Yêu cầu tiếp xúc bề mặt mặt cối van mặt rỗ hộp thuỷ lực phải lớn 80% phải phân bố toàn bề mặt (Việc kiểm tra độ tiếp xúc tiến hành phương pháp sau: bôi lớp mỏng bột màu lên bề mặt cối van, sau kiểm tra phương pháp tiếp xúc vết) Cối van nắp van cao su nắp phải có độ kín đạt yêu cầu kĩ thuật Lắp lò xo với độ cứng cho phải có độ nén để ép nắp van vào mặt cối van nhằm đảm bảo độ kín trì áp lực bơm Phải lắp nắp chặn van với thoảng cao su làm kín đảm bảo yêu cầu kĩ thuật (thoảng không bị rách, đảm bảo tính đàn hồi ) 5.2.2 Các biện pháp cải thiện điều kiện làm việc Máy bơm piston bơm dung dịch có lẫn pha rắn pha khí lẫn dung dịch, tạo hỗn hợp pha rắn, lỏng khí làm ảnh hưởng đến hiệu làm việc máy bơm, đồng thời gây tượng mòn hỏng chi tiết cụm van chi tiết máy (như là: piston, xi lanh ) Vì cần phải có biện pháp xử lý nhằm làm dung dịch bơm 5.2 2.1 Xử lý pha rắn dung dịch Sàng rung Sàng rung thiết bị tách mùn khoan Sàng rung lắp trực tiếp đầu máng dẫn dung dịch từ giếng khoan trở Sàng rung bao gồm lưới thép không gỉ lắp khung Khung lắp lò xo khung rung động nhờ trục lệch tâm Trục lệch tâm chuyển động nhờ động điện Khung lưới đặt nghiêng góc định phía máng chứa mùn Do lưới thép rung động nên dung dịch chảy qua bị phá vỡ cấu trúc Dung dịch lọt qua mắt lưới xuống máng dẫn, mùn khoan có kích thước lớn nằm lại sàng rung theo chiều lưới thép Lưới sàng rung có nhiều loại khác nhau, thường xác định số mắt lưới đơn vị chiều dài Mắt lưới dày việc lọc mùn khoan tốt, Trần Sách Đôn 70 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp nhiên lại không đảm bảo lưu lượng Để đảm bảo hai điều kiện người ta thường đưa vào sử dụng sàng rung kép nghĩa đặt hai lưới thép song song, lưới thưa lưới dày Hoặc người ta đặt sàng rung song song Hình 5.3 Sàng rung STT Tên chi tiết Khung Lò xo Bộ phận rung Máng lắng Đây thiết bị dùng để tách bớt pha rắn dung dịch lọt qua sàng rung Máng lắng có chiều rộng từ 600 700(mm), sâu 400 600(mm) dài 40 50(mm) Để phá huỷ cấu trúc dung dịch, tạo điều kiện cho mùn khoan dễ lắng, người ta làm vách ngăn đặt máng cách từ 6(m) Các vách ngăn đặt cách đáy nhô cao thành máng từ 20 30(cm), đặt sát đáy thấp thành, máng 20 30(cm), đặt xen kẽ Trên đường máng đặt xen kẽ hố lắng sâu Trần Sách Đôn 71 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Hình 5.4 Máng lắng Tên chi tiết STT Tên chi tiết STT Máy bơm Hồ lắng Máng lắng Bể chứa Máy tách khí Dùng để xử lý dung dịch bị lẫn khí tránh nguy phun trào, hoả hoạn, đồng thời giảm lượng khí có lẫn dung dịch vào bơm gây nên tượng xâm thực làm hỏng hóc phận bơm đặc biệt hệ thống thuỷ lực, làm giảm hiệu suất làm việc bơm Máy tách khí có nhiều loại khác làm việc theo nguyên lý: phá vỡ cấu trúc dung dịch cách trải mỏng dung dịch lên ngăn thùng kín, phía tạo chân không khí tách khỏi dung dịch Hình 5.5 Máy tách khí Trần Sách Đôn 72 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Máy xoáy thuỷ lực Tất loại mùn khoan qua lưới sàng rung có kích thước lớn 74m gọi cát nhỏ 74(m) gọi mùn Nếu để cát mùn lẫn vào dung dịch làm giảm tính chất dung dịch làm giảm tiến độ khoan đồng thời làm hao mòn chi tiết máy bơm làm giảm tuổi thọ choòng khoan Vì cần phải có phương pháp tách cát mùn Để làm việc người ta dùng thùng xoáy thuỷ lực Đây thiết bị dùng để làm dung dịch có hiệu - Nguyên lý hoạt động : Dung dịch từ lỗ khoan chảy bơm vào ống (1) tiếp tuyến với thành máy xoáy lốc thuỷ lực (2) Do tác dụng lực ly tâm, phần tử nhẹ văng xa tâm, tiếp giáp với thành nón máy chuyển dịch xuống dưới, chảy lỗ (3) van điều chỉnh lỗ Dung dịch nhẹ chảy xoáy tâm máy qua lỗ (4) chảy vào hố chứa Lỗ (5) làm hẹp làm tăng tốc độ dòng chảy vào máy Máy xoay thuỷ lực làm việc bình thường cần có áp suất 0,2  0,5 MN/m2 (2  5kg/cm2) Tất thiết bị bố trí theo sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hoàn dung dịch Hình 5.6 Nguyên lý làm việc máy xoáy thuỷ lực STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết Đường vào dung dịch bẩn Đường xa dung dịch Thành máy xoáy thuỷ lực Lỗ làm hẹp Đường cặn Trần Sách Đôn 73 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 5.2.2.2 Khắc phục tượng xâm thực Giảm lượng khí có dung dịch sau lọc vào bơm Đây yếu tố quan trọng, định lớn đến hiệu suất làm việc bơm Nếu lượng khí lớn tăng dần vào buồng làm việc, tạo bọt khí gây tượng xâm thực Để giảm lượng khí : - Sử dụng thiết bị tách lọc khí cho lượng khí lẫn dung dịch lại trước vào bơm - Thường xuyên kiểm tra tượng rò rỉ chất lỏng qua đường ống hút, đệm làm kín - Đảm bảo áp suất, nhiệt độ trình bơm không vượt giới hạn cho phép - Lắp đặt bơm cho có chiều cao, đường kính ống hút hợp lý Với số yêu cầu sau: + Đường kính ống hút tối thiểu 200(mm) + Chiều cao ống hút 1,5(m) xilanh có đường kính 200(mm) + Chiều cao ống hút 1,2(m) xi lanh có đường kính 130(mm) 5.2.3 Các biện pháp qui trình sử dụng Ở ta nêu số phương pháp cần thiết trình sử dụng van nhằm nâng cao tuổi thọ van thuỷ lực Xử lý dung dịch trước bơm, hạn chế thấp pha rắn sót dung dịch phương pháp: - Thường xuyên kiểm tra hệ thống làm dung dịch: sàng rung, thùng xoáy thuỷ lực… - Cải tiến lắp thêm mặt sàng vào làm rung cho dung dịch qua phận làm nhiều lần Ngăn tình trạng chống xâm thực cách: - Giữ ổn định nhiệt độ dung dịch nhiệt độ buồng thuỷ lực, đặc biệt xi lanh - Thường xuyên kiểm tra đường ống hút bơm, tránh tình trạng đường ống hút bị hở đặt cao so với mặt dung dịch bể Khi phát thấy tiếng va đập buồng thuỷ lực vị trí van cần phải có biện pháp xử lý (có thể lò xo nén bị hỏng, đĩa van bị cong đệm làm Trần Sách Đôn 74 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp kín bị rách… ) Nếu xảy trường hợp kể cần phải thay có biện pháp sửa chữa kịp thời để tránh việc ảnh hưởng đến chi tiết khác Tuân thủ nghiêm ngặt quy định vận hành, sửa chữa bảo dưỡng máy bơm Trần Sách Đôn 75 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Kết luận Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em học hỏi thêm nhiều điều bổ ích từ việc nghiên cứu thiết bị máy bơm piston dung dịch khoan YHБ-600 Qua em biết thêm ưu điểm nhược điểm máy bơm dung dịch khoan YHБ-600, cách vận hành bảo dưỡng sửa chữa máy bơm Đồ án hoàn thành dựa sở số liệu chung tổ hợp máy bơm piston YHБ-600 Nó đem lại kiến thức kĩ bổ ích thiết thực cho kĩ sư khí thiết bị khoan Do thời gian tìm hiểu khả thân nhiều hạn chế, nên nội dung đồ án nhiều thiếu sót Em mong đánh giá nhận xét thầy cô môn thầy cô khác bạn bè đông nghiệp Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo Trần Văn Bản thầy cô môn Hà nội, ngày 08.6.2010 Sinh viên thực Trần Sách Đôn Trần Sách Đôn 76 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Máy thuỷ lực thể tích- Hoàng Thị Bích Ngọc Quy trình công nghệ sửa chữa máy bơm piston- Xí nghiệp sửa chữa điện Công nghệ sửa chữa máy thiết bị mỏ- Vũ Thế Sự Thuỷ lực máy thuỷ lực Tập I , Tập II- Đinh Ngọc Ái (chủ biên) Bơm, Quạt, Máy nén khí- Nguyễn Văn May- Nhà xuất khoa học kỹ thật Hà Nội 1997 Bơm, máy nén, quạt công nghiệp- Nguyễn Minh Tuyển- Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1985 Kỹ thuật công nghệ khí- PGS-TS Lê Văn Tiến- 1993 Công nghệ chế tạo máy Tập , Tập 2- Đặng Vũ Dao- Lê Văn Tiến- Nguyễn Đắc Lộc- Nguyễn Đức Năm- Nguyễn Thế Đạt- 1986 Trần Sách Đôn 77 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Môc lôc Lời nói đầu CHƯƠNG CÔNG TÁC THĂM DÒ– KHAI THÁC DẦU KHÍ HIỆN NAY 1.1 Mục đích ý nghĩa, nhiệm vụ công tác khoan 1.2 Nhiệm vụ công tác khoan .2 1.3 Những chu trình thi công giếng khoan thăm dò– khai thác Nhiệm vụ công tác rửa giếng 1.3.1 Chu trình thi công giếng khoan 1.3.2 Nhiệm vụ công tác rửa giếng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MÁY BƠM DUNG DỊCH KHOAN Ở XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH VIETSOVPETRO 2.1 Tình hình sử dụng máy bơm dung dịch khoan Vietsovpetro 2.2.Sơ đồ công nghệ hệ thống tuần hoàn dung dịch khoan 2.2.1 Máy bơm dung dịch khoan 2.2.2 Sàng rung 2.2.3 Máy lọc cát (hyđroxycl ) 2.2.4 Máng lắng 2.2.5 Máy tách khí .7 2.2.6 Các thiết bị chứa điều chế dung dịch khoan Bể chứa dung dịch khoan Thùng trộn dung dịch khoan Phễu trộn 4.Máy quấy sung phun 2.3 Những yêu cầu công nghệ máy bơm dung dịch khoan 2.4 Những kết đạt được, tồn cần tập chung nghiên cứu CHƯƠNG 10 TÌM HIỂU VỀ MÁY BƠM PISTON YHБ-600 .10 3.1 Lý thuyết máy bơm piston 10 3.1.1Tổng quan máy bơm piston việc phân loại chúng 10 3.1.2.Phân loại máy bơm piston 10 3.1.3.Nguyên lý làm việc bơm 11 3.1.4 Các thông số máy bơm piston .13 3.1.5 Đường đặc tính máy bơm piston 17 Trần Sách Đôn 78 Thiết bị dầu khí K 50 Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 3.2 Đặc tính Kỹ thuật nguyên lý làm việc máy bơm YHБ-600 19 3.2.1 Đặc tính kỹ thuật máy bơm YHБ-600 19 3.2.2 Nguyên lý làm việc máy bơm YHБ-600 21 3.3 Cấu tạo máy bơm máy bơm YHБ-600 24 3.3.1 Phần khí 25 3.3.2 Phần thuỷ lực 30 3.3.3 Thiết bị làm kín 39 3.3.4 Hệ thống bôi trơn, làm mát 41 CHƯƠNG 44 QUY TRÌNH VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG VÀ THÁO LẮP CỤM THỦY LỰC 44 MÁY BƠM YHБ – 600 44 4.1 Quy trình vận hành 44 4.1.1 Chạy thử bơm 44 4.1.2 Lưu ý vận hành 45 4.1.3 Các biểu thường gặp vận hành máy bơm Nguyên nhân biện pháp khắc phục 46 4.1.4 An toàn vận hành máy bơm 48 4.2 Quy trình bảo dưỡng 49 4.2.1 Vấn đề bôi trơn 49 4.2.2 Vấn đề bảo dưỡng máy bơm 50 4.3 Quy trình tháo, lắp cụm thủy lực .51 4.3.1 Lập danh mục thiết bị, dụng cụ đồ gá cần thiết 51 4.3.2 An toàn tháo, lắp chi tiết .52 4.3.3 Quy trình tháo, lắp cụm thuỷ lực 53 CHƯƠNG 61 NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG HỎNG CỦA CỤM VAN MÁY BƠM 61 5.1 Một số dạng hư hỏng, nguyên nhân dấu hiệu nhận biết 61 5.1.1 Phân tích mòn học van 61 5.1.2 Hỏng va đập 62 5.2 Một số biện pháp hạn chế hư hỏng, sở lý thuyết 70 5.2.1 Các biện pháp lắp ráp 70 5.2.2 Các biện pháp cải thiện điều kiện làm việc 70 5.2.3 Các biện pháp qui trình sử dụng 74 Kết luận 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Trần Sách Đôn 79 Thiết bị dầu khí K 50