Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp “Tổng quan phương pháp khoan, khoan Topdrive – Giới thiệu Topdrive Varco TDS-8SA Tính chọn đầu quay di động cho giếng khoan” SV: Trần Hải Sơn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, 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 tỷ đồng, đóng góp nhiều vào tăng trưởng phát triển kinh tế đất nước Trong năm gần đây, nhu cầu lượng toàn giới tăng lên nhiều Dầu khí nguồn lượng quan trọng gây nên biến động mạnh mẽ giá cả, chí gây nên bất ổn trị Ở Việt Nam, với phát triển mạnh mẽ kinh tế, đặc biệt từ Việt Nam nhập WTO nhu cầu lượng cần thiết giải pháp quan trọng đẩy mạnh công tác thăm dò khai thác dầu khí đáp ứng nhu cầu lượng cho đất nước xuất Để nâng cao hiệu công tác khoan Dầu khí việc trang bị công nghệ thiết bị đại cần thiết Trong số thiết bị công nghệ áp dụng có tổ hợp đầu quay di động cho kết khả quan Sử dụng tổ hợp đầu quay di động gia tăng khối lượng công việc khoan, thăm dò khai thác dầu khí, giảm chi phí cho giếng khoan, sớm đưa giếng khoan vào khai thác Được đồng ý Thầy môn Thiết bị dầu khí công trình, mạnh dạn thực đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tổng quan phương pháp khoan, khoan Topdrive – Giới thiệu Topdrive Varco TDS-8SA Tính chọn đầu quay di động cho giếng khoan” Đồ án chia làm chương:  Chương 1: Tổng quan phương pháp khoan  Chương 2: Giới thiệu tổ hợp đầu quay di động – đầu quay di động Varco TDS-8SA;  Chương 3: Công tác vận hành, dạng hỏng hóc, nguyên nhân, biện pháp khắc phục công tác kiểm tra bảo dưỡng;  Chương 4: Tính toán lựa chọn đầu quay di động Trong điều kiện hạn chế tài liệu, ngành dầu khí nước ta non trẻ nên tài liệu Tiếng Việt ít, nhiều thuật ngữ sử dụng đồ án SV: Trần Hải Sơn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất chưa thật xác Bên cạnh hạn chế mặt thực tiễn sản xuất, thời gian làm đồ án Mặc dù với cố gắng thân hướng dẫn tận tình thầy giáo-GVC: Trần Văn Bản, thầy giáo môn bạn đồng nghiệp giúp hoàn thành đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo môn Thiết bị dầu khí công trình, đặc biệt thầy giáo GVC: Trần Văn Bản bạn đồng nghiệp tận tình bảo giúp đỡ hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng năm 2011 Sinh viên thực hiện: Trần Hải Sơn SV: Trần Hải Sơn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN 1.1 Giới thiệu phương pháp khoan 1.1.1 Phương pháp khoan tuabin Khoan tuabin phương pháp khoan chuyển động quay choòng truyền trực tiếp từ động đặt phía choòng, nét đặc trưng phương pháp khoan cột cần khoan đứng im trình khoan Khoan tuabin chia làm dạng chính, dựa vào loại động sử dụng, là:  Động điện;  Tuabin khoan;  Động trục vít 1.1.1.1 Khoan động điện a Nguyên lý cấu tạo Bộ dụng cụ khoan điện chìm bao gồm động điện, trục truyền để lắp vào choòng khoan phận ngăn ngừa xâm nhập dung dịch khoan vào bên động Động điện thường động không đồng pha ngậm dầu với rôto ngắn mạch gồm nhiều đoạn, thân rôto làm sắt từ lắp trục truyền then hoa ren côn Stato động gồm nhiều ghép sắt từ phản từ, đoạn rôto stato người ta lắp ổ trục hướng tâm Trục truyền có loại là: trục ngậm dầu chạy ổ bi loại chạy ổ trượt cao su Phần động có ổ bi đỡ để tiếp nhận toàn tải trọng chiều trục trình làm việc Đầu đầu trục có lắp phớt chắn dầu Khoảng trống động lấp đầy dầu,áp suất dầu động phải lớn áp suất chất lỏng tuần hoàn bên từ  (at), để ngăn không cho chất lỏng lọt vào động Phần động lắp điều áp kiểu piston: Một chứa dầu máy bay dẫn vào bên phớt, lại chứa dầu biến áp liên thông với phần thân động để bổ sung áp suất cho dầu động Do SV: Trần Hải Sơn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất trình làm việc xảy rò rỉ dầu qua phớt trình động bị đốt nóng áp suất giảm nên cần phải bù thêm Quá trình truyền điện từ mặt xuống động nhờ cáp điện lắp phía cần khoan, chiều dài đoạn cáp tương ứng với chiều dài cần khoan Khi lắp cần khoan đoạn cáp điện tự động nối lại với nhờ vào đầu nối đặc biệt gắn zamốc b Ưu, nhược điểm Sử dụng động điện chìm giúp ta dễ dàng điều chỉnh tốc độ mômen khoan Ngoài ra, cần khoan đứng im trình khoan góp phần tăng tuổi thọ cần khoan Bên cạnh ưu điểm trên, khoan động điện chìm có nhược điểm sau:  Yêu cầu kỹ thuật dẫn điện xuống động phải an toàn tuyệt đối; Tuổi thọ động không cao phải làm việc nhiệt độ áp suất tương đối lớn;   Khả bảo dưỡng phức tạp, khó khăn Chi phí cho công tác vận hành tốn Qua ưu, nhược điểm động điện chìm, thực tế ứng dụng rộng rãi mang lại hiệu kinh tế không cao Hiện nay, loại động giai đoạn thử nghiệm 1.1.1.2 Khoan tuabin khoan a Nguyên lý cấu tạo Trong cánh quạt tuabin, lượng thủy lực dòng nước rửa chuyển hóa thành trục quay, làm quay choòng khoan Tuabin gồm nhiều tầng giống (có thể lên đến 200 tầng) Mỗi tầng gồm phần, phần quay nối với trục gọi rôto, phần đứng yên gắn với vỏ gọi stato Bên tuabin có ổ tựa dọc (ổ tựa chính) để giữ cho dung dịch khoan không xâm nhập vào ổ trục Ổ tựa đặt phía để nâng toàn khối rôto Tùy theo chiều dài tuabin mà người ta lắp ổ tựa ngang Ở phần tuabin đầu nối chuyển tiếp để nối vào đầu cột cần khoan Phía tuabin có đế tuabin, đế bịt kín phần tuabin trục tuabin nhờ đệm đặc biệt nhằm bảo đảm áp suất làm việc tuabin không bị hao hụt trình làm việc SV: Trần Hải Sơn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất 1-Bao stato 2-Bao rôto 5-Đường dòng nước 6-Cánh cong rôto 3-Rãnh then 7-Cánh cong stato 4-Vỏ stato 8-Bao rôto Hình 1.1 Cấu tạo tầng tua bin 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 thay đổi đường kính tuabin, tăng số tầng chúng lên, phải chế tạo tuabin dài Khi chế tạo tua bin có độ dài lớn gây khó khăn việc nâng thả tuabin giếng khoan lắp ráp, vận chuyển Để giải khó khăn người ta chế tạo tuabin nối mà đoạn tuabin đơn Vỏ tuabin nối với ren, trục nối khớp nối có rãnh then (then hoa), khớp ma sát khớp nối kép (kết hợp khớp ma sát rãnh then hoa) SV: Trần Hải Sơn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đặc điểm khoan tuabin tốc độ quay choòng thay đổi tùy theo tải trọng độ cứng đất đá khoan qua Mômen quay choòng tốc độ quay tỷ lệ nghịch với nhau, tải trọng tác dụng lên choòng lớn, tốc độ quay giảm Quan hệ mômen quay (M), công suất (N), hệ số hiệu dụng ( ) tốc độ quay (n) trục tuabin thể biểu đồ sau: N=ƒ(n) Mh M=ƒ(n) f (n) nkt n Hình 1.2 Quan hệ thành phần khoan tua bin Khi tốc độ quay n  mômen quay đạt giá trị cực đại gọi mômen hãm ( M h ), mômen quay giảm dần, tốc độ quay tăng lên Mômen quay giảm đến “0” tốc độ quay đạt giá trị cực đại gọi tốc độ quay không tải ( nkt ) Đối với công suất (N): Với chế độ hãm ( n  ) ( N  ) Khi tốc độ quay tăng lên công suất tăng lên đến giá trị cực đại (Công suất định mức) sau lại giảm đến “0” chế độ không tải Sự biến thiên hiệu suất (  ) tương ứng với biến thiên N Chế độ làm việc với max gọi chế độ “tối ưu” Tốc độ quay chế độ tối ưu xấp xỉ 1/ tốc độ quay không tải, 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 tải sang chế độ hãm, tổn thất áp lực tăng lên (10  15 %) SV: Trần Hải Sơn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất Mọi nhận xét rút trường hợp lưu lượng dòng chảy (Q) không thay đổi Quan hệ n, P, M,  N Q không đổi gọi đặc tính làm việc tuabin Hình 1.3 Đường đặc tính làm việc tua bin b Ưu, nhược điểm khoan tuabin * Ưu điểm:  Không 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, đạt vận tốc học khoan cao nhiều so với khoan rôto;  Cột cần khoan chịu tải hơn, mòn nên giảm cố cần khoan trình làm việc;  Có thể sử dụng khoan tuabin để khoan giếng khoan xiên định hướng khoan ngang hiệu quả;  Giảm tiếng ồn so với khoan rôto cải 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 tải trọng lớn, số vòng quay nhỏ);  SV: Trần Hải Sơn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp  Trường Đại học Mỏ - Địa chất 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; Quá trình bảo dưỡng tốn nhiều thời gian so với đầu quay di động bàn rôto 1.1.1.3 Khoan động trục vít PDM (Positive Displacement mud Motor) a Cấu tạo nguyên lý làm việc Động PDM hoạt động dựa nguyên lý Moinơ cấu tạo thành phần sau: Hình 1.4 Cấu tạo động trục vít Van xả: có tác dụng ngăn cho động không bị quay trình kéo thả đặt phần động Van có lỗ cho phép lưu thông cột cần khoan khoảng không vành xuyến Các lỗ đóng suốt trình khoan để dung dịch qua động Trong trình kéo thả, bơm dung dịch ngừng hoạt động áp suất giảm xuống, lỗ thoát mở làm cho cột cần khoan tháo hết dung dịch bên kéo đổ đầy hạ Khi bơm làm việc, áp suất tăng lên, lỗ thoát đóng kín lại Rôto: Là trục thép có dạng múi xoắn ốc Đối với động múi xoắn mặt cắt ngang rôto hình tròn Đầu rôto để tự đầu nối với khớp nối không gian SV: Trần Hải Sơn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất Stato: Được đúc cao su dạng rãnh xoắn tương ứng với rôto (số rãnh xoắn stato nhiều so với số múi xoắn rôto) đặt vỏ động Khi rôto đặt stato, hình dạng khác chúng tạo hàng loạt khoang kín Khi dung dịch khoan bơm qua động cơ, chuyển động vào rôto stato, chuyển động làm dịch chuyển rôto làm cho rôto quay Ở động đơn múi (rôto có múi xoắn) lưu lượng dòng chảy qua động lớn tốc độ vòng quay lớn tạo mômen quay nhỏ Để tăng mômen quay ta tăng số múi xoắn rôto (3, 5, 7, múi) tương ứng với số rãnh stato (4, 6, 8, 10), lưu lượng dòng chảy qua động nhỏ dẫn đến số vòng quay nhỏ tạo mômen quay lớn Trong trình làm việc múi rãnh xoắn rôto stato liên tục tiếp xúc với để tạo buồng áp suất kín, điều làm bề mặt stato mòn nhanh, stato phải chế tạo vật liệu cao su có khả chịu mài mòn, chịu nhiệt độ áp suất cao Khớp nối không gian: Do chuyển động lệch trục với stato nên đầu rôto phải nối với khớp nối không gian Khớp nối biến chuyển động lệch trục thành chuyển động đồng trục choòng Có nhiều kiểu khớp nối không gian sử dụng phổ biến khớp cầu Đầu khớp nối không gian nối với trục truyền Hệ thống ổ tựa: Đây phận thiết yếu động Nó định tuổi thọ động thực hai chức năng:  Truyền tải trọng dọc trục lên choòng;  Duy trì vị trí đồng trục trục truyền b Ưu, nhược điểm động trục vít Mômen quay không phụ thuộc vào đặc điểm lưu lượng dòng dung dịch máy bơm mà cho hiệu suất cao, kiểm tra tải trọng động theo giảm áp, có kết cấu đơn giản tiết kiệm vật liệu Động có đặc điểm bật tương đối bền bơm chất lỏng có chứa tạp chất tính chất bôi trơn, chi tiết bị mài mòn, phân bố chất lỏng động tự động nhờ biến đổi liên tục vị trí không gian đường tiếp xúc động trục vít SV: Trần Hải Sơn 10 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất 7 chòng 215.9 cần nặng-165.1 định tâm 214.3 cần nặng-165.1 búa 158.8 cần nặng-165.1 cần khoan thành dày-127 0.00 0.35 9.75 11.43 143.03 152.97 171.77 Khoảng 3949-4729 (m) Hệ số tăng nhiệt độ i=2,40o/100m 215.9 0.31 165.1 9.40 214.3 1.68 165.1 131.60 158.8 9.94 165.1 18.80 127.0 112.20 Các thông số giống bảng No7 Khoảng 4884-5227(m) SV: Trần Hải Sơn chòng 165.1 cần nặng-120.65 định tâm-163 cần nặng-120.65 búa 3/4" cần nặng-120.65 0.00 0.31 9.71 11.41 237.01 246.01 165.1 120.7 163.0 120.7 120.7 120.7 0.31 9.40 1.70 225.60 9.00 37.60 Lớp: Thiết 67 bị dầu khí - K51 10 40 1282 259 17950 1050 2564 8238 0.35 9.75 11.43 143.03 152.97 171.77 283.97 0.040 1.322 1.581 19.531 20.581 23.145 31.383 21 629 105 15093 500 2515 0.31 9.71 11.41 237.01 246.01 283.61 0.021 0.649 0.754 15.847 16.347 18.862 1 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất 4.1.2.2 Thông số dung dịch khoan Bảng 4.4 Thông số dung dịch khoan cho khoảng khoag Khoảng theo thân giếng (m)  (G/cm )  trung bình(G/cm3) 85  120 1,03 120  250 1,10 250  1381 1,12 1381  2081 1,16 2081  2949 1,62 2949  3949 1,73 3949  4729 1,06 4729  4884 1,3 4884  5227 1,5 1,3 4.1.3 Tính toán công suất khoan N k  Nbm  N kt  Nc (4.1) Trong đó:  N bm : Công suất tiêu hao mặt, ta sử dụng đầu quay di động nên Nbm  ;  N kt : Công suất quay cột cần không tải;  N : Công suất tiêu hao cho choòng phá hủy đất đá c Ta tính toán công suất khoan độ sâu lớn tương ứng khoảng khoan cuối giếng, giá trị N kt , N c tính dựa vào thông số dụng cụ, thông số chế độ khoan phương pháp khoan Rô to 4.1.3.1 Tính toán N kt N kt  C. D2 n1,7 L (kW) (4.2) Với: SV: Trần Hải Sơn 68 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất số phụ thuộc vào độ cong giếng (tra bảng);  C : Hệ  : Trọng lượng riêng dung dịch khoan ( T / m3 );  D : Đường kính cột cần khoan (m);  n : Tốc độ quay cột cần khoan (v/p); Chiều dài cần khoan (m) Bảng 4.5 Bảng hệ số C phụ thuộc vào độ cong giếng khoan  L: Góc nghiêng giếng (  ) Hệ số C 3 18,8.10 5 35 (22,6  28,8).10 5 69 (30,8  34,3).10 5 10  16 (35,2  40,3).10 5 18  25 (41,5  46,6).10 5 26  35 (47,5  52,2).10 5 Tra bảng ta có:  = 1,3(G/cm3) = 1,3(T/cm3) ; D = 127 (mm) =0,127 (m); n = 70 (v/p); L = 5227( m); C = 47,5.10-5 Thay giá trị vào (4.2) ta có: Nkt = 47,5.10-5 1,3 0,1272 701,7 5227 = 71,31(kw) 4.1.3.2 Tính toán N c N c  34, 2.104.k G.Dc n (kW) (4.3) Với:  k : Hệ số phụ thuộc vào độ mài mòn choòng, k  1,1 1,5 Ta chọn k =1,1;  G: Tải trọng đáy (kG); SV: Trần Hải Sơn 69 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp  Dc : Đường Trường Đại học Mỏ - Địa chất kính choòng khoan (m); Tốc độ quay choòng (v/p) Tra bảng ta có: G = 21T = 21.103 kG;  n: Dc = 165,1mm = 0,1651 m; n =70v/p Thay vào (4.3) ta có: Nc = 34,2.10-4 1,1 21.10 0,1651 70 = 913,03 (kw) Vậy công suất khoan là: Nk = Nkt + Nc = 71,3 + 913,03 = 984,33 (kw) = 734 (HP) 4.2 Lựa chọn đầu quay Tính toán công suất khoan ta lựa chọn số loại đầu quay có công suất khoan phù hợp bảng Ta kiểm toán mô men xoắn khoan độ sâu khoảng khoan Mô men xoắn lớn nhất: M = N/n Với: N – công suất khoan khoảng khoan 9, N = 984,33(kw) n – số vòng quay nhỏ khoan khoảng khoan 9, n = 60 (v/p) ( tra bảng 4.3) Suy ra: M = 16,4 Như cần đầu quay sinh công suất mô men xoắn lớn mô men xoắn lớn khoan (trong khoảng khoan 9) SV: Trần Hải Sơn 70 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật số đầu quay có công suất phù hợp Thông số kỹ thuật HPS – 750 TDS - TDS-8SA IDS-350P PS2 500/500 Động điện GEB – 20AC GE 752 DC GEB-20A1AC Nam châm vĩnh cửu GE 752 DC Công suất động (N) 1150 (HP) – 1541 (kw) 1100 HP = 1474 (kw) 1150 HP = 1541 (kw) 900 HP = 1206 (kw) 1100 HP= 1474 (kw) Chiều cao đầu quay 23,9 (ft) = (7,28 m) 20,8 (ft) = 6,34 (m) 24(ft) = 7,32 (m) 20,8 (ft) = 6,34 (m) 70500 (lb) = 32(tấn) Trọng lượng 48500 (lb) = 22 (tấn) 32280 (lb) = 14,6(tấn) 38750 (lb) = 17,6(tấn) 29000 (lb) = 13,2 (tấn) 49,2 (ft) = 15 (m) Hộp số Tốc độ quay lớn nhất(n) tốc độ tốc độ tốc độ tốc độ tốc độ 280 (v/p) 130 (v/p) 353 (v/p) 200 (v/p) 269 (v/p) 70 (v/p) 70 (v/p) 70 (v/p) 70 (v/p) 70 (v/p) Tốc độ quay lớn khoan khoảng khoan 9(tra bảng 4.3) SV: Trần Hải Sơn Lớp: 71 Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Sức nâng Kích thước cần khoan sử dụng Mô men xoắn nhỏ khoan (N/n) Trường Đại học Mỏ - Địa chất 500 (tấn) 650 (tấn) 750 (tấn) 350(tấn) 500 (tấn) 31/2 - 65/8 31/2 - 65/8 31/2 - 65/8 31/2 - 65/8 31/2 - 65/8 22 21,05 22 14,6 21,05 Tra bảng ta thấy có đầu quay IDS – 350P có mô men xoắn không đáp ứng với chế độ khoan SV: Trần Hải Sơn Lớp: 72 Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Việc đưa đầu quay di động vào phục vụ cho công tác khoan thăm dò khoan khai thác dầu khí nước ta cho thấy hiệu khả quan, đầu quay di động ngày sử dụng nhiều hơn, TDS-8SA loại đầu quay ưa chuộng, chứng giàn tự nâng PVD sử dụng loại đầu quay Đầu quay di động cho phép thực nhiều thao tác công nghệ, cho phép cải thiện trình khoan giếng khoan ngang khoan nghiêng định hướng Việc sử dụng đầu quay di động cho thấy ưu điểm bật sau:  Không phải sử dụng cần chủ đạo thao tác tiếp cần nhanh chóng, dễ dàng an toàn cho kíp khoan;  Cho phép tiếp cần độ cao;  Có thể khoan với cần dựng;  Lấy mẫu khoan tốt khoan thăm dò;  Cho phép doa ngược;  Khống chế mômen phản lực đáy Tuy nhiên bên cạnh đầu quay di động có nhược điểm như:  Tăng khối lượng tháp, tháp khoan phải có kết cấu vững chắc;  Tăng giá thành thiết bị, đặc biệt công tác kiểm tra, bảo dưỡng phức tạp nhiều so với sử dụng bàn rôto;  Do cấu tạo phức tạp nên đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức chuyên môn cao Kiến nghị:  Với ưu điểm đầu quay di động ta nên đầu tư để đưa vào sử dụng nhiều hơn, tiềm dầu khí nước ta cao;  Ngoài lĩnh vực dầu khí sử dụng cho lĩnh vực như: khoan thăm dò khoáng sản, tìm kiếm nước ngầm, thăm dò lấy mẫu để nghiên cứu địa chất…;  Đầu tư phát triển đội ngũ lao động chất lượng, cho nước học để tiếp thu công nghệ họ, cần đầu tư phát triển ngành công SV: Trần Hải Sơn 73 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp sửa chữa khí để chế tạo, sửa chữa, phục hồi thiết bị phục vụ cho công nghiệp dầu khí SV: Trần Hải Sơn 74 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất MỤC LỤC CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN 1.1.1.2 Khoan tuabin khoan 1.1.1.3 Khoan động trục vít PDM (Positive Displacement mud Motor) 1.1.2 Phương pháp khoan xoay 11 1.1.2.1 Khoan bàn rôto 11 1.1.2.2 Khoan đầu quay di động (top drive) .13 CHƯƠNG 2.GIỚI THIỆU VỀ TỔ HỢP ĐẦU QUAY DI ĐỘNG –ĐẦU QUAY DI ĐỘNG VARCO TDS-8SA 14 2.1 Giới thiệu tổ hợp đầu quay di động 14 2.1.1 Đặc điểm chung 14 2.1.2 Phân loại .15 2.1.3 Ưu, nhược điểm .16 2.1.3.1 Ưu điểm 16 2.1.3.2 Nhược điểm 16 2.2 Topdrive TDS-8SA 17 2.2.1 Các thông số kỹ thuật TDS-8SA 17 2.2.2 Nguyên lý hoạt động TDS-8SA .17 2.2.2.1 Nguyên lý truyền động 17 2.2.2.2 Hệ thống truyền động 19 2.2.2.3 Hệ thống cân sử dụng khí nén 23 2.2.2.3 Hệ thống dẫn hướng 24 2.2.5 Hệ thống làm mát 25 2.2.2.6 Hệ thống xilanh ổn định hướng cho đầu quay 25 2.2.2.7 Hệ thống điều khiển .27 2.2.2.8 Hệ thống ôm, kẹp cần khoan PH-100 .28 2.2.2.9 Hệ thống dây điện ống dẫn phụ trợ 36 CHƯƠNG 3.CÔNG TÁC VẬN HÀNH, CÁC DẠNG HỎNG HÓC, NGUYÊN NHÂN, BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC VÀ CÔNG TÁC KIỂM TRA BẢO DƯỠNG .37 3.1 Công tác vận hành 37 3.1.1 Khoan thuận 37 3.1.2 Doa ngược .38 3.2 Các dạng hỏng hóc, nguyên nhân biện pháp khắc phục 39 SV: Trần Hải Sơn 75 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất 3.2.1 Phanh động 39 3.2.2 Động quạt gió 39 3.2.3 Hệ thống cân 40 3.2.4 Xilanh ổn định hướng đầu quay 40 3.2.5 Hệ thống xe lăn dẫn hướng 41 3.2.6 Hộp tốc độ 41 3.2.7 Bộ kẹp cần 42 3.2.7.1 Giá đỡ liên kết quay .42 3.2.7.2 Xilanh điều chỉnh IBOP 43 3.2.7.3 Cụm ghim chốt 44 3.2.8 Cụm lề nghiêng 44 3.2.9 Cụm ống rửa .45 3.3 Công tác kiểm tra, bảo dưỡng .45 3.3.1 Công tác kiểm tra 45 3.3.1.1 Kế hoạch kiểm tra 45 3.3.1.2 Kiểm tra chi tiết 47 3.3.2 Công tác bôi trơn 53 3.3.2.1 Lựa chọn dầu bôi trơn hộp tốc độ 53 3.3.2.2 Kế hoạch bôi trơn 54 3.3.2.3 Bôi trơn chi tiết 55 CHƯƠNG 4.TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐẦU QUAY DI ĐỘNG 62 4.1 Tính toán công suất khoan 62 4.1.1 Thông số giếng N070 thông số chế độ khoan 62 4.1.1.1 Profin giếng cấu trúc giếng khoan N070 62 4.1.1.2 Thông số chế độ khoan 63 4.1.2 Cấu trúc dụng cụ thông số dung dịch khoan sử dụng 63 4.1.2.1 Cấu trúc dụng cụ .63 4.1.2.2 Thông số dung dịch khoan .68 4.1.3 Tính toán công suất khoan 68 4.1.3.1 Tính toán N kt 68 4.1.3.2 Tính toán N c 69 4.2 Lựa chọn đầu quay 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 SV: Trần Hải Sơn 76 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ST T SỐ HÌNH VẼ Hình 1.1 Hình 1.2 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 SV: Trần Hải Sơn TÊN HÌNH VẼ TRANG Cấu tạo tầng tuabin Quan hệ thành phần khoan tuabin Đường đặc tính làm việc tuabin Cấu tạo động trục vít Cấu tạo bàn rôto Hình ảnh tổ hợp đầu quay di động Tổ hợp đầu quay TDS-8SA Hệ thống truyền động Phanh động Cấu tạo hộp tốc độ Cụm ống rửa Hệ thống cân Hệ thống làm mát Xilanh ổn định hướng Mô hình hệ thống điều khiển Bàn điều khiển TDS-8SA Bộ kẹp cần PH-100 Cấu tạo giá đỡ liên kết quay Cụm lề nghiêng Cấu tạo bàn kẹp Cấu tạo cụm van cầu Cấu tạo van cầu Cấu tạo van cầu Trình tự khoan thuận Trình tự doa ngược Kiểm tra đường dẫn dung dịch Kiểm tra khe hở chiều trục dẫn Kiểm tra ăn khớp bánh hộp tốc độ Kiểm tra quang treo elevator Bôi trơn động khoan Bôi trơn giá đỡ liên kết quay Bôi trơn cụm ghim chốt Bôi trơn cụm thiết bị tạo mô men xoắn 77 11 14 17 18 20 21 22 23 25 25 26 27 28 29 30 32 33 34 35 36 37 47 48 49 51 55 57 58 59 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp 34 35 Hình 3.11 Hình 4.1 SV: Trần Hải Sơn Trường Đại học Mỏ - Địa chất Vú mỡ Profile giếng khoan N070 78 60 61 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU SỐ HIỆU BẢNG 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 10 4.6 STT SV: Trần Hải Sơn TÊN BẢNG TRANG Kế hoạch kiểm tra TDS-8SA Công suất nâng cho phép elevator Lựa chọn dầu bôi trơn Kế hoạch bôi trơn cho TDS-8SA Bảng thông số chế độ khoan Thông số cần khoan sử dụng Thông số cần nặng choòng cho khoảng khoan Thông số dung dịch khoan cho khoảng khoan Bảng hệ số C phụ thuộc vào độ cong giếng khoan Thông số kỹ thuật số đầu quay có công suất phù hợp 79 44-45 51-52 52-53 53-54 62 62 63-66 67 68 70 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Giáp (2002), Bài giảng thiết bị khoan thăm dò, Hà Nội [2] Trương Biên, Nguyễn Xuân Thảo, Phạm Thành, Trần Văn Bản (2006), Cẩm nang kỹ sư-Công nghệ khoan giếng sâu, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Nguyễn Thế Vinh St -Tài liệu công nghệ khoan [4] Varco, TDS-8SA Top Drive System Service Manual SV: Trần Hải Sơn 80 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất HỆ CHUYỂN ĐỔI ĐƠN VỊ  Độ dài foot (ft) = 0,305 (m) inch (in) = 25,4 (mm)  Thể tích gallon (gal) = 4,55 lít  Khối lượng pound (lb) = 0,45 (kg)  Áp suất psi = 6,89 (kPa) =0,061 (at)  Công suất mã lực (HP) =0,7457 (kW)  Mômen (ft.lb) = 1,356 (N.m) SV: Trần Hải Sơn 81 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51